JP4731905B2 - 電気化学的に反応する組成物及びその製法 - Google Patents
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Description
該マグネシウムが該活性材料の10−90重量%で含まれ、
該アルミニウムが該活性材料の10−90重量%で含まれ、
該鉄が該活性材料の0−15重量%で含まれ、
該充填材料の珪砂が該活性材料の5−50重量%で含まれ、
該水素捕捉剤の過マンガン酸カリウムが該活性材料の5−30重量%で含まれ、
ここで該添加剤の珪酸ナトリウムが該活性材料の0−20重量%で含まれる、
電気化学的に反応する組成物が供される。
(1)市販品として入手できる、活性材料総重量の10−90%、好ましくは15−50%であって、1−500μmの範囲の粒子径を有するマグネシウム;活性材料総重量の10−90%、好ましくは40−75%であって、2−100μmの範囲の粒子径を有するアルミニウム;活性材料総重量の0−15%、好ましくは7−12%であって、20−200μmの範囲の粒子径を有する鉄を一般的なボールミル容器に入れることによって活性材料を調製し;
(2)該活性材料に、該活性材料総重量の5−50重量%、好ましくは5−25重量%の珪砂のような充填材料を添加し;
(3)該活性材料と該充填材料の混合物を約4−6時間、好ましくはアルゴンの不活性ガス雰囲気下でボールミリングしそして、このボールミリング操作が完了後にこの混合物全量を他の容器に移し;
(4)塩化銅、塩化第二鉄、好ましくは過マンガン酸カリウムのような水素捕捉剤を活性材料総重量の5−30重量%、好ましくは5−20重量%添加しそして、完全に混合して均一な混合物を得て;
(5)工程(4)で得られたこの均一な混合物に、活性材料総重量の2−20重量%、好ましくは2−10重量%の珪酸ナトリウム添加剤を添加し;
(6)工程(5)で得られたこの混合物に、活性材料総重量の2−10重量%、好ましくは5−10重量%の、塩化カリウム、硫酸第一鉄、好ましくは塩化ナトリウムのような強酸と強/弱塩基の塩を添加し;
(7)工程(5)で得られた混合物全量を、一般的なプレス機を用いて圧縮成型して、ストリップ又はペレットのような望ましい形状を付与し;及び
(8)該圧縮成型されそして切断された電気化学的熱源を、水の潜入を防ぐためにパウチのような気密容器中に貯蔵する。
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2
2KMnO4+3H2=K2O+2MnO2+3H2O
全て市販品として入手できる、活性材料の10−90重量%、好ましくは15−50重量%であって、1−500μmの範囲の粒子径を有するマグネシウム、活性材料の10−90重量%、好ましくは40−75重量%であって、2−100μmの範囲の粒子径を有するアルミニウム、活性材料の0−15重量%、好ましくは7−12重量%であって、20−200μmの範囲の粒子径を有する鉄を、一般的なボールミル容器に入れる。
上記混合物に、活性材料の5−50重量%、好ましくは5−25重量%の量の珪砂を充填材料として添加する。珪砂は、ヒートシンクとして作用し、ボールミル内でこれら活性材料を混合する時のアロイ化(合金化)操作に役立つ。代替法として、ポリエチレンまたはポリプロピレンのような有機充填剤も充填材料として使用できる。
工程(2)で調製された上記混合物を、一般的なボールミルを使用して好ましくはアルゴンの不活性雰囲気下で4−6時間、ボールミル混合する。混合操作が一旦完了したら、反応材料と充填材料のアロイ混合物が得られる。この混合操作が完了した後、この混合物をもう一つの容器に移す。
次に、水素捕捉剤として、活性材料の5−30重量%、好ましくは5−20重量%の市販品として入手できる過マンガン酸カリウムをこのアロイに添加し、完全に混合して均一な混合物を得る。代替法として、市販品として入手できる塩化銅と塩化第二鉄も水素捕捉剤として利用できる。この捕捉剤を直接、電解反応に使用する水に添加することもできる。
工程(4)で得られたこの均一な混合物に、活性材料全重量の0−20重量%、好ましくは0−10重量%の量の添加剤である珪酸ナトリウムを混合する。珪酸ナトリウムはゲル化操作によって電気化学反応中での熱の発生を改良する助けになる。それは好ましくは組成物重量の0−10重量%の量で用いられる。代替法として、これを直接、電解反応に使用する水に添加することもできる。
工程(5)で得られたこの均一な混合物に、活性材料全重量の2−10重量%、好ましくは5−10重量%の量の塩化ナトリウムを添加する。代替法として、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸第一鉄のような強酸と強/弱塩基のいかなる塩をも添加することができる。
工程(5)で調製されたこの均一混合体全量をプレス機を用いて圧縮成型し、ストリップまたはペレットなどのあらゆる簡便な形状を付与する。
最後に、水の浸入を避けるためにこの圧縮成型された電気化学的に反応する組成物を気密容器中に貯蔵する。
実験室において、粒子径が約20−400μmのマグネシウム粉末40g、粒子径が5−100μmのアルミニウム粉末60g、粒子径が20−120μmの鉄粉末10g及び粒子径が15−100μmの珪砂10gを混合することによって電気化学的に反応する組成物を調製した。この混合物を一般的なボールミル中にて、アルゴンの不活性雰囲気下で5時間ボールミリングを行った。ボールミル操作が完了した後、12gの塩化ナトリウムと10gの過マンガン酸カリウムをそれに添加した。この組成物全量を240mlの5%珪酸ナトリウム水溶液と反応させた。
実験室において、粒子径が約20−400μmのマグネシウム粉末80g、粒子径が5−100μmのアルミニウム粉末20g、粒子径が20−120μmの鉄粉末10g及び粒子径が15−100μmの珪砂10gを混合することによって電気化学的に反応する組成物を調製した。この混合物を一般的なボールミル中にて、アルゴンの不活性雰囲気下で5時間ボールミリングを行った。ボールミル操作が完了した後、12gの塩化カリウムと10gの過マンガン酸カリウムをそれに添加した。この組成物全量を240mlの水と反応させ熱を生産した。
Claims (26)
- 活性材料としてのアルミニウム、マグネシウム及び鉄と;珪砂、ポリエチレン及びポリプロピレンから選択される充填材料;水素捕捉剤;珪酸ナトリウム;及び電解質;を含む電気化学的に反応する組成物であって、
該マグネシウムが該活性材料の10−83重量%で含まれ、
該アルミニウムが該活性材料の10−83重量%で含まれ、
該鉄が該活性材料の7−15重量%で含まれ、
該充填材料が該活性材料の5−50重量%で含まれ、
該水素捕捉剤が該活性材料の5−30重量%で含まれ、
該珪酸ナトリウムが該活性材料の2−20重量%で含まれる、
電気化学的に反応する組成物。 - 該充填材料が、珪砂である、請求項1に記載の組成物。
- 該珪砂が該活性材料の5−25重量%で含まれる請求項2に記載の組成物。
- 該水素捕捉剤は、塩化銅、塩化第二鉄及び過マンガン酸カリウムからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 該水素補足剤が、過マンガン酸カリウムである、請求項4に記載の組成物。
- 該過マンガン酸カリウムが、該活性材料の5−20重量%で含まれる請求項5記載の組成物。
- 該珪酸ナトリウムが、該活性材料の2−10重量%で含まれる請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 該電解質が、塩化カリウム、硫酸第一鉄及び塩化ナトリウムからなる群から選択される、強酸と強/弱塩基の塩である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 該電解質が、塩化ナトリウムである、請求項8に記載の組成物。
- 該マグネシウムが、該活性材料の15−50重量%で含まれ、粒子径が1−500μmの範囲である請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 該アルミニウムが、該活性材料の40−75重量%で含まれ、粒子径が2−100μmの範囲である請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 該鉄が、該活性材料の7−12重量%で含まれ、粒子径が20−200μmの範囲である請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- 下記の工程を含む、請求項1の電気化学的に反応する組成物を調製するためのプロセス:
(1)市販品として入手できる、活性材料総重量の10−83%である、1−500μmの範囲の粒子径を有するマグネシウム;活性材料総重量の10−83%である、2−100μmの範囲の粒子径を有するアルミニウム;活性材料総重量の7−15%である、20−200μmの範囲の粒子径を有する鉄を一般的なボールミル容器に入れることによって活性材料を調製し;
(2)該活性材料に、該活性材料総重量の5−50重量%の、珪砂、ポリエチレン及びポリプロピレンから選択される充填材料を添加し;
(3)該活性材料と該充填材料の混合物を約4−6時間ボールミリングしそして、このボールミリング操作が完了後にこの混合物全量をもう一つの容器に移し;
(4)水素捕捉剤を活性材料総重量の5−30重量%添加しそして、完全に混合して均一な混合物を得て;
(5)工程(4)で得られたこの均一な混合物に、活性材料総重量の2−20重量%の珪酸ナトリウム添加剤を添加し;
(6)工程(5)で得られたこの混合物に、活性材料総重量の2−10重量%の塩を添加し;
(7)工程(5)で得られた混合物全量を、一般的なプレス機を用いて圧縮成型して、ストリップ又はペレットのような望ましい形状を付与し;及び
(8)該圧縮成型されそして切断された電気化学的熱源を、水の潜入を避けるためにパウチのような気密容器中に貯蔵する。 - 該マグネシウムが、活性材料総重量の15−50%である、請求項13に記載のプロセス。
- 該アルミニウムが、活性材料総重量の40−75%である、請求項13又は14に記載のプロセス。
- 該鉄が、活性材料総重量の7−12%である、請求項13〜15のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該充填材料が、該活性材料総重量の5−25重量%である、請求項13〜16のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該充填材料が、珪砂である、請求項13〜17のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該水素捕捉剤が、塩化銅、塩化第二鉄及び過マンガン酸カリウムからなる群から選択される、請求項13〜18のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該水素補足剤が、過マンガン酸カリウムである、請求項19に記載のプロセス。
- 該水素捕捉剤が、活性材料総重量の5−20重量%である、請求項19又は20に記載のプロセス。
- 該珪酸ナトリウム添加剤が、活性材料総重量の2−10重量%で添加される、請求項13〜21のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該塩が、塩化カリウム、硫酸第一鉄及び塩化ナトリウムからなる群から選択される、強酸と強/弱塩基の塩である、請求項13〜22のいずれか一項に記載のプロセス。
- 該塩が、塩化ナトリウムである、請求項23に記載のプロセス。
- 該塩が、活性材料総重量の5−10重量%で添加される、請求項23又は24に記載のプロセス。
- ボールミリングがアルゴンの不活性ガス雰囲気下で行われる、請求項13〜25のいずれか一項に記載のプロセス。
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