JP5308729B2 - 燃料電池蓄電池およびこれを用いた電池モジュール - Google Patents
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Description
OH− → 1/4O2 + 1/2H2O + e− (1)
正極で発生した酸素ガスは、下記(2)の反応により負極の水素吸蔵合金(M)中の水素と反応してH2Oとなるので、電池内部の圧力上昇が抑えられ、電池を密閉構造とすることができる。
MH + 1/4O2 → M + 1/2H2O (2)
上記の、酸素ガスと水素吸蔵合金中の水素とが接触して水を生成する反応は発熱反応である。すなわち、過充電時に電池に供給された電気エネルギーは、熱エネルギーとして廃棄され、再び電気エネルギーとして取り出すことができない。
MH → M + H+ + e− (3)
M + 1/2H2 → MH (4)
一方正極においては、放電反応を表す反応式(5)に示すように、充電状態のオキシ水酸化マンガン(MnOOH)から還元された水酸化マンガンが、反応式(6)に示すように酸素ガスによって再び酸化され、正極の充電状態が維持される。
MnOOH + H+ + e− → Mn(OH)2 (5)
Mn(OH)2 + 1/4O2 → MnOOH +1/2H2O (6)
各貯蔵室の水素ガスおよび酸素ガスが消費された後は、通常のニッケル水素二次電池として作動して放電がなされる。
3 負極
5 正極
7,31 水素貯蔵室
9 負極ケース
11,33 酸素貯蔵室
13 正極ケース
20 外装体(負極端子)
23 正極板
25 負極板
35 正極端子
57 第1蓋部材(正極集電体)
59 第2蓋部材(負極集電体)
71 放熱板
71a 通風孔
C1,C2 電池
B 電池モジュール
U 電池ユニット
Claims (12)
- 水素吸蔵合金を含む負極と、
水酸化ニッケルを含む正極と、
前記負極と正極との間に介在して、プロトンを通過させ水素ガスおよび酸素ガスを通過させないセパレータと、
前記負極と正極との間に前記セパレータとともに介在するアルカリ水溶液からなる電解液と、
水素貯蔵室と、
酸素貯蔵室と、
を有する燃料電池蓄電池であって、
前記水素貯蔵室は、当該燃料電池蓄電池に過充電を行った場合に、前記アルカリ水溶液が電気分解することで前記負極に発生する水素ガスを直接貯蔵し、
前記酸素貯蔵室は、当該燃料電池蓄電池に過充電を行った場合に、前記アルカリ水溶液が電気分解することで前記正極に発生する酸素ガスを直接貯蔵する、
燃料電池蓄電池。 - 請求項1において、前記正極が、水酸化マンガンを含む燃料電池蓄電池。
- 請求項1または2において、前記負極、正極、水素貯蔵室、および酸素貯蔵室を収容する細管状の外装体を有する燃料電池蓄電池。
- 請求項3において、前記外装体の内側に、径方向の隙間を介して配置された筒状の負極と、前記セパレータを介して前記負極の内側に配置された筒状の正極とを備え、前記水素貯蔵室が前記径方向の隙間に形成されており、前記酸素貯蔵室が前記正極の内方に形成されている燃料電池蓄電池。
- 請求項3または4において、前記細管状外装体の内径が、100μm〜1mmの範囲内にある燃料電池蓄電池。
- 請求項3から5のいずれか一項に記載の燃料電池蓄電池を複数並列に接続してなる電池ユニットであって、
前記燃料電池蓄電池は、軸方向の一端に正極端子を、他端に負極端子を有しており、
複数の前記燃料電池蓄電池が、対向して設けられた正極集電体と負極集電体との間において、前記正極集電体に前記各正極端子が接触し前記負極集電体に前記各負極端子が接触するように、互いに平行に並べられてなる電池ユニット。 - 請求項6において、複数の前記電池ユニットを、隣接する電池ユニットの一方の前記正極集電体と他方の前記負極集電体とが対向する方向に積層してなる電池モジュール。
- 請求項7において、少なくとも一組の隣接する電池ユニット間に、電池ユニットを冷却する冷却媒体の通路が設けられている電池モジュール。
- 請求項8において、隣接する電池ユニット間に、電池ユニットの積層方向に直交して延びる貫通孔を有する放熱板が介在しており、前記貫通孔が前記冷却媒体通路を形成している電池モジュール。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料電池蓄電池の充電方法であって、前記負極および正極に含まれる各活物質量によって規定される満充電の状態から、さらに電流を供給して、前記負極から水素ガスを発生させて前記水素貯蔵室に貯蔵し、前記正極から酸素ガスを発生させて前記正極貯蔵室に貯蔵する燃料電池蓄電池の充電方法。
- 請求項6に記載の電池ユニットの充電方法であって、前記負極および正極に含まれる各活物質量によって規定される満充電の状態から、さらに電流を供給して、前記負極から水素ガスを発生させて前記水素貯蔵室に貯蔵し、前記正極から酸素ガスを発生させて前記正極貯蔵室に貯蔵する充電方法。
- 請求項7から9のいずれか一項に記載の電池モジュールの充電方法であって、前記負極および正極に含まれる各活物質量によって規定される満充電の状態から、さらに電流を供給して、前記負極から水素ガスを発生させて前記水素貯蔵室に貯蔵し、前記正極から酸素ガスを発生させて前記正極貯蔵室に貯蔵する電池モジュールの充電方法。
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