JP3191831B2 - 温度差電池 - Google Patents
温度差電池Info
- Publication number
- JP3191831B2 JP3191831B2 JP35176292A JP35176292A JP3191831B2 JP 3191831 B2 JP3191831 B2 JP 3191831B2 JP 35176292 A JP35176292 A JP 35176292A JP 35176292 A JP35176292 A JP 35176292A JP 3191831 B2 JP3191831 B2 JP 3191831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- temperature difference
- redox
- battery
- electromotive force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度差電池、さらに詳細
には熱を直接電気に変える熱電変換器としての電気化学
的な温度差電池に関するものである。特に、排熱利用お
よびコージェネレーション用途に有効な温度差電池に関
するものである。
には熱を直接電気に変える熱電変換器としての電気化学
的な温度差電池に関するものである。特に、排熱利用お
よびコージェネレーション用途に有効な温度差電池に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱を直接電気に変える熱電変換器
として電気化学的な温度差電池が知られている。この温
度差電池は、高低温電極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イオンを含む電解質水溶液を満
たすことにより、両電極間に電位差を生じさせるもので
ある。これまでレドックス対イオンとして例えば［Ｆｅ
（ＣＮ）6］3-および［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-が知られてお
り、このレドックス対イオンにおいては、高温電極が
負、低温電極が正となる電位差を生じ、高低温電極では
それぞれ以下の反応が進行する。
として電気化学的な温度差電池が知られている。この温
度差電池は、高低温電極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イオンを含む電解質水溶液を満
たすことにより、両電極間に電位差を生じさせるもので
ある。これまでレドックス対イオンとして例えば［Ｆｅ
（ＣＮ）6］3-および［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-が知られてお
り、このレドックス対イオンにおいては、高温電極が
負、低温電極が正となる電位差を生じ、高低温電極では
それぞれ以下の反応が進行する。
【０００３】低温電極［Ｆｅ（ＣＮ）6］3-＋ｅ-→［Ｆ
ｅ（ＣＮ）6］4-
ｅ（ＣＮ）6］4-
【０００４】高温電極［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-→［Ｆｅ
（ＣＮ）6］3-＋ｅ-
（ＣＮ）6］3-＋ｅ-
【０００５】ここで低温電極で生成した［Ｆｅ（ＣＮ）
6］4-は高温電極へ、高温電極で生成した［Ｆｅ（Ｃ
Ｎ）6］3-は低温電極へ、拡散対流により循環し、無動
力で定常的に発電させていた。
6］4-は高温電極へ、高温電極で生成した［Ｆｅ（Ｃ
Ｎ）6］3-は低温電極へ、拡散対流により循環し、無動
力で定常的に発電させていた。
【０００６】このような温度差電池では、レドックス対
イオンの酸化還元電位が温度によってできるだけ大きく
変化するものが好ましく、同じ温度差において高起電力
化が可能となる。これまで最も酸化還元電位が温度によ
って大きく変化するレドックス対として［Ｆｅ（ＣＮ）
6］3-／［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-系レドックス対が知られて
おり、温度差９０℃のとき、起電力は１２６ｍＶ（１．
４Ｖ／℃）であった。この温度差電池系では、レドック
ス対を溶解させるための溶媒に水を用いていることか
ら、１００℃以上になると高温側電極温度の上昇ととも
に電池セル内の圧力が急激に増大し、上記温度差以上を
高低温電極間に付けることは困難であった。したがっ
て、このような温度差電池の性能を向上させるために
は、さらに酸化還元電位が温度によって大きく変化する
レドックス対を用い単位温度差あたりの起電力を大きく
し、溶解性の高い沸点溶媒を用い、高温度差によりさら
に高起電力化を図ることが望まれていた。
イオンの酸化還元電位が温度によってできるだけ大きく
変化するものが好ましく、同じ温度差において高起電力
化が可能となる。これまで最も酸化還元電位が温度によ
って大きく変化するレドックス対として［Ｆｅ（ＣＮ）
6］3-／［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-系レドックス対が知られて
おり、温度差９０℃のとき、起電力は１２６ｍＶ（１．
４Ｖ／℃）であった。この温度差電池系では、レドック
ス対を溶解させるための溶媒に水を用いていることか
ら、１００℃以上になると高温側電極温度の上昇ととも
に電池セル内の圧力が急激に増大し、上記温度差以上を
高低温電極間に付けることは困難であった。したがっ
て、このような温度差電池の性能を向上させるために
は、さらに酸化還元電位が温度によって大きく変化する
レドックス対を用い単位温度差あたりの起電力を大きく
し、溶解性の高い沸点溶媒を用い、高温度差によりさら
に高起電力化を図ることが望まれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の温度
差電池では、レドックス対の酸化還元電位の温度依存性
が小さく、９０℃以上の温度差を付けることができなく
起電力が小さいという問題点を解決するため、酸化還元
電位の温度依存性が大きいレドックス対イオンを用い、
さらにこれを溶解させるための水より沸点の高い有機溶
媒を用いることにより、９０℃以上の温度差を付けるこ
とを可能とし、高起電力化を可能にさせた温度差電池を
提供するものである。
差電池では、レドックス対の酸化還元電位の温度依存性
が小さく、９０℃以上の温度差を付けることができなく
起電力が小さいという問題点を解決するため、酸化還元
電位の温度依存性が大きいレドックス対イオンを用い、
さらにこれを溶解させるための水より沸点の高い有機溶
媒を用いることにより、９０℃以上の温度差を付けるこ
とを可能とし、高起電力化を可能にさせた温度差電池を
提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、温度の異なる高温側電極および低温側電極間
に、酸化還元電位が温度によって変化するレドックス対
系電解質およびそれを溶解させるための溶媒を有する温
度差電池において、前記レドックス対系電解質がＦｅＢ
ｒ 2 ，ＦｅＢｒ 3 またはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ 2 であり、前
記溶媒がベンゾニトリルであることを特徴とする温度差
電池である。
するため、温度の異なる高温側電極および低温側電極間
に、酸化還元電位が温度によって変化するレドックス対
系電解質およびそれを溶解させるための溶媒を有する温
度差電池において、前記レドックス対系電解質がＦｅＢ
ｒ 2 ，ＦｅＢｒ 3 またはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ 2 であり、前
記溶媒がベンゾニトリルであることを特徴とする温度差
電池である。
【０００９】すなわち、レドックス対系電解質がＦｅＢ
ｒ2，ＦｅＢｒ3またはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ2であること
を特徴とし、さらに詳細に述べれば、本発明の温度差電
池は、単位温度差あたりの起電力を大きくできるレドッ
クス対イオン、およびこれを溶解させるための溶媒に高
沸点の有機溶媒を用いることにより、高起電力化させた
ことを特徴とする。
ｒ2，ＦｅＢｒ3またはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ2であること
を特徴とし、さらに詳細に述べれば、本発明の温度差電
池は、単位温度差あたりの起電力を大きくできるレドッ
クス対イオン、およびこれを溶解させるための溶媒に高
沸点の有機溶媒を用いることにより、高起電力化させた
ことを特徴とする。
【００１０】また、ベンゾニトリル有機溶媒を用いるこ
とにより、高温側電極温度をベンゾニトリルの沸点１９
１．１０℃付近まで上昇させることができるので、両電
極間の温度差を従来の９０℃より大きく付けることが可
能となり、従来の温度差電池にはない、極めて大きな起
電力を発現させることができる。
とにより、高温側電極温度をベンゾニトリルの沸点１９
１．１０℃付近まで上昇させることができるので、両電
極間の温度差を従来の９０℃より大きく付けることが可
能となり、従来の温度差電池にはない、極めて大きな起
電力を発現させることができる。
【００１１】以下の本発明を詳細に説明する。
【００１２】本発明者らは、水に比べ沸点の高い各種溶
媒を用い、レドックス対の溶解性と温度差間における起
電力値について鋭意実験を重ねた結果、レドックス対系
電解質としてＦｅＢｒ2，ＦｅＢｒ3またはＣｕＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ2を、またその溶媒としてベンゾニトリルを用い
ることにより、レドックス対系電解質の高い溶解性と高
起電力を発現することを見いだした。
媒を用い、レドックス対の溶解性と温度差間における起
電力値について鋭意実験を重ねた結果、レドックス対系
電解質としてＦｅＢｒ2，ＦｅＢｒ3またはＣｕＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ2を、またその溶媒としてベンゾニトリルを用い
ることにより、レドックス対系電解質の高い溶解性と高
起電力を発現することを見いだした。
【００１３】本発明において、レドックス対系電解質の
溶媒に用いられるベンゾニトリル有機溶媒は、室温でＦ
ｅＢｒ2およびＦｅＢｒ3を約０．５ｍｏｌ／ｌ、ＣｕＢ
ｒおよびＣｕＢｒ2を約０．１ｍｏｌ／ｌ溶解させるこ
とができ、ベンゾニトリルの沸点である１９１．１０℃
近くまでレドックス対の熱分解等も起こらず良好な溶解
性を示す。また、単位温度差あたりの起電力は、電解液
の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌ以上であればほぼ一定の値
２．０ｍＶ／℃であり、従来の［Ｆｅ（ＣＮ）6］3-／
［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-系に比べ、約１．７倍の値が得ら
れる。
溶媒に用いられるベンゾニトリル有機溶媒は、室温でＦ
ｅＢｒ2およびＦｅＢｒ3を約０．５ｍｏｌ／ｌ、ＣｕＢ
ｒおよびＣｕＢｒ2を約０．１ｍｏｌ／ｌ溶解させるこ
とができ、ベンゾニトリルの沸点である１９１．１０℃
近くまでレドックス対の熱分解等も起こらず良好な溶解
性を示す。また、単位温度差あたりの起電力は、電解液
の濃度が０．１ｍｏｌ／ｌ以上であればほぼ一定の値
２．０ｍＶ／℃であり、従来の［Ｆｅ（ＣＮ）6］3-／
［Ｆｅ（ＣＮ）6］4-系に比べ、約１．７倍の値が得ら
れる。
【００１４】このようなレドックス型温度差電池では、
単位温度差あたりの起電力は電極で起こるレドックス対
の酸化還元反応に伴うエントロピー変化に大きく依存す
ることが知られているが、特にＦｅＢｒ2，ＦｅＢｒ3ま
たはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ2は酸化還元反応に伴うベンゾ
ニトリルとの溶媒和の変化が大きく、エントロピーも大
きく変化するため、高起電力を発現すると考えられる。
単位温度差あたりの起電力は電極で起こるレドックス対
の酸化還元反応に伴うエントロピー変化に大きく依存す
ることが知られているが、特にＦｅＢｒ2，ＦｅＢｒ3ま
たはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ2は酸化還元反応に伴うベンゾ
ニトリルとの溶媒和の変化が大きく、エントロピーも大
きく変化するため、高起電力を発現すると考えられる。
【００１５】
【実施例】次に本発明を実施例により、さらに具体的に
説明する。
説明する。
【００１６】図１に示すように２枚の白金電極（縦２０
ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ１００μｍ）Ｅ1、Ｅ2の間にベン
ゾニトリルを溶媒に用いた０．１ｍｏｌ／ｌのＦｅＢｒ
2およびＦｅＢｒ3溶液１を満たし、密閉固定した。さら
に電極間に電流計および電圧計を接続させた。この温度
差電池を高温熱源２、低温熱源３の間に設置し、電極Ｅ
1、Ｅ2間に温度差を与えたところ、電極Ｅ1温度１２７
℃、電極Ｅ2温度２０℃、電極間温度差１０７℃のと
き、約２２０ｍＶの開放起電力と約１８０ｍＡの短絡電
流が得られた。
ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ１００μｍ）Ｅ1、Ｅ2の間にベン
ゾニトリルを溶媒に用いた０．１ｍｏｌ／ｌのＦｅＢｒ
2およびＦｅＢｒ3溶液１を満たし、密閉固定した。さら
に電極間に電流計および電圧計を接続させた。この温度
差電池を高温熱源２、低温熱源３の間に設置し、電極Ｅ
1、Ｅ2間に温度差を与えたところ、電極Ｅ1温度１２７
℃、電極Ｅ2温度２０℃、電極間温度差１０７℃のと
き、約２２０ｍＶの開放起電力と約１８０ｍＡの短絡電
流が得られた。
【００１７】同様にベンゾニトリルを溶媒に用いた０．
１ｍｏｌ／ｌのＣｕＢｒおよびＣｕＢｒ2溶液ｌを満た
し、電極Ｅ1、Ｅ2間に温度差を与えたところ、電極Ｅ1
温度１３０℃、電極Ｅ2温度２５℃、電極間温度差１０
５℃のとき、約２１３ｍＶの開放起電力と約１６５ｍＡ
の短絡電流が得られた。
１ｍｏｌ／ｌのＣｕＢｒおよびＣｕＢｒ2溶液ｌを満た
し、電極Ｅ1、Ｅ2間に温度差を与えたところ、電極Ｅ1
温度１３０℃、電極Ｅ2温度２５℃、電極間温度差１０
５℃のとき、約２１３ｍＶの開放起電力と約１６５ｍＡ
の短絡電流が得られた。
【００１８】以上の結果より、本発明による温度差電池
は、水より高い沸点を有する有機溶媒を用いることによ
り、従来の温度差電池ではできなかった電極間温度差１
００℃以上を達成し、さらに約１．７倍の単位温度差あ
たり起電力の向上が認められた。
は、水より高い沸点を有する有機溶媒を用いることによ
り、従来の温度差電池ではできなかった電極間温度差１
００℃以上を達成し、さらに約１．７倍の単位温度差あ
たり起電力の向上が認められた。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、単位温度差あたりの起
電力の大きいレドックス対−高沸点溶媒系を用いること
により、高温側電極温度を１００℃以上に設定でき、レ
ドックス対の酸化還元電位を容易に増大させることが可
能となる。つまり、電池の起電力の増大を可能にでき
る。本発明の温度差電池は排熱利用およびコージェネレ
ーション用途として極めて有効である。
電力の大きいレドックス対−高沸点溶媒系を用いること
により、高温側電極温度を１００℃以上に設定でき、レ
ドックス対の酸化還元電位を容易に増大させることが可
能となる。つまり、電池の起電力の増大を可能にでき
る。本発明の温度差電池は排熱利用およびコージェネレ
ーション用途として極めて有効である。
【図１】本発明の温度差電池の一構成例を示す概念図。
１ ベンゾニトリル溶液 ２ 高温熱源 ３ 低温熱源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭39−2907（ＪＰ，Ｂ１) 昭和63年度サンシャイン計画研究開発 の概要（地熱エネルギー）ｐ．60−68 平成２年電気・情報関連学会連合大会 講演論文集［１］ｐ．65−68 出光石油技術、31巻５号（昭63−９− １）ｐ．559−565 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 14/00
Claims (1)
- 【請求項１】温度の異なる高温側電極および低温側電極
間に、酸化還元電位が温度によって変化するレドックス
対系電解質およびそれを溶解させるための溶媒を有する
温度差電池において、前記レドックス対系電解質がＦｅ
Ｂｒ 2 ，ＦｅＢｒ 3 またはＣｕＢｒ，ＣｕＢｒ 2 であり、
前記溶媒がベンゾニトリルであることを特徴とする温度
差電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35176292A JP3191831B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 温度差電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35176292A JP3191831B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 温度差電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176800A JPH06176800A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3191831B2 true JP3191831B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=18419440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35176292A Expired - Fee Related JP3191831B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 温度差電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3191831B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101034794B1 (ko) * | 2008-12-03 | 2011-05-17 | 주식회사 퀀텀에너지연구소 | 상전이조성물, 이의 제조방법 및 상전이조성물을 이용한 모듈의 제조방법 |
| CN106532095B (zh) * | 2016-10-12 | 2019-03-22 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 高功率密度的电解质温差电池及多孔碳电极的制备方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP35176292A patent/JP3191831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 出光石油技術、３１巻５号（昭６３−９−１）ｐ．５５９−５６５ |
| 平成２年電気・情報関連学会連合大会講演論文集［１］ｐ．６５−６８ |
| 昭和６３年度サンシャイン計画研究開発の概要（地熱エネルギー）ｐ．６０−６８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06176800A (ja) | 1994-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Clark et al. | Photogalvanic cells | |
| Burrows | Discharge behavior of redox thermogalvanic cells | |
| US3279949A (en) | Fuel cell half-cell containing vanadium redox couple | |
| EP3311438B1 (en) | High-power redox flow battery based on the criii/crvi redox couple and its mediated regeneration | |
| JP2018195571A (ja) | 電解液、二次電池、二次電池システム及び発電システム | |
| Savinell et al. | Discharge Characteristics of a Soluble Iron‐Titanium Battery System | |
| CA3029687C (en) | Non-aqueous redox flow batteries | |
| JP3259751B2 (ja) | 温度差電池 | |
| JP3191831B2 (ja) | 温度差電池 | |
| Habekost | Vanadium redox flow batteries with different electrodes and membranes | |
| Zerbinati | A direct methanol fuel cell | |
| Liu et al. | An integrated solar redox flow battery using a single Si photoanode and near-neutral electrolytes | |
| JP2703685B2 (ja) | 蓄電形温度差電池 | |
| JP2018206639A (ja) | 電池、電池システム及び発電システム | |
| JP3082884B2 (ja) | 蓄電型温度差電池 | |
| RU2126192C1 (ru) | Высокотемпературный литий-кислородный (воздушный) аккумулятор | |
| Burrows | Redox thermogalvanic cells for direct energy conversion | |
| JP2018206640A (ja) | 電池、電池システム及び発電システム | |
| WO2023103313A1 (zh) | 一种基于多电子转移的水系碘基电池 | |
| Sammells et al. | A two-photoelectrode solid-state photoelectrochemical cell | |
| Artault et al. | Azoniafluorenones: A New Family of Two-electron Storage Electrolytes for Sustainable Near-Neutral pH Aqueous Organic Flow Battery | |
| JP3351442B2 (ja) | 蓄電型温度差電池 | |
| JPS59165379A (ja) | 光燃料電池 | |
| JPH06251809A (ja) | 温度差電池 | |
| CN118016948A (zh) | 多活性物质电解液及包含其的液流电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |