JP5721726B2 - Power storage device - Google Patents
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Description
本発明は、電解液に浸した正電極と負電極間に電圧を印加して充電し又は正電極と負電極間の放電に基づいて電圧を取出すことができる蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device that can be charged by applying a voltage between a positive electrode and a negative electrode immersed in an electrolytic solution or can be taken out based on a discharge between the positive electrode and the negative electrode.
従来、容器内の電解液に浸した正電極と負電極を備え、正電極と負電極間に電圧を印加して充電し又は正電極と負電極間の放電に基づいて電圧を取出すことができる蓄電装置(バッテリ)は知られている。 Conventionally, a positive electrode and a negative electrode immersed in an electrolytic solution in a container are provided, and charging can be performed by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode or taking out a voltage based on a discharge between the positive electrode and the negative electrode. A power storage device (battery) is known.
例えば、特許文献1には、ケーシングが同じ電解液で接続された多数の相互に並列接続された正と負の電極のためのセル容器を形成し、かつ隣接した電極間の固定間隔で良熱伝導性材料からなるケーシング中間壁が配置されており、該中間壁が電極に対して電気的に絶縁するが、電解液に対しては透過性がある金属酸化物−水素バッテリが開示され、また、特許文献2には、アニオンの吸蔵・放出が可能な正極とリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極とがセパレータを介して対向させられた電極体が、非水電解液とともに密閉容器に収容された蓄電セルを複数個直列接続してなる蓄電装置であって、各セルはそれぞれリチウム金属を有する第3電極が非水電解液中に配置され、その第3電極と正極間の電位差が所定値以上になったときに第3電極と正極間を導通接続させることにより、正極の電位を第3電極に対し、制御するようにした蓄電装置が開示され、さらに、特許文献3には、電極材と電解質とを備えた蓄電装置であって、電極材がナノシェル構造の炭素粒子を含む繊維状の炭素触媒を備える蓄電装置が開示され、さらに、特許文献4には、電解質のパナジューム塩を純水に溶解し電解液とする酸化還元型蓄電装置であって、電解液の循環配管系統に、遠赤外線領域の電磁波を発生する装置を設けた酸化還元型蓄電装置が開示されている。
For example,
しかし、上述した各文献に開示される蓄電装置をはじめ、従来の蓄電装置はいずれも次のような共通の問題点があった。 However, all the conventional power storage devices including the power storage devices disclosed in the above-mentioned documents have the following common problems.
第一に、いずれの蓄電装置も、レアメタル等を含む様々な材料により構成され、また、全体の部品点数が多くなる傾向があるとともに、電解液に浸す電極には、身近な材料、即ち、安価で容易に手に入る材料を使用しているとは言い難い。このため、材料(部品)コスト、更には製造(組立)コストを含む全体のコストアップを招き、製品の低廉化を図るには限界があった。しかも、材料は資源的にも限界があるなど、コスト面及び供給面から更なる改善の余地があった。 First, all power storage devices are made of various materials including rare metals, etc., and the total number of parts tends to increase, and the electrodes immersed in the electrolyte solution are familiar materials, that is, inexpensive. It is hard to say that they are using materials that are readily available. For this reason, there has been a limit in reducing the cost of the product due to an increase in the overall cost including the material (parts) cost and the manufacturing (assembly) cost. In addition, there is room for further improvement in terms of cost and supply, for example, the materials are limited in terms of resources.
第二に、使用する電解液においても、身近な材料を使用しているとは言い難く、ほとんどの場合、有害性のある化学物質が使用されている。したがって、破損等により液漏れが発生した場合、有害性の高い化学物質が外部に漏れ出すことになり、環境保護及び安全性確保の観点から望ましくないとともに、寿命等により使用できなくなった場合、廃棄処理及びリサイクル処理を行う際の取り扱いが大変となる。 Second, even in the electrolyte solution used, it is difficult to say that familiar materials are used, and in most cases, harmful chemical substances are used. Therefore, if a liquid leak occurs due to damage, etc., highly hazardous chemical substances will leak to the outside, which is not desirable from the viewpoint of environmental protection and safety, and when it cannot be used due to its life, etc., it will be discarded. Handling when processing and recycling is difficult.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した蓄電装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a power storage device that solves such problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、容器内の電解液に浸した正電極2と負電極3を備え、正電極2と負電極3間に電圧を印加して充電し又は正電極2と負電極3間の放電に基づいて電圧を取出すことができる蓄電装置1を構成するに際して、少なくとも一方を導電性を有する多孔質材Rcにより形成した正電極ブロック2xと負電極ブロック3xを、密閉容器4に収容した電解液Leに浸すことにより正電極2と負電極3として利用するとともに、電解液Le内の正電極2と負電極3間に、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの少なくとも一方の表面から外部に漏れ出る気体成分の拡散を防止する仕切壁5を配設し、かつ密閉容器4の内部圧Piを、気体成分を正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの少なくとも一方の内部に保持できる所定の大きさ以上に設定してなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a
この場合、発明の好適な態様により、前記電解液には、食品成分を用いた水溶液又は温泉成分を用いた水溶液を使用することができる。また、正電極ブロックと負電極ブロックには、黒鉛により形成し、かつ突出することにより先端が電解液の外部に露出する電極端子を取付けることができる。 In this case, according to a preferred aspect of the invention, an aqueous solution using a food component or an aqueous solution using a hot spring component can be used as the electrolytic solution. The positive electrode block and the negative electrode block can be attached with electrode terminals formed of graphite and protruding so that the tip is exposed to the outside of the electrolytic solution.
このような構成を有する本発明に係る蓄電装置1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) 正電極ブロックと負電極ブロックの少なくとも一方を導電性を有する多孔質材により形成したため、多孔質材には、例えば、安価で容易に手に入る身近な材料である木材を炭化させた炭材等を利用できる。したがって、木材の端材や廃材も利用可能なり、コストダウンによる製品の低廉化を図れるとともに、レアメタル等と異なり資源的にも有利となるなど、低コスト性及び供給性に優れ、特に、一般住宅の太陽光発電(ソーラーパネル)システムにおける蓄電設備などに最適となる。 (1) Since at least one of the positive electrode block and the negative electrode block is formed of a conductive porous material, the porous material is carbonized, for example, wood, which is a familiar and easily available material. Charcoal materials can be used. Therefore, it is possible to use wood scraps and waste materials, and it is possible to reduce the cost of products by reducing costs, and it is advantageous in terms of resources, unlike rare metals, etc. It is most suitable for power storage facilities in solar power generation (solar panel) systems.
(2) 電解液内の正電極と負電極間に、正電極ブロックと負電極ブロックの少なくとも一方の表面から外部に漏れ出る気体成分の拡散を防止する仕切壁を配設したため、気体成分が電解液中に放出された場合でも、気体成分を電極側に確保することにより気体成分間の無用な化学反応を防止して充電能力を高めることができる。 (2) Since a partition wall that prevents diffusion of gas components leaking outside from at least one surface of the positive electrode block and the negative electrode block is disposed between the positive electrode and the negative electrode in the electrolyte solution, the gas component is electrolyzed. Even when released into the liquid, by securing the gas component on the electrode side, unnecessary chemical reaction between the gas components can be prevented and the charging capacity can be enhanced.
(3) 好適な態様により、電解液として、食品成分を用いた水溶液又は温泉成分を用いた水溶液を使用すれば、有害性のない食塩水等の身近な食品材料や入浴剤等を使用できるため、下水等に自由に流せるとともに、肌を含む人体にも無害となる。したがって、破損等により液漏れが発生した場合であっても環境保護及び安全性確保を図ることができるとともに、寿命等により使用できなくなった場合であっても廃棄処理及びリサイクル処理を行う際の取り扱いが容易となる。 (3) According to a preferred embodiment, if an aqueous solution using a food component or an aqueous solution using a hot spring component is used as an electrolyte, a familiar food material such as a saline solution or a bath agent can be used. In addition to being able to flow freely into sewage, etc., it is also harmless to the human body including the skin. Therefore, environmental protection and safety can be ensured even when liquid leakage occurs due to damage, etc., and handling when performing disposal processing and recycling processing even when it becomes unusable due to its lifetime etc. Becomes easy.
(4) 好適な態様により、電極ブロックに、黒鉛により形成し、かつ突出することにより先端が電解液の外部に露出する電極端子を取付ければ、金属部分が電解液の中に浸かる不具合が生じない。したがって、電解液中の無用な化学反応に基づく損失や悪影響を排除できる。 (4) According to a preferred embodiment, if an electrode terminal is attached to the electrode block that is made of graphite and protrudes, the tip of the electrode block is exposed to the outside of the electrolytic solution, so that the metal part is immersed in the electrolytic solution. Absent. Therefore, it is possible to eliminate a loss or an adverse effect due to an unnecessary chemical reaction in the electrolytic solution.
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る蓄電装置1の構成について、図1〜図4を参照して具体的に説明する。
First, the structure of the
蓄電装置1は、主要部の構成として、密閉容器4,正電極ブロック2x,負電極ブロック3x,仕切壁5及び電解液Leを備える。
The
密閉容器4は、例えば透明(半透明)なプラスチック素材により形成した容器本体4m(図4参照)と容器カバー4cの組合わせにより構成する。例示の容器本体4mは円形容器として形成し、上端部に一体形成した本体フランジ4mfを有する。また、容器カバー4cの外周部にも一体形成したカバーフランジ4cfを有し、本体フランジ4mfとカバーフランジ4cfは、複数組(例示は八組)のネジ・ナット10…により固定できる。なお、固定する際には、本体フランジ4mfと容器カバー4c間にOリング等のシールリング11を介在させ、十分な密閉性を確保する。一方、容器カバー4cには、一対の接続端子部2jと3jを設けるとともに、密閉容器4の内部に電解液Leを注入するための液注入口部12を設ける。この液注入口部12は逆止弁を内蔵する。
The sealed
負電極ブロック3xは、導電性を有する多孔質材Rcにより形成する。この多孔質材Rcには、木材を炭化させた炭材Bcを用いることが望ましい。負電極ブロック3xは、図4に示すように、円筒形に形成する。負電極ブロック3xは、同図及び図2に示すように、単一の木材により一体形成してもよいし、或いは、図7に示すように、周方向へ等間隔で六分割した六個の分割ブロックMp…を製作し、これらの分割ブロックMp…を円筒形に配するとともに、外周面を非金属製の締付バンド32により固定して構成してもよい。分割ブロックMp…を用いた場合には、サイズのより小さい木片を使用できるため、廃材や端材等の更なる有効利用を図れる利点がある。なお、六分割した場合を示したが、このような分割数は任意の数により実施可能である。
The
また、負電極ブロック3xの一方の端面には、電極端子3xpを差し込んで取付けるための取付孔13を軸方向に設ける。電極端子3xpは、黒鉛Cにより丸棒状に形成し、取付孔13に差し込むことにより負電極ブロック3xに一体化させる。この際、電極端子3xpと負電極ブロック3x間は、接続時の電気抵抗ができるだけ小さくなり、かつ機械的な結合強度ができるだけ大きくなるように考慮する。さらに、電極端子3xpは、負電極ブロック3xの端面から所定長さ突出させるとともに、この突出長は、電極端子3xpの先端3xpsが電解液Leの外部に露出するように考慮する。この電極端子3xpの先端3xps側は、前述した接続端子部3jの内端側に接続(結合)することができる。
Moreover, the
正電極ブロック2xも、負電極ブロック3xと同様に、導電性を有する多孔質材Rc、即ち、木材を炭化させた炭材Bcを用いて形成する。正電極ブロック2xは、負電極ブロック3xの内側空間に収容可能な円柱形(図4参照)に形成し、一方の端面の中心位置には、電極端子2xpを差し込んで取付けるための取付孔14を軸方向に設ける。電極端子2xpは、正電極ブロック2xの形成素材と同様に、黒鉛Cにより丸棒状に形成し、取付孔14に差し込むことにより正電極ブロック2xに一体化させる。この際、負電極ブロック3xと同様に、電極端子2xpと正電極ブロック2x間は、接続時の電気抵抗ができるだけ小さくなり、かつ機械的な結合強度ができるだけ大きくなるように考慮する。また、電極端子2xpは、正電極ブロック2xの端面から所定長さ突出させるとともに、この突出長は、電極端子2xpの先端2xpsが電解液Leの外部に露出するように考慮する。この電極端子2xpの先端2xps側は、前述した接続端子部2jの内端側に接続(結合)することができる。なお、正電極ブロック2xも図7に示す負電極ブロック3xと同様に複数の分割ブロックの組合わせにより構成してもよい。
Similarly to the
このように、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xを形成するに際し、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの一方を円筒形に形成し、かつ他方を一方の内部空間に収容可能な円柱形に形成すれば、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xにおける十分な体積、及び正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの相対向する面2xf,3xfにおける十分な面積を確保できるため、正電極ブロック2xと負電極ブロック3x間の電気的抵抗を小さくして損失の低減を図ることができる。また、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xに、黒鉛Cにより形成し、かつ突出することにより先端2xps,3xpsが電解液Leの外部に露出する電極端子2xp,3xpを結合すれば、金属部分が電解液Leの中に浸かる不具合が生じないため、電解液Le中の無用な化学反応に基づく損失や悪影響を排除できる。
Thus, when forming the
他方、負電極ブロック3xと正電極ブロック2xは、体積関係を次のように設定する。まず、負電極ブロック3xは、内半径をri、外半径をre、高さをhとすれば、体積Vmは、次式で表される。
Vm=π×(rm2−ri2)×h
On the other hand, the volume relationship between the
Vm = π × (rm 2 −ri 2 ) × h
また、正電極ブロック2xは、半径をrs、高さをhとすれば、体積Vsは、次式で表される。
Vs=π×rs×h
Further, in the
Vs = π × rs × h
負電極ブロック3xと正電極ブロック2xを形成する多孔質材Rcは、充電時に発生した気体成分を閉じ込める働きを有するため、負電極ブロック3xと正電極ブロック2xの体積は、各電極ブロック2x,3xにおける気体発生量に比例させる必要がある。例えば、電解液Leとして、食塩水(NaCl)を用いた場合、負電極ブロック3xでは水素ガス(H2)が発生するとともに、正電極ブロック2xでは塩素ガス(Cl2)が発生し、それらの比率は、1:1となるため、負電極ブロック3xと正電極ブロック2xの体積比も、Vm:Vs=1:1に設定する。一方、電解液Leとして、希硫酸(H2SO4)を用いた場合、負電極ブロック3xでは水素ガスが発生するとともに、正電極ブロック2xでは酸素ガスが発生し、それらの比率は、2:1となるため、この場合には、負電極ブロック3xと正電極ブロック2xの体積比を、Vm:Vs=2:1に設定すればよい。
Since the porous material Rc forming the
一方、仕切壁5は、プラスチック素材等により円筒形に形成し、上端を容器カバー4cの内面に設けた取付溝に固定する。この仕切壁5は、正電極ブロック2xと負電極ブロック3x間に生じる隙間間隔の中央位置に配する。この仕切壁5は、正電極ブロック2x及び負電極ブロック3xで発生し、正電極ブロック2x及び負電極ブロック3xの表面から外部に漏れ出る気体成分の拡散を防止する機能を備える。なお、正電極ブロック2x及び負電極ブロック3xの表面から外部に漏れ出る気体成分は、ほとんど無いと思われるが、このような仕切壁5を配設すれば、万が一、気体成分が電解液Le中に放出された場合であっても、仕切壁5により、気体成分は正電極ブロック2xと負電極ブロック3xのそれぞれの電極側に確保されるため、無用な化学反応を防止して充電効率(充電能力)を高められる。
On the other hand, the
しかし、仕切壁5を設けることは、正電極ブロック2xと負電極ブロック3x間の導電性を損なうことになるため、図1に示すように、仕切壁5の下端は、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの軸方向(上下方向)の中間位置に位置するようにその軸方向長さを選定する。これにより、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xにおける相対向する面2xfと3xfの一部面(上半分)のみが仕切られるため、導電性は、残りの面(下半分)間の空間により確保される。一方、仕切壁5は、図8に示すように、相対向する面2xf,3xfの全面を仕切る形状であってもよい。この場合には、図8中(a)又は(b)に示す拡大抽出断面のように、仕切壁5に多数の小孔5ha…,5hb…を設ければよい。なお、(a)は仕切壁5の面に対して直角となる直線の小孔5ha…を設けた例を示し、(b)は仕切壁5の両面から傾斜した孔を形成し、中央で連通させたV状の小孔5hb…を設けた例を示す。(b)の場合には、気体成分をより通りにくくすることができる。このように、仕切壁5は様々な形態により実施可能であり、特に、気体成分の拡散防止と導電性の確保の両立を図る観点から最適な形態を選択することができる。なお、正電極ブロック2xの外周面には不織布を装着し、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xにおける相対向する面2xfと3xf間に不織布を介在させることが望ましい。
However, the provision of the
また、電解液Leには、各種の電解液を用いることができる。例えば、中性水溶液としては、食塩水,塩化カルシウム(CaCl2)水溶液,硫酸ナトリウム(Na2SO4)水溶液等を用いることができる。アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液,水酸化カリウム(KOH)水溶液,水酸化カルシウム(Ca(OH)2)水溶液等を用いることができる。酸性水溶液としては、塩酸(HCl)水溶液,希硫酸水溶液等を用いることができる。さらに、弱アルカリ性水溶液及び弱酸性水溶液としては、重曹(NaHCO3)水溶液,酢酸(CH3COOH)水溶液等を用いることができる。 Moreover, various electrolyte solutions can be used for the electrolyte solution Le. For example, as the neutral aqueous solution, a saline solution, a calcium chloride (CaCl 2 ) aqueous solution, a sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) aqueous solution, or the like can be used. As the alkaline aqueous solution, a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution, a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, a calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) aqueous solution, or the like can be used. As the acidic aqueous solution, a hydrochloric acid (HCl) aqueous solution, a dilute sulfuric acid aqueous solution, or the like can be used. Furthermore, as the weak alkaline aqueous solution and the weak acidic aqueous solution, a sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) aqueous solution, an acetic acid (CH 3 COOH) aqueous solution, or the like can be used.
特に、電解液Leとしては、食品成分を用いた水溶液、即ち、上述した例では、食塩水,重曹水溶液,酢酸水溶液等を用いることが望ましい。また、温泉成分(入浴剤成分を含む)を用いた水溶液、即ち、上述した硫酸ナトリウム水溶液をはじめ、硫酸カルシウム(CaSO4)水溶液,硫酸カリウム(K2SO4)水溶液,硫酸マグネシウム(MgSO4)水溶液等も好適である。このように、電解液Leとして食品成分を用いた水溶液や入浴剤成分(温泉成分)を用いた水溶液を用いれば、有害性のない食塩水等の身近な食品材料や入浴剤等を使用できるため、下水等に自由に流せるとともに、肌を含む人体にも無害となる。したがって、破損等により液漏れが発生した場合であっても環境保護及び安全性確保を図ることができるとともに、寿命等により使用できなくなった場合であっても廃棄処理及びリサイクル処理を行う際の取り扱いが容易となる利点がある。 In particular, as the electrolytic solution Le, it is desirable to use an aqueous solution using food ingredients, that is, in the above-described example, a saline solution, an aqueous sodium bicarbonate solution, an aqueous acetic acid solution, or the like. In addition, an aqueous solution using a hot spring component (including a bath agent component), that is, the above-described sodium sulfate aqueous solution, calcium sulfate (CaSO 4 ) aqueous solution, potassium sulfate (K 2 SO 4 ) aqueous solution, magnesium sulfate (MgSO 4 ). An aqueous solution or the like is also suitable. As described above, if an aqueous solution using a food ingredient or an aqueous solution using a bath ingredient (hot spring ingredient) is used as the electrolyte solution Le, familiar food materials such as salt water or a bath additive etc. that are not harmful can be used. In addition to being able to flow freely into sewage, etc., it is also harmless to the human body including the skin. Therefore, environmental protection and safety can be ensured even when liquid leakage occurs due to damage, etc., and handling when performing disposal processing and recycling processing even when it becomes unusable due to its lifetime etc. There is an advantage that becomes easy.
次に、本実施形態に係る蓄電装置1の製造方法について、図1〜図4及び図7を参照しつつ図5に示すフローチャートに従って説明する。
Next, a method for manufacturing the
例示する蓄電装置1は、正電極ブロック2x及び負電極ブロック3xに木材を炭化させた炭材Bcを用いるとともに、電解液Leには食塩水を用いている。
The
まず、各種部品類、即ち、容器本体4m,容器カバー4c,接続端子部2j,3j,仕切壁5等の部品類を予め製造して用意する(ステップS1)。また、電解液Leとなる食塩水を調製して用意する(ステップS2)。なお、食塩水の濃度は、10〜30〔%〕程度が望ましい。さらに、木材(例えば、栗の木等)を切削加工して、図4に示す正電極ブロック2xの基礎材となる円柱形の木製ブロック及び負電極ブロック3xの基礎材となる円筒形の木製ブロックを製作する(ステップS3)。
First, various parts, that is, parts such as the container
一方、製作した各円筒形ブロックは、不図示の炭焼釜の中に入れ、火入れを行うことにより炭焼処理(炭化処理)を行う(ステップS4)。これにより、木材を炭化させた炭材Bc、即ち、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xを得ることができる。また、図1及び図4に示すように、正電極ブロック2xの取付孔14に電極端子2xpを差し込んで取付けるとともに、負電極ブロック3xの取付孔13に電極端子3xpを差し込んで取付ける(ステップS5)。
On the other hand, each manufactured cylindrical block is put into a charcoal pot (not shown) and subjected to charcoal processing (carbonization processing) by burning (step S4). Thereby, the carbonaceous material Bc which carbonized wood, ie, the
次いで、部品類の組付けを行う(ステップS6)。組付けは、図1に示すように、主に、容器カバー4cに対して行う。まず、容器カバー4cの下面(内面)には、筒形に形成した仕切壁5の上端を固定する。これにより、仕切壁5は容器カバー4cの下面から下方に突出する。また、容器カバー4cには、接続端子部2jと3jを取付ける。この場合、接続端子部2jと3jは、容器カバー4cの上面(外面)から上方に突出し、各接続端子部2jと3jには外部の配線ケーブル21p,21n(図6参照)を接続することができる。さらに、容器カバー4cの下面(内面)側に臨む接続端子部2jには、正電極ブロック2xに取付けた電極端子2xpを先端2xpsから挿入して固定するとともに、容器カバー4cの下面(内面)側に臨む接続端子部3jには、負電極ブロック3xに取付けた電極端子3xpを先端3xpsから挿入して固定する。また、容器カバー4cには、図3に示す位置に、逆止弁を内蔵した液注入口部12を取付ける。
Next, parts are assembled (step S6). As shown in FIG. 1, the assembly is mainly performed on the
そして、部品類の組付けが終了したなら、容器本体4mの中に、容器カバー4cに組付けた負電極ブロック3xと正電極ブロック2xを収容するとともに、容器カバー4cを容器本体4mに装着する。この際、図1に示すように、容器本体4mと容器カバー4c間にはOリング等のシールリング11を介在させる。また、容器本体4mの本体フランジ4mfと容器カバー4cのカバーフランジ4cfを重ね、ネジ・ナット10…により締付けて固定する(ステップS7)。
When the assembly of the parts is completed, the
次いで、液注入口部12から密閉容器4の内部に食塩水(電解液Le)を注入する(ステップS8)。この場合、不図示の電解液収容タンクに収容した食塩水を圧送ポンプにより送り、液注入口部12に接続した供給配管を介して注入する。密閉された密閉容器4に食塩水が注入されるに従って、密閉容器4の内部圧Piは徐々に高まるため、食塩水が規定量(ほぼ満杯)に達したなら、内部圧Piが所定の大きさ以上、望ましくは、1〔MPa〕以上に達したことを確認し、食塩水の注入を終了させる(ステップS9)。この際、液注入口部12に内蔵した逆止弁により食塩水の逆流(漏出)が阻止される。この後、必要な仕上げ工程(ステップS10)及び検査工程(ステップS11)を経て蓄電装置1が完成する(ステップS12)。
Next, a saline solution (electrolytic solution Le) is injected into the sealed
このように、本実施形態に係る蓄電装置1によれば、導電性を有する多孔質材Rcにより形成する正電極ブロック2xと負電極ブロック3xには、安価で容易に手に入る身近な材料である木材を炭化させた炭材Bc等を利用できる。したがって、木材の端材や廃材も利用可能なり、コストダウンによる製品の低廉化を図れるとともに、レアメタル等と異なり資源的にも有利となるなど、低コスト性及び供給性に優れ、特に、一般住宅の太陽光発電(ソーラーパネル)システムにおける蓄電設備などに用いて最適となる。
As described above, according to the
次に、本実施形態に係る蓄電装置1の作用(使用方法)について、図6を参照して説明する。
Next, the operation (usage method) of the
図6は、充電時(蓄電時)における化学反応を原理図で示したものである。まず、充電時には、同図に示すように、正極側の電極端子2xpに充電器21(例示は、DC5〔V〕)の正極側を接続し、負極側の電極端子3xpに充電器21の負極側を接続する。これにより、正電極ブロック2xから負電極ブロック3xに電流が流れる。この際、食塩水(電解液Le)の電気分解が行われ、正電極ブロック2xでは、塩素ガス(Cl2)が発生し、負電極ブロック3xでは、水素ガス(H2)が発生する。また、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xには、密閉容器4の内部圧Piが作用しているため、発生した塩素ガスは正電極ブロック2xの内部に保持されるとともに、発生した水素ガスは負電極ブロック3xの内部に保持される。即ち、塩素ガスと水素ガスは、多孔質材Rcとしての炭材Bcの繊維質空間にそのまま閉じ込められる。
FIG. 6 is a principle diagram showing a chemical reaction during charging (during storage). First, at the time of charging, as shown in the figure, the positive electrode side of the charger 21 (DC5 [V] for illustration) is connected to the positive electrode terminal 2xp, and the negative electrode of the
この場合、万が一、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xから気体成分(Cl2,H2)が電解液Le中に放出された場合であっても、仕切壁5により、気体成分の拡散が防止され、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xのそれぞれの電極側に確保(保持)されるため、無用な化学反応を防止して充電効率(充電能力)を高められる。なお、塩素ガスと水素ガスの発生により、正電極ブロック2xでは、水酸化ナトリウム(NaOH)が発生するが、この水酸化ナトリウム(NaOH)も正電極ブロック2xの内部に保持される。以上が、充電時の化学作用となる。
In this case, even if a gas component (Cl 2 , H 2 ) is released into the electrolyte Le from the
一方、放電時には、正極側の電極端子2xpと負極側の電極端子3xp間から所定の電圧(例示は、DC2〔V〕程度)を取り出すことができる。即ち、正電極ブロック2xと負電極ブロック3x間の放電により、負電極ブロック3x側では、水素ガスが減少して電子を発生するとともに、正電極ブロック2x側では、塩素ガスと水酸化ナトリウムにより食塩水が再生され、これにより、塩素ガスが減少して電子を吸収する。これにより、負電極ブロック3xから正電極ブロック2xに電流が流れる。以上が、放電時の化学作用となる。
On the other hand, at the time of discharging, a predetermined voltage (for example, about DC2 [V]) can be taken out between the positive electrode terminal 2xp and the negative electrode terminal 3xp. That is, the discharge between the
次に、本発明の変更実施形態に係る蓄電装置1について、図9(a)及び(b)を参照して説明する。なお、図9(a)及び(b)において、図1〜図4と同一部分(同一機能部分)については同一符号を付してその構成を明確にした。
Next, the
まず、図9(a)に示す第一変更実施形態に係る蓄電装置1は、電極ブロックの数を変更した例を示す。図1〜図4に示した基本実施形態に係る蓄電装置1では、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xの二個の電極ブロックを用いたが、図9(a)に示す蓄電装置1は、負電極ブロック3xの外側に、さらに、電極端子41pを取付けた正電極ブロック41を追加し、三個の電極ブロックにより構成したものである。同様に、この正電極ブロック41の外側に、負電極ブロック,正電極ブロック,を交互に順次配してもよく、電極ブロックは任意の数により実施可能である。
First, the
また、図9(b)に示す第二変更実施形態に係る蓄電装置1は、電極ブロックの形状を変更した例を示す。図1〜図4に示した基本実施形態に係る蓄電装置1では、正電極ブロック2xを円柱形に形成し、負電極ブロック3xを円筒形に形成したが、図9(b)に示すように、正電極ブロック2xと負電極ブロック3xはそれぞれ直方体形に形成してもよい。このように、電極ブロックは任意の形状により実施可能である。
Moreover, the
以上、好適実施形態(変更実施形態)について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 The preferred embodiment (modified embodiment) has been described in detail above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and the present invention is not limited to such a configuration, shape, material, quantity, numerical value, and the like. Any change, addition, or deletion can be made without departing from the scope of the above.
例えば、導電性を有する多孔質材Rcとして、木材を炭化させた炭材Bcを用いた場合を示したが、導電性を有する多孔質材Rcであれば、他の各種素材を適用できる。また、正電極ブロック2xを円柱形に形成し、負電極ブロック3xを当該円筒形の内部空間に収容可能な円柱形に形成した例を示したが、負電極ブロック3xを円柱形に形成し、正電極ブロック2xを当該円筒形の内部空間に収容可能な円柱形に形成してもよい。さらに、電極端子2xp,3xpは、黒鉛Cにより形成した例を示したが、他の素材により形成する場合を排除するものではない。ただし、この場合、金属素材は望ましくない。
For example, although the case where the carbonaceous material Bc which carbonized wood was used as the porous material Rc which has electroconductivity was shown, other various raw materials can be applied if it is the porous material Rc which has electroconductivity. Moreover, although the example which formed the
本発明に係る蓄電装置は、一般住宅の太陽光発電(ソーラーパネル)システムにおける蓄電設備をはじめ、基本的には、蓄電を必要とする各種用途における蓄電装置として利用することができる。 The power storage device according to the present invention can be basically used as a power storage device in various applications that require power storage, including power storage equipment in a photovoltaic power generation (solar panel) system of a general house.
1:蓄電装置,2:正電極,2x:正電極ブロック,2xf:相対向する面,2xp:電極端子,2xps:電極端子の先端,3:負電極,3x:負電極ブロック,3xf:相対向する面,3xp:電極端子,3xps:電極端子の先端,4:密閉容器,5:仕切壁,Le:電解液,Rc:多孔質材,Pi:内部圧,Bc:炭材,C:黒鉛 1: power storage device, 2: positive electrode, 2x: positive electrode block, 2xf: opposite surface, 2xp: electrode terminal, 2xps: tip of electrode terminal, 3: negative electrode, 3x: negative electrode block, 3xf: opposite 3xp: electrode terminal, 3xps: tip of electrode terminal, 4: closed container, 5: partition wall, Le: electrolyte, Rc: porous material, Pi: internal pressure, Bc: carbon material, C: graphite
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