JP3009001B2 - 温度差電池 - Google Patents
温度差電池Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Description
変換器としての電気化学的温度差電池、特にレドックス
対の温度による酸化還元電位の変化を利用した温度差電
池に関する。
て電気化学的温度差電池が知られており、この電気化学
的温度差電池は、電極に対して可逆的電荷移動反応する
レドックス対イオンを含む電解質溶液中に同種類の電極
2個を設けて、これらに温度差を与えることにより両電
極間に電位差、即ち熱起電力を生じさせるものである。
レドックス対として、フェロシアンイオンおよびフェリ
シアンイオンを用いた場合、負の熱起電力を発生し、高
温側および低温側で以下に示す反応をするため高温側が
負極、低温側が正極になる。
温、正極) Fe(CN)6 4- → Fe(CN)6 3-+e- (高
温、負極) このような温度差電池の温度差1℃あたりの起電力、即
ち熱起電力はレドックス対の熱起電力に依存しており、
上記の場合1.4mV/℃である。また、電極は白金等
の極めて溶解電位の高い腐食等の起こり難い材料が用い
られており、これらの電極の表面積に比例した出力電流
が得られていた。従って、電流を増加させるためには、
電極表面積を大きくせざるを得ず、出力密度が低下し価
格の点でも高価なものとなっていた。
クス温度差電池における出力電流が小さいという問題点
を解決したレドックス温度差電池を提供することを目的
とする。
鑑み鋭意検討した結果、異なる温度に設定された高温側
電極および低温側電極の間に、酸化還元電位が温度によ
って変化するレドックス対を含む電解質溶液を有する温
度差電池において、上記電極材料に、層間にレドックス
対を挿入した黒鉛層間化合物を用いることによって、出
力電流の大きな温度差電池を提供し得ることを見出し本
発明に到達した。
り、レドックス対の電荷移動反応が電極表面のみなら
ず、黒鉛層間中でも起こることから実質的に反応面積を
増大させることができ、電極単位体積あたりの電流値を
極めて大きくできるものである。従来の温度差電池の電
極としては、厚さ100μm程度の白金製金属板等が用
いられていたが、レドックス対の電荷移動反応はこのよ
うな金属板の表面のみで起こり、レドックス対が金属内
部まで侵入できず、金属板の厚さ方向の内部で電荷移動
反応を起こすことはできなかった。一方、本発明による
層間にレドックス対を挿入した黒鉛層間化合物を電極と
して用いることにより、黒鉛層間隔がレドックス対挿入
により広げられ、電極表面のみならず厚さ方向の電極内
部においても電荷移動反応が起こるため、電極単位体積
あたりの電荷移動反応量が増加し、出力電流が極めて大
きくなるものである。
ス対は、従来のレドックス温度差電池に慣用されている
正または負の熱起電力を発生させるものを用いることが
でき、得られる熱起電力の絶対値ができるだけ大きいも
のが好ましい。このようなレドックス対としては、正の
熱起電力を発生するものとして、第一鉄イオンおよび第
二鉄イオンのレドックス対が、負の熱起電力を発生する
ものとして、フェロシアンイオンおよびフェリシアンイ
オンのレドックス対が好適に用いられるが、本発明はこ
れらのみに限定されず、熱起電力を発生させ得る種々の
レドックス対を使用することができる。
リロニトリル等から合成される黒鉛繊維、気相成長法に
より製造される黒鉛繊維、ポリ(p−フェニレン−1,
3,4−オキサジアゾール)、ポリイミド樹脂等を熱処
理することにより得られる黒鉛フィルム、あるいは天然
黒鉛、HOPG(Highly Oriented Pyrolytic Graphit
e)に代表される高配向熱分解黒鉛等を用いることがで
きる。これらの黒鉛化合物は炭素同士が六角網面状に共
有結合しており、その面同士は弱いファン・デル・ワー
ルス力により層状に結合していることから、層間にレド
ックス対等のイオンを挿入することが可能である。
合物の合成法としては、黒鉛化合物をこれらレドックス
対を含む化合物溶液中に浸漬しておくか、その状態で煮
沸する方法、黒鉛化合物およびレドックス対を含む化合
物を真空中で加熱する方法、またはそれらの混合粉末を
高温下加圧する方法などが挙げられる。
明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではな
い。
の0.4モル/l水溶液中に厚さ100μmの黒鉛シー
トを入れ、100℃で煮沸することによりフェロシアン
化カリウムおよびフェリシアン化カリウムが層間に挿入
された黒鉛層間化合物が得られた。この黒鉛層間化合物
の一部を定量分析したところ、黒鉛層間毎にフェロシア
ン化カリウムおよびフェリシアン化カリウムが挿入され
たステージ数1の黒鉛層間化合物であった。この黒鉛層
間化合物を用いて縦1.5cm、横1.5cm、厚さ1
00μmの平板状電極を形成し、図1に示す2枚の黒鉛
層間化合物電極E1、E2とし、その間に0.4モル/
lのフェロシアン化カリウムおよびフェリシアン化カリ
ウム水溶液1を満たし、密閉固定した。この温度差電池
を高温熱源2および低温浴3の間に設置し、E1側電極
温度を65℃、E2側電極温度を20℃とし、温度差4
5℃のE1、E2の間に電流計および電圧計を接続した
ところ、約60mVの電位差と約150mAの電流が得
られた。
に同一形状(縦1.5cm、横1.5cm、厚さ100
μm)の白金板電極を用いて温度差電池を形成し、同条
件で電圧、電流を測定したところ、それぞれ50mV、
30mAであった。
合物電極を用いた温度差電池は、従来の温度差電池に比
べ約4倍の出力電流の向上が認められた。
ックス対を挿入した黒鉛層間化合物電極を用いることに
より、高温側および低温側電極でのレドックス対の酸化
還元反応が、電極表面のみならず黒鉛層間でも起こるた
め、実質的な反応面積を増大させ単位体積あたりの電荷
移動反応量を増加させること可能となり、出力電流を極
めて大きくすることができる。本発明の温度差電池は熱
電変換や排熱利用、コジェネレーション用途として極め
て有効である。
ある。
ウム水溶液 2 高温熱源 3 低温浴 E1,E2 黒鉛層間化合物電極
Claims (2)
- 【請求項1】 異なる温度に設定された高温側電極およ
び低温側電極の間に、酸化還元電位が温度によって変化
するレドックス対を含む電解質溶液を有する温度差電池
において、上記電極材料に、層間にレドックス対を挿入
した黒鉛層間化合物を用いることを特徴とする温度差電
池。 - 【請求項2】 レドックス対がフェロシアンイオンおよ
びフェリシアンイオンからなることを特徴とする請求項
1記載の温度差電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3303502A JP3009001B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 温度差電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3303502A JP3009001B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 温度差電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05144483A JPH05144483A (ja) | 1993-06-11 |
JP3009001B2 true JP3009001B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=17921746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3303502A Expired - Lifetime JP3009001B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 温度差電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3009001B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012140856A1 (ja) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | 国立大学法人 筑波大学 | 酸化還元反応を利用した熱電変換方法および熱電変換素子 |
WO2015160150A1 (ko) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | 부산대학교 산학협력단 | 열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치 |
KR101691946B1 (ko) | 2014-04-17 | 2017-01-02 | 부산대학교 산학협력단 | 열전 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 열전 장치 |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP3303502A patent/JP3009001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05144483A (ja) | 1993-06-11 |
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