JP6255423B2 - Metal air battery - Google Patents

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Description

本発明は、金属空気電池に関する。   The present invention relates to a metal-air battery.

金属空気電池は高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として注目されている。金属空気電池は、電極活物質を含み電解液中に配置される金属電極をアノードとし、空気極をカソードとすることにより発電する。
代表的な金属空気電池として、金属亜鉛を電極活物質とする亜鉛空気電池が挙げられる。亜鉛空気電池では、カソードにおいて以下の化学式1のような電極反応が進行すると考えられる。
(化学式1):O2+2H2O+4e-→4OH-
また、アノードにおいて以下の化学式2のような電極反応が進行すると考えられる。
(化学式2):Zn+4OH-→Zn(OH)4 2-+2e-
Since metal-air batteries have high energy density, they are attracting attention as next-generation batteries. A metal-air battery generates electricity by using a metal electrode containing an electrode active material and being disposed in an electrolyte as an anode and an air electrode as a cathode.
As a typical metal-air battery, a zinc-air battery using metal zinc as an electrode active material can be mentioned. In a zinc-air battery, it is considered that an electrode reaction of the following chemical formula 1 proceeds at the cathode.
(Chemical formula 1): O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH
Further, it is considered that an electrode reaction as represented by the following chemical formula 2 proceeds at the anode.
(Chemical formula 2): Zn + 4OH → Zn (OH) 4 2− + 2e

このような電極反応が進行すると金属電極の電極活物質は消費され徐々に減少していく。また、電解液の金属含有イオン(Zn(OH)4 2-)濃度は徐々に高くなっていき、そして、飽和に達すると以下の化学式3又は化学式4のような反応が進行し均一核生成または不均一核生成が生じる。そして、生成した核が結晶成長することにより金属酸化物または金属水酸化物の析出物が析出し使用済み活物質として電解液槽内に蓄積する。
(化学式3):Zn(OH)4 2-→ZnO+2OH-+H2O
(化学式4):Zn(OH)4 2-→Zn(OH)2+2OH-
また、電極活物質が消費された後の金属電極は新たな金属電極に取り替えられる(例えば、特許文献1参照)。
When such an electrode reaction proceeds, the electrode active material of the metal electrode is consumed and gradually decreases. In addition, the concentration of metal-containing ions (Zn (OH) 4 2− ) in the electrolyte solution gradually increases, and when saturation is reached, a reaction such as the following chemical formula 3 or chemical formula 4 proceeds and uniform nucleation or Heterogeneous nucleation occurs. Then, as the produced nucleus grows, a metal oxide or metal hydroxide precipitate is deposited and accumulated in the electrolytic solution tank as a used active material.
(Chemical formula 3): Zn (OH) 4 2− → ZnO + 2OH + H 2 O
(Chemical formula 4): Zn (OH) 4 2− → Zn (OH) 2 + 2OH
Moreover, the metal electrode after the electrode active material is consumed is replaced with a new metal electrode (see, for example, Patent Document 1).

特表2005−509262号公報JP 2005-509262 A

しかし、従来の金属空気電池では、使用済み活物質が金属電極の表面に不動態膜として析出しアノード反応が阻害され金属空気電池の出力が低下する場合がある。この場合、金属電極に電極活物質が多量に残った状態で金属空気電池の出力が低下するため、電極活物質の利用効率が低下する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、使用済み活物質が金属電極の表面に不動態膜として析出することを抑制することができ、電極活物質の利用効率の高い金属空気電池を提供する。
However, in the conventional metal-air battery, the used active material may be deposited as a passive film on the surface of the metal electrode, the anode reaction may be inhibited, and the output of the metal-air battery may be reduced. In this case, since the output of the metal-air battery is lowered with a large amount of the electrode active material remaining on the metal electrode, the utilization efficiency of the electrode active material is lowered.
The present invention has been made in view of such circumstances, and can prevent a used active material from being deposited as a passive film on the surface of a metal electrode, and can be a metal with high utilization efficiency of an electrode active material. An air battery is provided.

本発明は、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液の物性値を計測する計測部と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記計測部により計測した物性値に基づき前記電解液のイオン濃度の制御をすることを特徴とする金属空気電池を提供する。   The present invention relates to an electrolytic bath that contains an electrolytic solution, a metal electrode that is provided in the electrolytic bath and has an electrode active material and serves as an anode, an air electrode that serves as a cathode, and physical properties of the electrolytic solution. The metal-air battery is characterized in that the control means controls the ion concentration of the electrolyte based on the physical property value measured by the measurement part.

本発明によれば、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極とを備えるため、金属電極においてアノード反応を進行させることができ、空気極においてカソード反応を進行させることができる。このことにより、金属電極と空気極との間に起電力を生じさせることができ、放電電流を流すことができる。   According to the present invention, a metal tank includes an electrolyte tank that contains an electrolyte, a metal electrode that is provided in the electrolyte tank and has an electrode active material and serves as an anode, and an air electrode that serves as a cathode. The anode reaction can proceed at the electrode, and the cathode reaction can proceed at the air electrode. Thereby, an electromotive force can be generated between the metal electrode and the air electrode, and a discharge current can flow.

本発明によれば、前記電解液のイオン濃度の制御をする制御手段を備えるため、制御手段により電解液槽に収容した電解液のイオン濃度を制御することができる。
制御手段は、電解液のイオン濃度を制御することができれば、特に限定されないが、例えば、放電電流のオン/オフを切り替えるスイッチ、電極活物質から生成する析出物の析出反応を促進する析出促進機構、電解液の交換機構、電解液、水又は電解質の供給機構、電極活物質である金属を電析させる電析機構などである。
放電電流は、アノード反応およびカソード反応の進行に伴い流れるため、スイッチにより放電電流のオン/オフを切り替えることによりアノード反応およびカソード反応を制御することができる。また、アノード反応では水酸化物イオンが消費され金属含有イオンが生成し、カソード反応では水酸化物イオンが生成する。このため、スイッチを用いて放電電流を制御することにより、金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度を制御することができる。
また、電極活物質から生成する析出物の析出反応では、金属含有イオンが消費され、水酸化物イオンが生成する。このため、析出促進機構を用いて析出物の析出反応の促進を調整することにより、金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度を制御することができる。
また、電解液槽内の電解液を新たな電解液と交換すると、電解液槽内の電解液の金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度を、交換前の電解液のイオン濃度から新たな電解液のイオン濃度に変えることができる。このため、電解液の交換機構を用いて電解液を交換することにより、電解液槽中の電解液の金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度を制御することができる。
また、電解液槽内に新たな電解液、水又は電解質を供給すると、電解液槽内の電解液の金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度は変化する。このため、電解液、水又は電解質の供給機構を用いて電解液、水又は電解質の供給を調整することにより、金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度を制御することができる。
また、電解液中に配置した電極に電圧を印加し電極活物質である金属を電析させると、金属含有イオンが消費される。このため、電極活物質である金属を電析させる電析機構を用いて電析することにより、金属含有イオン濃度を制御することができる。
According to the present invention, since the control means for controlling the ion concentration of the electrolytic solution is provided, the ion concentration of the electrolytic solution accommodated in the electrolytic solution tank can be controlled by the control means.
The control means is not particularly limited as long as the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled. For example, a switch that switches on / off of the discharge current, a precipitation promoting mechanism that accelerates the precipitation reaction of the precipitate generated from the electrode active material An electrolyte exchange mechanism, an electrolyte solution, water or electrolyte supply mechanism, and an electrodeposition mechanism for electrodepositing a metal as an electrode active material.
Since the discharge current flows with the progress of the anode reaction and the cathode reaction, the anode reaction and the cathode reaction can be controlled by switching the discharge current on and off with a switch. In the anode reaction, hydroxide ions are consumed and metal-containing ions are generated. In the cathode reaction, hydroxide ions are generated. For this reason, the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration can be controlled by controlling the discharge current using a switch.
Further, in the precipitation reaction of the precipitate generated from the electrode active material, metal-containing ions are consumed and hydroxide ions are generated. For this reason, the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration can be controlled by adjusting the acceleration of the precipitation reaction of the precipitate using the precipitation promoting mechanism.
When the electrolyte in the electrolyte bath is replaced with a new electrolyte, the metal-containing ion concentration and hydroxide ion concentration of the electrolyte in the electrolyte bath are changed from the ion concentration of the electrolyte before replacement to a new electrolysis solution. It can be changed to the ionic concentration of the liquid. For this reason, it is possible to control the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration of the electrolytic solution in the electrolytic solution tank by exchanging the electrolytic solution using the electrolytic solution exchange mechanism.
In addition, when a new electrolytic solution, water, or electrolyte is supplied into the electrolytic solution tank, the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration of the electrolytic solution in the electrolytic solution tank change. For this reason, the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration can be controlled by adjusting the supply of the electrolyte solution, water, or electrolyte using the electrolyte solution, water, or electrolyte supply mechanism.
Further, when a voltage is applied to the electrode disposed in the electrolytic solution to deposit a metal as an electrode active material, metal-containing ions are consumed. For this reason, metal-containing ion density | concentration is controllable by electrodepositing using the electrodeposition mechanism which electrodeposits the metal which is an electrode active material.

本発明によれば、電解液の物性値を計測する計測部を備えるため、計測部により、電解液のpH値、導電率、粘度又は密度などの物性値を計測することができる。電解液のpH値、導電率、粘度又は密度などの物性値は、電解液の金属含有イオン濃度、水酸化物イオン濃度などと相関関係を有するため、計測部により電解液の物性値を計測することにより間接的に電解液の金属含有イオン濃度、水酸化物イオン濃度を計測することができる。
本発明によれば、制御手段は、計測部により計測した物性値に基づき電解液のイオン濃度の制御をするため、金属含有イオン濃度、水酸化物イオン濃度が所定の範囲内となるように電解液のイオン濃度を制御することができる。
According to the present invention, since the measurement unit that measures the physical property value of the electrolytic solution is provided, the physical property value such as the pH value, conductivity, viscosity, or density of the electrolytic solution can be measured by the measurement unit. Since the physical property values such as pH value, conductivity, viscosity or density of the electrolytic solution have a correlation with the metal-containing ion concentration, hydroxide ion concentration, etc. of the electrolytic solution, the physical property value of the electrolytic solution is measured by the measuring unit. As a result, the metal-containing ion concentration and hydroxide ion concentration of the electrolytic solution can be indirectly measured.
According to the present invention, since the control means controls the ion concentration of the electrolytic solution based on the physical property value measured by the measuring unit, the electrolysis is performed so that the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration are within a predetermined range. The ion concentration of the liquid can be controlled.

また、本発明者等は、電池反応の進行に伴う電解液の金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度の変化により、金属含有イオン濃度が過剰濃度となり、水酸化物イオン濃度がアノード反応に必要な濃度を下回った場合に、使用済み活物質が金属電極の表面に不動態膜として析出しアノード反応を阻害することを見出した。このため、本発明によれば、金属含有イオン濃度および水酸化物イオン濃度が、前記不動態膜が析出する濃度とならないように、電解液のイオン濃度を制御することができ、前記不動態膜がアノード反応を阻害することを防止することができる。このことにより、金属空気電池の出力が低下することを防止することができ、電極活物質の利用効率を高くすることができる。   In addition, the present inventors have found that the metal-containing ion concentration becomes excessive due to changes in the metal-containing ion concentration and hydroxide ion concentration of the electrolyte accompanying the progress of the battery reaction, and the hydroxide ion concentration is necessary for the anode reaction. It has been found that when the concentration is below the concentration, the used active material is deposited as a passive film on the surface of the metal electrode to inhibit the anode reaction. Therefore, according to the present invention, the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled so that the metal-containing ion concentration and the hydroxide ion concentration do not become the concentration at which the passive film is deposited, and the passive film Can be prevented from inhibiting the anode reaction. Thereby, it is possible to prevent the output of the metal-air battery from being lowered, and the utilization efficiency of the electrode active material can be increased.

本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池に含まれる電解液槽内の電解液の金属含有イオン濃度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the metal containing ion concentration of the electrolyte solution in the electrolyte solution tank contained in the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池に含まれる電解液槽内の電解液の水酸化物イオン濃度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the hydroxide ion concentration of the electrolyte solution in the electrolyte solution tank contained in the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池に含まれる電解液槽内の電解液の金属含有イオン濃度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the metal containing ion concentration of the electrolyte solution in the electrolyte solution tank contained in the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the metal air battery of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の金属空気電池を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the metal air battery of one Embodiment of this invention. 放電実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a discharge experiment. (a)(b)はそれぞれ放電実験で用いた金属電極の写真である。(A) and (b) are photographs of the metal electrodes used in the discharge experiment.

本発明の金属空気電池は、電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液の物性値を計測する計測部と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記計測部により計測した物性値に基づき前記電解液のイオン濃度の制御をすることを特徴とする。   The metal-air battery of the present invention includes an electrolytic bath that contains an electrolytic solution, a metal electrode that is provided in the electrolytic bath and has an electrode active material and serves as an anode, an air electrode that serves as a cathode, and the electrolytic bath. A measurement unit that measures a physical property value of the liquid and a control unit are provided, and the control unit controls the ion concentration of the electrolytic solution based on the physical property value measured by the measurement unit.

本発明の金属空気電池において、前記計測部は、pH値、導電率、粘度及び密度のうち少なくとも1つを計測することが好ましい。
このような構成によれば、電解液のイオン濃度を間接的に計測することができる。
本発明の金属空気電池において、前記制御手段は、放電電流のオン/オフを切り替えるスイッチと、前記電極活物質から生成する析出物の析出反応を促進する析出促進機構と、電解液の交換機構と、電解液、水又は電解質の供給機構と、前記電極活物質である金属を電析させる電析機構とのうち少なくとも1つを含むことが好ましい。
このような構成によれば、電解液のイオン濃度を制御することができる。
In the metal-air battery of the present invention, it is preferable that the measurement unit measures at least one of pH value, conductivity, viscosity, and density.
According to such a configuration, the ion concentration of the electrolytic solution can be indirectly measured.
In the metal-air battery of the present invention, the control means includes a switch for switching on / off a discharge current, a precipitation promoting mechanism for promoting a precipitation reaction of a precipitate generated from the electrode active material, and an electrolyte exchange mechanism. It is preferable to include at least one of an electrolyte solution, water or electrolyte supply mechanism and an electrodeposition mechanism for electrodepositing a metal as the electrode active material.
According to such a configuration, the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled.

本発明の金属空気電池において、前記析出促進機構は、前記電解液を循環させる循環流路と、前記析出反応を促進する物質と前記電解液とを接触させる析出部と、前記電解液を攪拌する攪拌部と、前記電解液に超音波をあてる超音波振動部と、前記電解液を加熱する加熱部とのうち少なくとも1つであることが好ましい。
このような構成によれば、析出物の析出反応を促進することができる。また、この析出促進機構を調整することにより、電解液のイオン濃度を制御することができる。
本発明の金属空気電池において、前記計測部により計測された物性値を入力信号として入力し、前記入力信号に基づき算出した出力信号を前記制御手段に出力する制御部をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、制御手段が計測部により計測した物性値に基づき電解液のイオン濃度を制御することができる。
In the metal-air battery of the present invention, the deposition promoting mechanism stirs the electrolytic solution, a circulation flow path for circulating the electrolytic solution, a precipitation portion that contacts the substance that promotes the precipitation reaction, and the electrolytic solution. It is preferable that at least one of a stirring unit, an ultrasonic vibration unit that applies ultrasonic waves to the electrolytic solution, and a heating unit that heats the electrolytic solution.
According to such a configuration, the precipitation reaction of the precipitate can be promoted. Further, the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled by adjusting the precipitation promoting mechanism.
The metal-air battery of the present invention preferably further includes a control unit that inputs the physical property value measured by the measurement unit as an input signal and outputs an output signal calculated based on the input signal to the control means.
According to such a structure, the ion concentration of electrolyte solution can be controlled based on the physical property value which the control means measured by the measurement part.

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

金属空気電池の構成
図1〜7はそれぞれ本実施形態の金属空気電池の概略断面図である。
本実施形態の金属空気電池30は、電解液3を収容する第1電解液槽2と、第1電解液槽2中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極5と、カソードとなる空気極9と、電解液3の物性値を計測する計測部24と、制御手段15とを備え、制御手段15は、計測部24により計測した物性値に基づき前記電解液のイオン濃度の制御をすることを特徴とする。
以下、本実施形態の金属空気電池30について説明する。
Configuration of Metal-Air Battery FIGS. 1 to 7 are schematic cross-sectional views of the metal-air battery of this embodiment.
The metal-air battery 30 of the present embodiment includes a first electrolytic solution tank 2 that contains the electrolytic solution 3, a metal electrode 5 that is provided in the first electrolytic solution tank 2, has an electrode active material, and serves as an anode, An air electrode 9 serving as a cathode, a measurement unit 24 that measures a physical property value of the electrolytic solution 3, and a control unit 15, and the control unit 15 is based on the physical property value measured by the measurement unit 24 and the ion concentration of the electrolytic solution. It is characterized by controlling.
Hereinafter, the metal-air battery 30 of this embodiment will be described.

1.金属空気電池
本実施形態の金属空気電池30は、電極活物質となる金属を含む金属電極5を負極(アノード)とし、空気極9を正極(カソード)とする電池である。例えば、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池、マグネシウム空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池などである。また、本実施形態の金属空気電池30は、一次電池であってもよい。
また、金属空気電池30は、電解液槽2、空気極9などからなる金属空気電池本体と、金属空気電池本体に着脱可能な構造を有し、金属電極5、金属極端子11などからなる金属電極ホルダーとから構成されてもよい。
1. Metal-air battery The metal-air battery 30 of the present embodiment is a battery in which the metal electrode 5 containing a metal serving as an electrode active material is a negative electrode (anode) and the air electrode 9 is a positive electrode (cathode). For example, a zinc air battery, a lithium air battery, a sodium air battery, a calcium air battery, a magnesium air battery, an aluminum air battery, and an iron air battery. Further, the metal-air battery 30 of the present embodiment may be a primary battery.
The metal-air battery 30 has a metal-air battery body composed of the electrolytic solution tank 2, the air electrode 9 and the like, and a structure that can be attached to and detached from the metal-air battery body. You may comprise from an electrode holder.

2.セル
セルは、金属空気電池30の構成単位であり、電解液槽2(電解液室)中に設けられかつアノードとなる金属電極5と、カソードとなる空気極9とからなる電極対を有する。セルは、例えば、1つの空気極9と1つの金属電極5とが電解液3を挟むように設けられた電極対を有してもよく、図1に示した金属空気電池30のように2つの空気極9が1つの金属電極5を挟むように設けられた電極対を有してもよい。
また、セルは、電解液槽2又は電解液室と、電解液槽2中又は電解液室中に設けられかつアノードとなる金属電極5と、カソードとなる空気極9とを備えてもよい。
2. Cell The cell is a structural unit of the metal-air battery 30, and has an electrode pair that is provided in the electrolytic solution tank 2 (electrolytic solution chamber) and includes a metal electrode 5 serving as an anode and an air electrode 9 serving as a cathode. The cell may have, for example, an electrode pair in which one air electrode 9 and one metal electrode 5 are provided so as to sandwich the electrolytic solution 3, and 2 cells like the metal-air battery 30 shown in FIG. One air electrode 9 may have an electrode pair provided so as to sandwich one metal electrode 5.
The cell may include an electrolytic solution tank 2 or an electrolytic solution chamber, a metal electrode 5 provided in the electrolytic solution tank 2 or the electrolytic solution chamber and serving as an anode, and an air electrode 9 serving as a cathode.

3.セル集合体
セル集合体は、複数のセルを重ねたスタック構造を有する。セル集合体は、複数のセルが1つの電解液槽2内に設けられてもよく、それぞれのセルが電解液槽2または電解液室を有してもよい。なお、セル集合体を構成するセルの数は特に限定されず、必要となる発電能力に応じてセルの数量を決定すればよい。
また、セル集合体を構成する複数のセルがそれぞれ電解液槽2を有する場合、各セルが有する電解液槽2は共通の筐体1に設けられてもよく、各セルが筐体1を有し、この筐体1に電解液槽2が設けられてもよい。
なお、1つの筐体1に2個または3個のセルを設け、このような筐体1を複数組み合わせることによりセル集合体を形成してもよい。
セル集合体に含まれる複数のセルの電極対は、直列接続してもよく、並列接続してもよい。
3. Cell assembly The cell assembly has a stack structure in which a plurality of cells are stacked. In the cell assembly, a plurality of cells may be provided in one electrolytic solution tank 2, and each cell may have the electrolytic solution tank 2 or the electrolytic solution chamber. The number of cells constituting the cell assembly is not particularly limited, and the number of cells may be determined according to the required power generation capacity.
In addition, when a plurality of cells constituting the cell assembly each have the electrolytic solution tank 2, the electrolytic solution tank 2 included in each cell may be provided in a common housing 1, and each cell has the housing 1. The casing 1 may be provided with an electrolytic solution tank 2.
Note that two or three cells may be provided in one casing 1, and a plurality of such casings 1 may be combined to form a cell aggregate.
The electrode pairs of a plurality of cells included in the cell assembly may be connected in series or in parallel.

4.電解液、第1電解液槽
電解液3は、溶媒に電解質が溶解しイオン導電性を有する液体である。電解液3は、第1電解液槽2内に溜められる、または第1電解液槽2内を流通する。電解液3の種類は、金属電極5に含まれる電極活物質の種類によって異なるが、水溶媒を用いた電解液(電解質水溶液)であってもよい。
また、電解液3は、計測部24の計測対象となる。
例えば、亜鉛空気電池、アルミニウム空気電池、鉄空気電池の場合、電解液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いることができ、マグネシウム空気電池の場合、電解液には塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。
4). Electrolytic Solution, First Electrolytic Solution Tank The electrolytic solution 3 is a liquid having ionic conductivity by dissolving an electrolyte in a solvent. The electrolytic solution 3 is stored in the first electrolytic solution tank 2 or circulates in the first electrolytic solution tank 2. The type of the electrolytic solution 3 is different depending on the type of the electrode active material contained in the metal electrode 5, but may be an electrolytic solution (aqueous electrolyte solution) using a water solvent.
In addition, the electrolytic solution 3 is a measurement target of the measurement unit 24.
For example, in the case of a zinc-air battery, an aluminum-air battery, or an iron-air battery, an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution can be used as the electrolytic solution. An aqueous sodium chloride solution can be used.

第1電解液槽2は、電解液3を溜める又は流通させる電解槽であり、 電解液に対して耐食性を有する。また、第1電解液槽2は、電解液室を有することができる。
第1電解液槽2または電解液室は、その中に金属電極5を取り出し可能に設置することができる構造を有する。第1電解液槽2は、金属空気電池本体に設けることができる。また、第1電解液槽2は、複数の電解液室を有してもよい。
The first electrolytic solution tank 2 is an electrolytic cell that stores or distributes the electrolytic solution 3 and has corrosion resistance to the electrolytic solution. The first electrolytic solution tank 2 can have an electrolytic solution chamber.
The first electrolytic solution tank 2 or the electrolytic solution chamber has a structure in which the metal electrode 5 can be installed so that it can be taken out. The 1st electrolyte solution tank 2 can be provided in a metal air battery main body. The first electrolyte bath 2 may have a plurality of electrolyte chambers.

金属空気電池30が第1電解液槽2内の電解液3を流動させる機構を有してもよい。このことにより金属電極5でのアノード反応を促進することができ、金属空気電池30の性能を向上させることができる。電解液を流動させる機構としては、例えば、ポンプ25、第2電解液槽18および電解液流路29を用いて電解液3を循環させ、第1電解液槽2内の電解液3を流動させてもよい。この流動させる機構は、後述する析出促進機構6としても機能することができる。
また、金属空気電池30が攪拌機、バイブレーターなどの電解液槽2内の電解液3を物理的に動かす攪拌部32を備えてもよい。この攪拌部32は、後述する析出促進機構6としても機能することができる。
The metal-air battery 30 may have a mechanism for causing the electrolyte 3 in the first electrolyte tank 2 to flow. As a result, the anode reaction at the metal electrode 5 can be promoted, and the performance of the metal-air battery 30 can be improved. As a mechanism for flowing the electrolytic solution, for example, the electrolytic solution 3 is circulated using the pump 25, the second electrolytic solution tank 18, and the electrolytic solution flow path 29, and the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is caused to flow. May be. This fluidizing mechanism can also function as a precipitation promoting mechanism 6 described later.
Moreover, the metal air battery 30 may be provided with the stirring part 32 which moves the electrolyte solution 3 in the electrolyte tank 2 physically, such as a stirrer and a vibrator. The stirring unit 32 can also function as a precipitation promoting mechanism 6 described later.

第1電解液槽2を構成する筐体1の材料は、電解液に対して耐食性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル、ABS、塩化ビニリデン、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などである。   The material of the housing 1 constituting the first electrolytic solution tank 2 is not particularly limited as long as it is a material having corrosion resistance to the electrolytic solution. For example, polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), polyacetic acid Vinyl, ABS, vinylidene chloride, polyacetal, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, fluorine resin, epoxy resin, and the like.

5.金属電極
金属電極5は、アノードとなる電極であり、アノードの電極活物質である金属を含む。また、金属電極5は、第1電解液槽2中に取り出し可能に設けることができる。
金属電極5は、例えば、電極活物質である金属を含む金属板であってもよい。また、金属電極5は、例えば、金属電極集電体と金属電極集電体上に設けられた電極活物質層とを有してもよい。
金属電極5に含まれる電極活物質は、アノード反応により金属電極5中に電荷を発生させ金属含有イオンとして電解液に溶解する金属である。亜鉛空気電池の場合、アノード反応は、上記の化学式2のように進行する。このため、金属電極5に含まれる電極活物質はアノード反応の進行に伴い徐々に消費されていく。金属電極5に含まれる電極活物質が少なくなると、金属電極5に発生する電荷が少なくなり金属電極5は使用済みとなる。この使用済みの金属電極5を第1電解液槽2中から除去し新たな金属電極5を第1電解液槽2中に挿入することにより金属空気電池30による発電を続けることができる。
なお、金属電極5中に発生した電荷は、放電電流として外部出力された後、空気極9におけるカソード反応に利用される。この放電電流は、電流計、電圧計などにより計測してもよい。
5. Metal electrode The metal electrode 5 is an electrode that serves as an anode, and includes a metal that is an electrode active material of the anode. Moreover, the metal electrode 5 can be provided in the 1st electrolyte solution tank 2 so that extraction is possible.
The metal electrode 5 may be, for example, a metal plate containing a metal that is an electrode active material. In addition, the metal electrode 5 may include, for example, a metal electrode current collector and an electrode active material layer provided on the metal electrode current collector.
The electrode active material contained in the metal electrode 5 is a metal that generates a charge in the metal electrode 5 by an anodic reaction and dissolves in the electrolyte as metal-containing ions. In the case of a zinc-air battery, the anode reaction proceeds as shown in Chemical Formula 2 above. For this reason, the electrode active material contained in the metal electrode 5 is gradually consumed as the anode reaction proceeds. When the electrode active material contained in the metal electrode 5 decreases, the charge generated in the metal electrode 5 decreases and the metal electrode 5 is used. By removing the used metal electrode 5 from the first electrolyte tank 2 and inserting a new metal electrode 5 into the first electrolyte tank 2, power generation by the metal-air battery 30 can be continued.
The charge generated in the metal electrode 5 is output to the outside as a discharge current and then used for the cathode reaction in the air electrode 9. This discharge current may be measured by an ammeter, a voltmeter or the like.

アノード反応により金属含有イオンが生成すると、電解液3の金属含有イオン濃度は徐々に上昇し、金属含有イオン濃度が飽和濃度を超えると電解液3中に金属酸化物または金属水酸化物の微粒子など(析出物17)として析出する。例えば、亜鉛空気電池の場合、この析出反応は、上記の化学式3、4のように進行する。
従って、金属含有イオン濃度が飽和濃度に達するまでは、金属含有イオン濃度は徐々に上昇する。また、上記化学式1のようなカソード反応により供給される水酸化物イオンの量よりも上記化学式2のようなアノード反応により消費される水酸化物イオンの量のほうが多いため、水酸化物イオン濃度(OH-イオン濃度)は徐々に低下する。
When metal-containing ions are generated by the anodic reaction, the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 gradually increases, and when the metal-containing ion concentration exceeds the saturation concentration, fine particles of metal oxide or metal hydroxide in the electrolytic solution 3 Precipitate as (Precipitate 17). For example, in the case of a zinc-air battery, this precipitation reaction proceeds as shown in Chemical Formulas 3 and 4 above.
Therefore, the metal-containing ion concentration gradually increases until the metal-containing ion concentration reaches the saturation concentration. Further, since the amount of hydroxide ions consumed by the anode reaction as represented by the chemical formula 2 is larger than the amount of hydroxide ions supplied by the cathode reaction as represented by the chemical formula 1, the hydroxide ion concentration (OH - ion concentration) gradually decreases.

金属含有イオン濃度が飽和濃度以上になると、上記化学式3、4のような電解液中に微粒子状の析出物17が析出する析出反応(以下、通常析出反応という)が進行する。しかし、この通常析出反応の反応速度は非常に遅いと考えられ、金属含有イオン濃度が飽和濃度を超えても、金属含有イオン濃度は上昇し、電解液は過飽和状態となる。また、この析出反応の反応速度が遅いため、OH-イオン濃度は低下していく。
そして、過飽和状態において、金属含有イオン濃度が過剰濃度となり、OH-イオン濃度がアノード反応に必要な濃度を下回った場合に、使用済み活物質が金属電極の表面に不動態膜として析出する析出反応(以下、不動態膜析出反応という)が進行しアノード反応を阻害すると考えられる。なお、この使用済み活物質が不動態膜として析出する濃度を「不動態膜が形成する閾値」という。
従って、析出物17は、電解液中に浮遊する又は電解液槽の底に沈降する微粒子などとして析出する析出反応(通常析出反応)と、金属電極5の表面上に付着した不動態膜として析出する析出反応(不動態膜析出反応)とがある。
なお、以上のように電解液の金属含有イオン濃度とOH-イオン濃度との間には相関関係がある。
When the metal-containing ion concentration is equal to or higher than the saturation concentration, a precipitation reaction (hereinafter, referred to as a normal precipitation reaction) in which the particulate precipitate 17 is precipitated in the electrolytic solution as represented by the above chemical formulas 3 and 4 proceeds. However, the reaction rate of this normal precipitation reaction is considered to be very slow, and even when the metal-containing ion concentration exceeds the saturation concentration, the metal-containing ion concentration increases and the electrolytic solution becomes supersaturated. Further, since the reaction rate of this precipitation reaction is slow, the OH ion concentration decreases.
In the supersaturated state, when the metal-containing ion concentration becomes excessive and the OH ion concentration falls below the concentration required for the anode reaction, the used active material is deposited as a passive film on the surface of the metal electrode. (Hereinafter referred to as a passive film deposition reaction) proceeds to inhibit the anode reaction. The concentration at which this used active material precipitates as a passive film is referred to as a “threshold for forming a passive film”.
Accordingly, the precipitate 17 is deposited as a deposition reaction (usually a deposition reaction) that precipitates as fine particles that float in the electrolyte or settles at the bottom of the electrolyte bath, and a passive film that adheres to the surface of the metal electrode 5. And a deposition reaction (passive film deposition reaction).
As described above, there is a correlation between the metal-containing ion concentration and the OH ion concentration of the electrolytic solution.

通常析出反応により析出物17が微粒子として析出し、この微粒子が金属電極5近傍の電解液3中に過剰に存在すると、OH-イオンのイオン伝導パスが妨げられ、アノード−カソード間のイオン伝導率が低下し金属空気電池30の出力が低下する。このため、第1電解液槽2中に析出物17の微粒子が蓄積すると、第1電解液槽2中からこの微粒子を除去する必要がある。
不動態膜析出反応により析出物17が不動態膜として析出し、この不動態膜が金属電極5の表面の大部分を覆うと、金属電極5の表面におけるアノード反応は阻害され金属空気電池30の出力が低下する。このため、不動態膜が表面を覆った金属電極5を電解液槽2中から除去し新たな金属電極5を電解液槽2中に挿入することにより金属空気電池30による発電を続けることができる。しかし、不動態膜が表面を覆った金属電極5には、多量の電極活物質が残っている場合が多いため、電極活物質の利用効率は低下する。
なお、不動態膜析出反応は、析出物17が金属電極5を覆うように生じるため、電気化学的に進行していると考えられる。
Usually, the precipitate 17 is precipitated as fine particles by the precipitation reaction, and if these fine particles are excessively present in the electrolyte solution 3 in the vicinity of the metal electrode 5, the ion conduction path of OH ions is hindered, and the ionic conductivity between the anode and the cathode is reduced. Decreases, and the output of the metal-air battery 30 decreases. For this reason, when the fine particles of the precipitate 17 accumulate in the first electrolytic solution tank 2, it is necessary to remove the fine particles from the first electrolytic solution tank 2.
When the precipitate 17 is deposited as a passive film by the passive film deposition reaction, and this passive film covers most of the surface of the metal electrode 5, the anode reaction on the surface of the metal electrode 5 is inhibited, and the metal-air battery 30. Output decreases. For this reason, it is possible to continue the power generation by the metal-air battery 30 by removing the metal electrode 5 whose surface is covered with the passive film from the electrolytic solution tank 2 and inserting a new metal electrode 5 into the electrolytic solution tank 2. . However, since a large amount of electrode active material often remains on the metal electrode 5 whose surface is covered with the passive film, the utilization efficiency of the electrode active material decreases.
The passive film deposition reaction is considered to proceed electrochemically because the precipitate 17 occurs so as to cover the metal electrode 5.

例えば、亜鉛空気電池の場合、電極活物質は金属亜鉛であり、電解液中には水酸化亜鉛または酸化亜鉛が析出する。アルミニウム空気電池の場合、電極活物質は金属アルミニウムであり、電解液中には水酸化アルミニウムが析出する。鉄空気電池の場合、電極活物質は金属鉄であり、電解液中には酸化水酸化鉄または酸化鉄が析出する。マグネシウム空気電池の場合、電極活物質は金属マグネシウムであり、電解液中には水酸化マグネシウムが析出する。
また、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池の場合、電極活物質はそれぞれ、金属リチウム、金属ナトリウム、金属カルシウムであり、電解液中にはこれらの金属の酸化物、水酸化物などが析出する。なお、リチウム空気電池、ナトリウム空気電池、カルシウム空気電池の場合、金属電極5と電解液との間に固体電解質膜を有してもよい。このことにより、電極活物質が電解液により腐食されることを抑制することができる。また、この場合、電極活物質は固体電解質膜をイオン伝導した後電解液に溶解する。
なお、電極活物質は、これらの例には限定されず、金属空気電池となるものであればよい。また、金属電極5に含まれる電極活物質は、上記の例では一種の金属元素からなる金属を挙げたが、金属電極5に含まれる電極活物質は合金であってもよい。
For example, in the case of a zinc-air battery, the electrode active material is metallic zinc, and zinc hydroxide or zinc oxide is deposited in the electrolytic solution. In the case of an aluminum air battery, the electrode active material is metallic aluminum, and aluminum hydroxide is deposited in the electrolytic solution. In the case of an iron-air battery, the electrode active material is metallic iron, and iron oxide hydroxide or iron oxide is deposited in the electrolytic solution. In the case of a magnesium air battery, the electrode active material is metallic magnesium, and magnesium hydroxide is deposited in the electrolyte.
In the case of lithium-air batteries, sodium-air batteries, and calcium-air batteries, the electrode active materials are metallic lithium, metallic sodium, and metallic calcium, respectively, and oxides and hydroxides of these metals are contained in the electrolyte. Precipitate. In the case of a lithium air battery, a sodium air battery, or a calcium air battery, a solid electrolyte membrane may be provided between the metal electrode 5 and the electrolytic solution. Thereby, it can suppress that an electrode active material is corroded by electrolyte solution. In this case, the electrode active material is dissolved in the electrolytic solution after ion conduction through the solid electrolyte membrane.
In addition, an electrode active material is not limited to these examples, What is necessary is just a metal air battery. Moreover, although the electrode active material contained in the metal electrode 5 mentioned the metal which consists of a kind of metal element in said example, the electrode active material contained in the metal electrode 5 may be an alloy.

金属電極集電体は、導電性を有する。また、金属電極集電体の形状は板状、または板の厚み方向に貫通した孔が設けられた形状、またはエキスパンドメタルやメッシュが好ましい。また、この金属電極集電体は、例えば、電解液に対して耐食性を有する金属により形成することができる。金属電極集電体の材料は、例えば、ニッケル、金、銀、銅、ステンレスなどである。また、金属電極集電体は、ニッケルめっき処理、金めっき処理、銀めっき処理、銅めっき処理された導電性基材などであってもよい。この導電性基材には、鉄、ニッケル、ステンレスなどを用いることができる。
このことにより、アノード反応により金属電極5に生じた電荷を金属電極集電体により集電することができ、発生させた電荷を外部回路に出力することができる。金属電極集電体の主要面上への電極活物質層の固定は、例えば、電極活物質である金属の粒子や塊を金属電極集電体の表面に押し付けて固定してもよく、金属電極集電体上にめっき法などにより金属を析出させてもよい。なお、金属電極集電体の形状に関して、めっき法で電極活物質を析出させる場合には導電性の観点で板形状が好ましく、金属の粒子や塊を固定させる場合には、粒子や塊の脱落を防止する観点で板に貫通孔が設けられたもの、またはエキスパンドメタルやメッシュが好ましい。
The metal electrode current collector has conductivity. Further, the shape of the metal electrode current collector is preferably a plate shape, a shape provided with a hole penetrating in the thickness direction of the plate, an expanded metal or a mesh. In addition, the metal electrode current collector can be formed of, for example, a metal having corrosion resistance against the electrolytic solution. The material of the metal electrode current collector is, for example, nickel, gold, silver, copper, stainless steel or the like. The metal electrode current collector may be a nickel-plated, gold-plated, silver-plated, or copper-plated conductive substrate. For this conductive substrate, iron, nickel, stainless steel, or the like can be used.
As a result, the charge generated in the metal electrode 5 by the anode reaction can be collected by the metal electrode current collector, and the generated charge can be output to an external circuit. The electrode active material layer may be fixed on the main surface of the metal electrode current collector, for example, by pressing metal particles or lumps that are electrode active materials against the surface of the metal electrode current collector. A metal may be deposited on the current collector by plating or the like. Regarding the shape of the metal electrode current collector, the plate shape is preferable from the viewpoint of conductivity when the electrode active material is deposited by plating, and when the metal particles or lump is fixed, the particles or lump is dropped. From the viewpoint of preventing this, a plate provided with a through hole, or an expanded metal or mesh is preferable.

金属電極5は、金属電極支持体と共に金属電極ホルダーを構成することができる。金属電極ホルダーは、金属電極5を電解液槽2内に挿入することができ、使用済みの金属電極5を第1電解液槽2内から抜き出せるように設けられる。このことにより、金属電極5を交換することにより金属空気電池30に電極活物質を供給することができる。
金属電極支持体は、金属空気電池本体に設けられた電極挿入口の蓋となるように設けることができる。このことにより、第1電解液槽2に金属電極5を挿入すると共に電極挿入口に蓋をすることができ、大気中の成分と電解液3とが反応することを抑制することができる。
The metal electrode 5 can constitute a metal electrode holder together with the metal electrode support. The metal electrode holder is provided so that the metal electrode 5 can be inserted into the electrolytic solution tank 2 and the used metal electrode 5 can be extracted from the first electrolytic solution tank 2. Thus, the electrode active material can be supplied to the metal-air battery 30 by replacing the metal electrode 5.
A metal electrode support body can be provided so that it may become a lid | cover of the electrode insertion port provided in the metal air battery main body. Thus, the metal electrode 5 can be inserted into the first electrolytic solution tank 2 and the electrode insertion port can be covered, and the reaction between the components in the atmosphere and the electrolytic solution 3 can be suppressed.

6.空気極
空気極9は、空気極触媒を有しかつカソードとなる電極である。また、空気極9は、多孔性のガス拡散層8と、ガス拡散層8上に設けられた多孔性の空気極触媒層7とを有してもよい。空気極9では、空気極触媒上において電解液3などから供給される水と大気から供給される酸素ガスと電子とが反応し水酸化物イオン(OH-)を生成する(カソード反応)。つまり、空気極9の三相界面において上記の化学式1のようなカソード反応が進行する。
また、空気極9は、大気に含まれる酸素ガスが空気極9に拡散できるように設けられる。例えば、空気極9は、少なくとも空気極9の表面の一部が大気に曝されるように設けることができる。図1に示した金属空気電池30では、筐体1に複数の空孔23を設けており、空孔23を介して大気に含まれる酸素ガスが空気極9中に拡散できる。また、例えば、空気が流れる空気流路を形成し空気極9に酸素ガスを供給してもよい。なお、この空気流路を介して空気極9に水を供給してもよい。
6). Air electrode The air electrode 9 is an electrode having an air electrode catalyst and serving as a cathode. Further, the air electrode 9 may include a porous gas diffusion layer 8 and a porous air electrode catalyst layer 7 provided on the gas diffusion layer 8. In the air electrode 9, water supplied from the electrolytic solution 3 and the like, oxygen gas supplied from the atmosphere, and electrons react on the air electrode catalyst to generate hydroxide ions (OH ) (cathode reaction). That is, the cathode reaction as shown in Chemical Formula 1 proceeds at the three-phase interface of the air electrode 9.
The air electrode 9 is provided so that oxygen gas contained in the atmosphere can diffuse into the air electrode 9. For example, the air electrode 9 can be provided so that at least a part of the surface of the air electrode 9 is exposed to the atmosphere. In the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, a plurality of holes 23 are provided in the housing 1, and oxygen gas contained in the atmosphere can diffuse into the air electrode 9 through the holes 23. Further, for example, an air flow path through which air flows may be formed and oxygen gas may be supplied to the air electrode 9. Note that water may be supplied to the air electrode 9 through this air flow path.

空気極触媒層7は、例えば、導電性の多孔性担体と多孔性担体に担持された空気極触媒とを含んでもよい。このことにより、空気極触媒上において、酸素ガスと水と電子を共存する三相界面を形成することが可能になり、カソード反応を進行させることが可能になる。また、空気極触媒層7は、バインダーを含んでもよい。
また、空気極触媒層7とガス拡散層8とから構成される空気極9は、空気極触媒を担持した多孔性担体を導電性多孔性基材(ガス拡散層8)に塗布することにより作製されてもよい。例えば、空気極9は、空気極触媒を担持したカーボンをカーボンペーパーやカーボンフェルトに塗布することにより作製することができる。このガス拡散層8は、空気極集電体として機能してもよい。
空気極9の厚さは、例えば、300μm以上3mm以下とすることができる。
また、空気極9は、空気極端子10と電気的に接続することができる。このことにより、空気極触媒層7で生じた電荷を外部回路へと取り出すことができる。
The air electrode catalyst layer 7 may include, for example, a conductive porous carrier and an air electrode catalyst supported on the porous carrier. This makes it possible to form a three-phase interface in which oxygen gas, water, and electrons coexist on the air electrode catalyst, thereby allowing the cathode reaction to proceed. The air electrode catalyst layer 7 may contain a binder.
The air electrode 9 composed of the air electrode catalyst layer 7 and the gas diffusion layer 8 is produced by applying a porous carrier carrying the air electrode catalyst to the conductive porous substrate (gas diffusion layer 8). May be. For example, the air electrode 9 can be produced by applying carbon carrying an air electrode catalyst to carbon paper or carbon felt. The gas diffusion layer 8 may function as an air electrode current collector.
The thickness of the air electrode 9 can be, for example, not less than 300 μm and not more than 3 mm.
The air electrode 9 can be electrically connected to the air electrode terminal 10. Thereby, the electric charge generated in the air electrode catalyst layer 7 can be taken out to the external circuit.

金属空気電池30は、空気極触媒層7に生じた電荷を集電する空気極集電体を備えてもよい。このことにより、空気極触媒層7で生じた電荷を効率よく外部回路へと取り出すことができる。空気極集電体の材料としては、電解液3に対して耐食性を有すれば特に限定されないが、例えば、ニッケル、金、銀、銅、ステンレスなどである。また、空気極集電体は、ニッケルめっき処理、金めっき処理、銀めっき処理、銅めっき処理された導電性基材などであってもよい。この導電性基材には、鉄、ニッケル、ステンレスなどを用いることができる。
また、空気極集電体の形状は、例えば、板状、メッシュ状、パンチングメタル、エキスパンドメタル、多孔体状、発泡体状などとすることができる。
また、空気極集電体と、多孔性担体又は導電性多孔性基材(ガス拡散層8)とを接合する方法としては、フレームを介してネジ止めにより圧着する方法や、導電性接着剤を用いて結合させる方法などが挙げられる。
The metal-air battery 30 may include an air electrode current collector that collects charges generated in the air electrode catalyst layer 7. As a result, charges generated in the air electrode catalyst layer 7 can be efficiently taken out to the external circuit. The material of the air electrode current collector is not particularly limited as long as it has corrosion resistance with respect to the electrolytic solution 3, and examples thereof include nickel, gold, silver, copper, and stainless steel. The air electrode current collector may be a nickel-plated, gold-plated, silver-plated, or copper-plated conductive substrate. For this conductive substrate, iron, nickel, stainless steel, or the like can be used.
The shape of the air electrode current collector can be, for example, a plate shape, a mesh shape, a punching metal, an expanded metal, a porous body, a foam, or the like.
In addition, as a method of joining the air electrode current collector and the porous carrier or the conductive porous substrate (gas diffusion layer 8), a method of pressure bonding by screwing through a frame, or a conductive adhesive can be used. The method of using and combining is mentioned.

1つのセルに含まれる空気極9は、金属電極5の一方側にのみ設けられてもよく、図1のように金属電極5の両側にそれぞれ設けられてもよい。
空気極触媒層7に含まれる多孔性担体には、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭等の導電性カーボン粒子が挙げられる。また、気相法炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー等の炭素繊維を用いることもできる。
空気極触媒には、たとえば、白金、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銀、ルテニウム、イリジウム、モリブデン、マンガン、ランタン、これらの金属化合物、およびこれらの金属の2種以上を含む合金からなる微粒子が挙げられる。この合金は、白金、鉄、コバルト、ニッケルのうち少なくとも2種以上を含有する合金が好ましく、たとえば、白金−鉄合金、白金−コバルト合金、鉄−コバルト合金、コバルト−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金等、鉄−コバルト−ニッケル合金が挙げられる。
また、空気極触媒層7に含まれるバインダーは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などである。
また、空気極触媒層7に含まれる多孔性担体は、その表面に陽イオン基が固定イオンとして存在するように表面処理がなされていてもよい。このことにより、多孔性担体の表面を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
また、空気極触媒層7は、多孔性担体に担持されたアニオン交換樹脂を有してもよい。このことにより、アニオン交換樹脂を水酸化物イオンが伝導できるため、空気極触媒上で生成した水酸化物イオンが移動しやすくなる。
The air electrode 9 included in one cell may be provided only on one side of the metal electrode 5, or may be provided on both sides of the metal electrode 5 as shown in FIG.
Examples of the porous carrier contained in the air electrode catalyst layer 7 include carbon black such as acetylene black, furnace black, channel black and ketjen black, and conductive carbon particles such as graphite and activated carbon. In addition, carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube, carbon nanowire, and the like can be used.
Examples of the air electrode catalyst include fine particles made of platinum, iron, cobalt, nickel, palladium, silver, ruthenium, iridium, molybdenum, manganese, lanthanum, these metal compounds, and alloys containing two or more of these metals. Can be mentioned. This alloy is preferably an alloy containing at least two of platinum, iron, cobalt and nickel. For example, platinum-iron alloy, platinum-cobalt alloy, iron-cobalt alloy, cobalt-nickel alloy, iron-nickel alloy And iron-cobalt-nickel alloy.
The binder contained in the air electrode catalyst layer 7 is, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF).
Further, the porous carrier contained in the air electrode catalyst layer 7 may be subjected to a surface treatment so that a cationic group exists as a fixed ion on the surface thereof. As a result, hydroxide ions can be conducted on the surface of the porous carrier, so that the hydroxide ions generated on the air electrode catalyst can easily move.
The air electrode catalyst layer 7 may have an anion exchange resin supported on a porous carrier. Thereby, since hydroxide ions can be conducted through the anion exchange resin, the hydroxide ions generated on the air electrode catalyst are easily moved.

空気極触媒層7は第1電解液槽2内の電解液3に接触するように設けてもよい。このことにより、空気極触媒層7で生成した水酸化物イオンが容易に電解液3へ移動することができる。また、空気極触媒層7における電極反応に必要な水が電解液3から空気極触媒層7に供給されやすくなる。   The air electrode catalyst layer 7 may be provided so as to be in contact with the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2. Thus, hydroxide ions generated in the air electrode catalyst layer 7 can easily move to the electrolyte solution 3. Further, water necessary for the electrode reaction in the air electrode catalyst layer 7 is easily supplied from the electrolytic solution 3 to the air electrode catalyst layer 7.

また、空気極触媒層7は、第1電解液槽2に収容する電解液3と接触するセパレータ14と接触するように設けてもよい。セパレータ14は、多孔性樹脂膜、イオン交換膜または樹脂繊維の不織布とすることができる。セパレータ14は、電解液槽2内の電解液3と空気極触媒層7とを仕切るように設けることができる。セパレータ14を設けることにより、電解液3が空気極9の細孔を介して金属空気電池30の外部へ漏洩することを抑制することができ、金属空気電池30の安全性を向上させることができる。また、電解液3に含まれる水は、セパレータ14を通過した後空気極9に浸透するため、空気極9に過剰な水が供給されることを抑制することができる。また、セパレータ14を設けることにより、電解液3に含まれる電極活物質や析出物17の極微細な粒子が空気極触媒層7に付着することを抑制できる。   Further, the air electrode catalyst layer 7 may be provided so as to be in contact with the separator 14 that is in contact with the electrolytic solution 3 accommodated in the first electrolytic solution tank 2. The separator 14 can be a porous resin membrane, an ion exchange membrane or a nonwoven fabric of resin fibers. The separator 14 can be provided so as to partition the electrolytic solution 3 in the electrolytic solution tank 2 and the air electrode catalyst layer 7. By providing the separator 14, the electrolyte 3 can be prevented from leaking outside the metal-air battery 30 through the pores of the air electrode 9, and the safety of the metal-air battery 30 can be improved. . Moreover, since the water contained in the electrolytic solution 3 penetrates into the air electrode 9 after passing through the separator 14, it is possible to suppress excess water from being supplied to the air electrode 9. In addition, by providing the separator 14, it is possible to prevent the electrode active material contained in the electrolytic solution 3 and the extremely fine particles of the precipitate 17 from adhering to the air electrode catalyst layer 7.

また、セパレータ14をイオン交換膜とすることにより、空気極触媒層7と電解液3との間を移動するイオン種を限定することができる。セパレータ14は、アニオン交換膜であってもよい。このことにより、空気極触媒層7で発生した水酸化物イオンがアニオン交換膜を伝導し、電解液へ移動することができる。アニオン交換膜は、固定イオンである陽イオン基を有するため、電解液3中の陽イオンは空気極触媒層7に伝導することはできない。これに対し、空気極触媒層7で生成した水酸化物イオンは陰イオンであるため、電解液3へと伝導することができる。このことにより、金属空気電池30の電池反応が進行させることができ、かつ、電解質水溶液3中の陽イオンが空気極触媒層7に移動するのを防止することができる。このことにより、空気極触媒層7における金属や炭酸化合物の析出を抑制することができる。   Moreover, the ion species which move between the air electrode catalyst layer 7 and the electrolyte solution 3 can be limited by making the separator 14 into an ion exchange membrane. The separator 14 may be an anion exchange membrane. As a result, hydroxide ions generated in the air electrode catalyst layer 7 can conduct through the anion exchange membrane and move to the electrolytic solution. Since the anion exchange membrane has a cation group which is a fixed ion, the cation in the electrolytic solution 3 cannot be conducted to the air electrode catalyst layer 7. On the other hand, since the hydroxide ions generated in the air electrode catalyst layer 7 are anions, they can be conducted to the electrolytic solution 3. As a result, the battery reaction of the metal-air battery 30 can proceed, and the cations in the electrolyte aqueous solution 3 can be prevented from moving to the air electrode catalyst layer 7. Thereby, precipitation of the metal and carbonate compound in the air electrode catalyst layer 7 can be suppressed.

セパレータ14に用いられる多孔性樹脂膜または樹脂繊維の不織布の材料としては、耐アルカリ性樹脂とすることができ、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン66、ポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール系材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が挙げられる。また、セパレータ14の細孔の孔径は特に限定されないが、30μm以下であることが好ましい。電解液の流通が良くなるようにセパレータ14は親水化処理されていることが好ましい。
セパレータ14に用いられるイオン交換膜としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系、パーフルオロカルボン酸系、スチレンビニルベンゼン系、第4級アンモニウム系の固体高分子電解質膜(アニオン交換膜)が挙げられる。
The material of the porous resin film or the nonwoven fabric of resin fibers used for the separator 14 can be an alkali-resistant resin, for example, polyethylene, polypropylene, nylon 6, nylon 66, polyolefin, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol-based material. And polytetrafluoroethylene (PTFE). The pore diameter of the pores of the separator 14 is not particularly limited, but is preferably 30 μm or less. The separator 14 is preferably subjected to a hydrophilic treatment so as to improve the flow of the electrolytic solution.
Examples of the ion exchange membrane used in the separator 14 include perfluorosulfonic acid, perfluorocarboxylic acid, styrene vinylbenzene, and quaternary ammonium solid polymer electrolyte membranes (anion exchange membranes).

7.スイッチ(制御手段)
金属空気電池30の放電電流のオン/オフを切り替えるスイッチ12を備えてもよい。スイッチ12は、電解液3のイオン濃度を制御する制御手段15となる。
スイッチ12は、図1に示した金属空気電池30のように、金属電極5と空気極9とを電気的に接続する電線27(放電回路)に設けることができる。このことにより、放電電流のオン/オフを切り替えることができる。
また、スイッチ12は、制御部4によりオン/オフを切り替えることができるように設けられる。例えば、スイッチ12と制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、オン/オフを切り替えることができるようにスイッチ12を設ける。
7). Switch (control means)
A switch 12 that switches on / off the discharge current of the metal-air battery 30 may be provided. The switch 12 serves as a control unit 15 that controls the ion concentration of the electrolytic solution 3.
The switch 12 can be provided on an electric wire 27 (discharge circuit) that electrically connects the metal electrode 5 and the air electrode 9 like the metal-air battery 30 shown in FIG. As a result, the discharge current can be switched on / off.
The switch 12 is provided so that the controller 4 can be switched on / off. For example, the switch 12 and the control unit 4 are connected by the signal line 28 or wirelessly, and the switch 12 is provided so that it can be switched on / off by an output signal of the control unit 4.

スイッチ12をオンとすると、金属電極5と空気極9との間に放電電流が流れ電荷が移動するため、金属電極5においてアノード反応が進行し、空気極9においてカソード反応が進行する。スイッチ12をオフとすると、金属電極5と空気極9との間に放電電流が流れず電荷が移動しないため、アノード反応およびカソード反応は進行しない。従って、制御部4によりスイッチ12のオン・オフを切り替えることによりアノード反応およびカソード反応を制御することができる。また、アノード反応又はカソード反応には、金属含有イオンの消費又は水酸化物イオンの消費又は生成を伴うため、スイッチ12を制御することにより、電解液のイオン濃度を制御することができる。   When the switch 12 is turned on, a discharge current flows between the metal electrode 5 and the air electrode 9, and the charge moves. Therefore, the anode reaction proceeds at the metal electrode 5 and the cathode reaction proceeds at the air electrode 9. When the switch 12 is turned off, the discharge current does not flow between the metal electrode 5 and the air electrode 9 and the charge does not move, so that the anode reaction and the cathode reaction do not proceed. Therefore, the anode reaction and the cathode reaction can be controlled by switching the switch 12 on and off by the control unit 4. In addition, since the anodic reaction or the cathodic reaction involves consumption of metal-containing ions or consumption or generation of hydroxide ions, the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled by controlling the switch 12.

例えば、金属含有イオン濃度が過飽和状態の場合において、スイッチ12をオフに切り替え、アノード反応およびカソード反応を停止させると、電極活物質からの金属含有イオンの供給は停止する。しかし、上記化学式3、4のような金属含有イオンから金属酸化物又は金属水酸化物が生成する通常析出反応は進行するため、スイッチ12をオフに切り替えると、電解液3の金属含有イオン濃度は徐々に低下し、OH-イオン濃度は徐々に上昇する。
また、スイッチ12を再びオンに切り替えると、アノード反応およびカソード反応が進行するため、電解液3の金属含有イオン濃度は徐々に上昇し、OH-イオン濃度は徐々に低下する。
従って、制御部4によりスイッチ12を制御することにより電解液3の金属含有イオン濃度およびOH-イオン濃度を制御することができる。
For example, when the metal-containing ion concentration is in a supersaturated state, when the switch 12 is turned off to stop the anode reaction and the cathode reaction, the supply of metal-containing ions from the electrode active material is stopped. However, since a normal precipitation reaction in which a metal oxide or a metal hydroxide is generated from a metal-containing ion such as the chemical formulas 3 and 4 proceeds, when the switch 12 is turned off, the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 is It gradually decreases and the OH ion concentration gradually increases.
When the switch 12 is turned on again, the anode reaction and the cathode reaction proceed, so that the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 gradually increases and the OH ion concentration gradually decreases.
Therefore, by controlling the switch 12 by the control unit 4, the metal-containing ion concentration and the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 can be controlled.

8.計測部
計測部24は、電解液3の物性値を計測できるように設けられる。計測部24は、図1に示した金属空気電池30のように第1電解液槽2内において電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよく、第1電解液槽2内の電解液3をサンプリングして電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよい。また、電解液流路29およびポンプ25により第1電解液槽2内の電解液3を循環させる場合、計測部24は、電解液流路29において電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよく、電解液流路29内の電解液3をサンプリングして電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよい。
また、図1に示した金属空気電池30のように、第2電解液槽18を設け、第1電解液槽2内の電解液3と第2電解液槽18内の電解液3とを循環させる場合、計測部24は、第2電解液槽18内において電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよく、第2電解液槽18内の電解液3をサンプリングして電解液3の物性値を計測できるように設けられてもよい。
また、図2に示した金属空気電池30のように、第1電解液槽2内と第2電解液槽18内にそれぞれ計測部24を設けてもよい。
8). Measuring Unit The measuring unit 24 is provided so as to measure the physical property value of the electrolytic solution 3. The measurement part 24 may be provided so that the physical property value of the electrolyte solution 3 can be measured in the 1st electrolyte tank 2 like the metal air battery 30 shown in FIG. The electrolytic solution 3 may be sampled so that the physical property value of the electrolytic solution 3 can be measured. Further, when the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is circulated by the electrolytic solution flow path 29 and the pump 25, the measuring unit 24 is provided so that the physical property value of the electrolytic solution 3 can be measured in the electrolytic solution flow path 29. Alternatively, the electrolyte solution 3 in the electrolyte channel 29 may be sampled and the physical property value of the electrolyte solution 3 may be measured.
Further, like the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, a second electrolytic solution tank 18 is provided, and the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 and the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 are circulated. In this case, the measuring unit 24 may be provided so as to measure the physical property value of the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18. The electrolytic solution 3 is sampled from the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18. 3 may be provided so that the physical property value of 3 can be measured.
Moreover, you may provide the measurement part 24 in the 1st electrolyte solution tank 2 and the 2nd electrolyte solution tank 18, respectively like the metal air battery 30 shown in FIG.

計測部24は、電解液3のみを計測対象としてもよく、電解液3と析出物17の微粒子との混合物を計測対象としてもよい。
計測部24は、例えば、電解液3を計測対象として、pH値、ORP、導電率、粘度、密度などの物性値を計測することができる。また、計測部24は、電解液中のOH-イオン濃度または金属含有イオン濃度と関連性を有する他の物性値を計測するように設けられてもよい。
また、計測部24は、2種類以上の物性値を計測できるように設けられてもよい。計測部24は、例えば、pH計、ORP計、導電率計、粘度計、密度計などである。
The measuring unit 24 may use only the electrolytic solution 3 as a measurement target, or may use a mixture of the electrolytic solution 3 and the fine particles of the precipitate 17 as a measurement target.
For example, the measurement unit 24 can measure physical property values such as pH value, ORP, conductivity, viscosity, density, etc., with the electrolytic solution 3 as a measurement target. Further, the measuring unit 24 may be provided to measure other physical property values that are related to the OH ion concentration or the metal-containing ion concentration in the electrolytic solution.
Moreover, the measurement part 24 may be provided so that two or more types of physical property values can be measured. The measurement unit 24 is, for example, a pH meter, an ORP meter, a conductivity meter, a viscometer, a density meter, or the like.

計測部24の計測結果が入力信号として制御部4に入力されるように計測部24と制御部4とを接続することができる。例えば、信号線28又は無線などにより計測部24と制御部4とを接続することができる。このことにより、制御部4が計測部24の計測結果に基づきスイッチ12又は析出促進機構6などの制御手段15を制御することが可能になる。   The measurement unit 24 and the control unit 4 can be connected so that the measurement result of the measurement unit 24 is input to the control unit 4 as an input signal. For example, the measurement unit 24 and the control unit 4 can be connected by the signal line 28 or wirelessly. Thus, the control unit 4 can control the control means 15 such as the switch 12 or the precipitation promoting mechanism 6 based on the measurement result of the measurement unit 24.

計測部24は、例えば、電解液3のpH値を計測できるように設けることができる。また、計測部24は、電解液3のORPを計測できるように設けられてもよい。この場合、計測部24は、pH計又はORP計である。また、計測部24は、ガラス電極を有するpH計であってもよく、イオン応答電界効果トランジスタを有するpH計であってもよい。また、計測部24は、電解液3のpH値を連続的に計測することができる。   The measurement part 24 can be provided so that the pH value of the electrolyte solution 3 can be measured, for example. Moreover, the measurement part 24 may be provided so that ORP of the electrolyte solution 3 can be measured. In this case, the measurement unit 24 is a pH meter or an ORP meter. Moreover, the measurement unit 24 may be a pH meter having a glass electrode, or a pH meter having an ion-responsive field effect transistor. Further, the measuring unit 24 can continuously measure the pH value of the electrolytic solution 3.

電解液3のpH値は、電解液3のOH-イオン濃度を反映する値である。このため、電解液3のpH値とOH-イオン濃度との間には相関関係がある。従って、第1電解液槽2に収容する電解液3のOH-イオン濃度と電解液3のpH値との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、計測部24の測定結果である電解液3のpH値から電解液3のOH-イオン濃度を算出することができ、OH-イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、電解液のOH-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液3のpH値と金属含有イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液3のpH値と金属含有イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液3のpH値から金属含有イオン濃度を算出することができ、金属含有イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、OH-イオン濃度および金属含有イオン濃度の不動態膜が形成する閾値に対応するpH値を予め調べておくと、計測部24の計測結果に基づき制御部4によりスイッチ12、析出促進部6などの制御手段15を制御することにより、金属電極5が不動態膜により覆われることを防止することができる。
The pH value of the electrolytic solution 3 is a value reflecting the OH ion concentration of the electrolytic solution 3. For this reason, there is a correlation between the pH value of the electrolytic solution 3 and the OH ion concentration. Therefore, when the relationship between the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 accommodated in the first electrolytic solution tank 2 and the pH value of the electrolytic solution 3 is measured in advance and a calibration curve is created, the measurement result of the measuring unit 24 is obtained. OH of the electrolyte 3 from pH values of the electrolyte solution 3 - can be calculated ion concentration, OH - it can be indirectly measured ion concentration.
In addition, since there is a correlation between the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution, there is also a correlation between the pH value of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration. Therefore, if the relationship between the pH value of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration is measured in advance and a calibration curve is prepared, the metal-containing ion concentration can be calculated from the pH value of the electrolytic solution 3, The ion concentration can be measured indirectly.
Further, when the pH value corresponding to the threshold value formed by the passive film having the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration is examined in advance, the control unit 4 switches the switch 12 and the precipitation promoting unit 6 based on the measurement result of the measurement unit 24. By controlling the control means 15 such as the above, it is possible to prevent the metal electrode 5 from being covered with the passive film.

計測部24は、例えば、電解液3の導電率を計測できるように設けることができる。また、この場合、計測部24は、析出物17の微粒子を含む電解液3の導電率を計測してもよい。また、計測部24は、例えば、交流二電極法により導電率を計測するように設けられてもよく、電磁誘導法により導電率を計測するように設けてもよい。   The measurement part 24 can be provided so that the electrical conductivity of the electrolyte solution 3 can be measured, for example. In this case, the measurement unit 24 may measure the conductivity of the electrolytic solution 3 including the fine particles of the precipitate 17. Moreover, the measurement part 24 may be provided so that electrical conductivity may be measured, for example by the alternating current 2 electrode method, and may be provided so that electrical conductivity may be measured by the electromagnetic induction method.

電解液3の導電率は、電解液中で最も輸率の高いイオンの濃度を反映する。例えば、電解液3が水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液である場合、電解液3の導電率は、OH-イオン濃度を反映する。このため、電解液3の導電率とOH-イオン濃度との間には相関関係がある。従って、電解液槽2に収容する電解液3のOH-イオン濃度と電解液3の導電率との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第1計測部24の測定結果である電解液3の導電率から電解液3のOH-イオン濃度を算出することができ、OH-イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、電解液のOH-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液3の導電率と金属含有イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液3の導電率と金属含有イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液3の導電率から金属含有イオン濃度を算出することができ、金属含有イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、OH-イオン濃度および金属含有イオン濃度の不動態膜が形成する閾値に対応する導電率を予め調べておくと、計測部24の計測結果に基づき制御部4によりスイッチ12、析出促進部6などの制御手段15を制御することにより、金属電極5が不動態膜により覆われることを防止することができる。
The conductivity of the electrolytic solution 3 reflects the concentration of ions having the highest transport number in the electrolytic solution. For example, when the electrolytic solution 3 is an alkaline aqueous solution such as an aqueous potassium hydroxide solution or an aqueous sodium hydroxide solution, the conductivity of the electrolytic solution 3 reflects the OH ion concentration. For this reason, there is a correlation between the conductivity of the electrolytic solution 3 and the OH ion concentration. Therefore, when the relationship between the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 accommodated in the electrolytic solution tank 2 and the conductivity of the electrolytic solution 3 is measured in advance and a calibration curve is prepared, the measurement result of the first measuring unit 24 is obtained. OH of the electrolyte 3 from the conductivity of the electrolyte 3 - can be calculated ion concentration, OH - can be indirectly measured ion concentration.
In addition, since there is a correlation between the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution, there is also a correlation between the conductivity of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration. For this reason, when the relationship between the electrical conductivity of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration is measured in advance and a calibration curve is prepared, the metal-containing ion concentration can be calculated from the electrical conductivity of the electrolytic solution 3, The ion concentration can be measured indirectly.
Further, when the electrical conductivity corresponding to the threshold value formed by the passive film having the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration is examined in advance, the control unit 4 switches the switch 12 and the precipitation promoting unit 6 based on the measurement result of the measurement unit 24. By controlling the control means 15 such as the above, it is possible to prevent the metal electrode 5 from being covered with the passive film.

計測部24は、例えば、電解液3の粘度を計測するように設けることができる。また、この場合、計測部24は、析出物17の微粒子を含む電解液3の粘度を計測してもよい。また、計測部24は、例えば、音叉振動式粘度計である。   The measurement part 24 can be provided so that the viscosity of the electrolyte solution 3 may be measured, for example. In this case, the measurement unit 24 may measure the viscosity of the electrolytic solution 3 including the fine particles of the precipitate 17. Moreover, the measurement part 24 is a tuning fork vibration type viscometer, for example.

電解液3の粘度は、電解液中で最も重い金属含有イオンの量を反映する値である。亜鉛空気電池の場合、電解液3の粘度は、Zn(OH)4 2-イオン濃度の量を反映する値となる。このため、電解液3の粘度と金属含有イオン濃度との間には相関関係がある。従って、電解液槽2に収容する電解液3の金属含有イオン濃度と電解液3の粘度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、計測部24の測定結果である電解液3の粘度から電解液3の金属含有イオン濃度を算出することができ、金属含有イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、電解液のOH-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液3の粘度とOH-イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液3の粘度とOH-イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液2の粘度からOH-イオン濃度を算出することができ、OH-イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、OH-イオン濃度および金属含有イオン濃度の不動態膜が形成する閾値に対応する粘度を予め調べておくと、計測部24の計測結果に基づき制御部4によりスイッチ12、析出促進部6などの制御手段15を制御することにより、金属電極5が不動態膜により覆われることを防止することができる。
The viscosity of the electrolytic solution 3 is a value that reflects the amount of the heaviest metal-containing ions in the electrolytic solution. In the case of a zinc-air battery, the viscosity of the electrolytic solution 3 is a value that reflects the amount of Zn (OH) 4 2- ion concentration. For this reason, there is a correlation between the viscosity of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration. Therefore, when a relationship between the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 accommodated in the electrolytic solution tank 2 and the viscosity of the electrolytic solution 3 is measured in advance and a calibration curve is prepared, the electrolytic solution 3 that is a measurement result of the measuring unit 24 is obtained. From this viscosity, the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 can be calculated, and the metal-containing ion concentration can be indirectly measured.
Further, since the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution are correlated, there is also a correlation between the viscosity of the electrolytic solution 3 and the OH ion concentration. Therefore, viscosity and OH of the electrolyte 3 - When you create a previously measured calibration curve the relationship between the ion concentration, OH from the viscosity of the electrolyte 2 - can be calculated ion concentration, OH - ion concentration Can be measured indirectly.
Further, when the viscosity corresponding to the threshold value formed by the passive film of the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration is examined in advance, based on the measurement result of the measurement unit 24, the control unit 4 switches the switch 12, the precipitation promoting unit 6 and the like. By controlling the control means 15, it is possible to prevent the metal electrode 5 from being covered with the passive film.

計測部24は、例えば、電解液3の密度を計測するように設けることができる。また、この場合、計測部24は、析出物17の微粒子を含む電解液3の密度を計測してもよい。また、計測部24は、例えば、振動式密度計である。   The measurement part 24 can be provided so that the density of the electrolyte solution 3 may be measured, for example. In this case, the measurement unit 24 may measure the density of the electrolytic solution 3 including the fine particles of the precipitate 17. Moreover, the measurement part 24 is a vibration-type density meter, for example.

電解液3の密度は、電解液中で最も重い金属含有イオンの量を反映する値である。亜鉛空気電池の場合、電解液3の密度は、Zn(OH)4 2-イオン濃度の量を反映する値となる。このため、電解液3の密度と金属含有イオン濃度との間には相関関係がある。従って、電解液槽2に収容する電解液3の金属含有イオン濃度と電解液3の密度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、第1計測部24の測定結果である電解液3の密度から電解液3の金属含有イオン濃度を算出することができ、金属含有イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、電解液のOH-イオン濃度と金属含有イオン濃度とは相関関係にあるため、電解液3の密度とOH-イオン濃度との間にも相関関係がある。このため、電解液3の密度とOH-イオン濃度との関係を予め測定し検量線を作成しておくと、電解液2の密度からOH-イオン濃度を算出することができ、OH-イオン濃度を間接的に測定することができる。
また、OH-イオン濃度および金属含有イオン濃度の不動態膜が形成する閾値に対応する密度を予め調べておくと、計測部24の計測結果に基づき制御部4によりスイッチ12、析出促進部6などの制御手段15を制御することにより、金属電極5が不動態膜により覆われることを防止することができる。
The density of the electrolytic solution 3 is a value that reflects the amount of the heaviest metal-containing ions in the electrolytic solution. In the case of a zinc-air battery, the density of the electrolytic solution 3 is a value that reflects the amount of Zn (OH) 4 2- ion concentration. For this reason, there is a correlation between the density of the electrolytic solution 3 and the metal-containing ion concentration. Therefore, when the relationship between the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 accommodated in the electrolytic solution tank 2 and the density of the electrolytic solution 3 is measured in advance and a calibration curve is created, the electrolysis that is the measurement result of the first measuring unit 24 is obtained. The metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 can be calculated from the density of the liquid 3, and the metal-containing ion concentration can be indirectly measured.
Further, since the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution are correlated, there is also a correlation between the density of the electrolytic solution 3 and the OH ion concentration. Thus, density and OH of the electrolyte 3 - When you create a previously measured calibration curve the relationship between the ion concentration, OH from the density of the electrolyte 2 - can be calculated ion concentration, OH - ion concentration Can be measured indirectly.
Further, when the density corresponding to the threshold value formed by the passive film having the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration is examined in advance, based on the measurement result of the measurement unit 24, the control unit 4 switches the switch 12, the precipitation promoting unit 6, etc. By controlling the control means 15, it is possible to prevent the metal electrode 5 from being covered with the passive film.

9.析出促進機構(制御手段)
金属電極5に含まれる電極活物質は、アノード反応により金属含有イオンとして電解液3に溶解する。この金属含有イオンは、金属含有イオン濃度が飽和濃度以上になると、上記の化学式3、4のような析出反応により析出物17として析出する(通常析出反応)。しかし、この析出反応の反応速度は非常に遅いと考えられ、金属含有イオン濃度が飽和濃度を超えても、金属含有イオン濃度は上昇する。そして、金属含有イオン濃度およびOH-イオン濃度が不動態膜が形成する閾値に達すると、金属含有イオンは、不動態膜である析出物17として金属電極5の表面上に析出すると考えられる(不動態膜析出反応)。
9. Deposition promotion mechanism (control means)
The electrode active material contained in the metal electrode 5 is dissolved in the electrolytic solution 3 as metal-containing ions by an anodic reaction. When the metal-containing ion concentration becomes equal to or higher than the saturation concentration, the metal-containing ions are precipitated as a precipitate 17 by the precipitation reaction as shown in the above chemical formulas 3 and 4 (normally precipitation reaction). However, the reaction rate of this precipitation reaction is considered to be very slow, and the metal-containing ion concentration increases even when the metal-containing ion concentration exceeds the saturation concentration. When the metal-containing ion concentration and the OH ion concentration reach the threshold value at which the passive film is formed, the metal-containing ions are considered to precipitate on the surface of the metal electrode 5 as the precipitate 17 that is the passive film (non-conductive). Dynamic membrane deposition reaction).

析出促進機構6は、通常析出反応を促進する機構である。通常析出反応は、金属含有イオンを消費しOH-イオンを生成する反応であるため、析出促進機構6による通常析出反応の促進を調整することにより、電解液のイオン濃度を制御することができる。従って、析出促進機構6は、制御手段15となる。
析出促進機構6は、不均一核生成を促進するものであってもよく、結晶核の結晶成長を促進するものであってもよい。析出促進機構6は、図3〜5に示した金属空気電池30のように、第1電解液槽2内において通常析出反応を促進する機構であってもよく、図1、2に示した金属空気電池30のように、第1電解液槽2内の電解液が流入できるように設けられた第2電解液槽18内において通常析出反応を促進する機構であってもよい。
析出促進機構6により通常析出反応を促進することにより、通常析出反応の反応速度を速くすることができ、電解液の金属含有イオン濃度を低下させ、OH-イオン濃度を上昇させることできる。また、析出促進機構6を設けることにより、金属含有イオン濃度およびOH-イオン濃度が不動態膜が形成される閾値に達するまでの時間を長くすることができ、金属空気電池30の放電時間を長くすることができる。
The precipitation promoting mechanism 6 is a mechanism that normally promotes the precipitation reaction. Since the normal precipitation reaction is a reaction that consumes metal-containing ions and generates OH - ions, the ion concentration of the electrolytic solution can be controlled by adjusting the acceleration of the normal precipitation reaction by the precipitation promotion mechanism 6. Therefore, the precipitation promoting mechanism 6 becomes the control means 15.
The precipitation promoting mechanism 6 may promote heterogeneous nucleation or promote crystal growth of crystal nuclei. The precipitation promoting mechanism 6 may be a mechanism that promotes a normal precipitation reaction in the first electrolyte bath 2 like the metal-air battery 30 shown in FIGS. A mechanism that normally promotes the precipitation reaction in the second electrolytic solution tank 18 provided so that the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 can flow in like the air battery 30 may be used.
By accelerating the normal precipitation reaction by the precipitation promoting mechanism 6, the reaction rate of the normal precipitation reaction can be increased, the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution can be decreased, and the OH ion concentration can be increased. Further, by providing the precipitation promoting mechanism 6, it is possible to lengthen the time until the metal-containing ion concentration and the OH ion concentration reach the threshold value at which the passive film is formed, and the discharge time of the metal-air battery 30 is lengthened. can do.

また、析出促進機構6は、制御部4により制御されるように設けられる。このことにより、電解液の金属含有イオン濃度が高くなったときに、析出促進機構6を作動させることができ、金属含有イオン濃度を低下させOH-イオン濃度を上昇させることができる。従って、制御部4は、析出促進機構6を制御することにより電解液のイオン濃度を制御することができる。
析出促進機構6は、例えば、電解液を循環させる循環流路、析出を促進する物質20と電解液3とを接触させる析出部22、電解液3を攪拌する攪拌部32、電解液に超音波をあてる超音波振動部36、電解液を加熱する加熱部38などである。
Further, the precipitation promoting mechanism 6 is provided to be controlled by the control unit 4. Thus, when the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution becomes high, the precipitation promoting mechanism 6 can be operated, and the metal-containing ion concentration can be lowered and the OH ion concentration can be raised. Therefore, the control unit 4 can control the ion concentration of the electrolytic solution by controlling the precipitation promoting mechanism 6.
The deposition promoting mechanism 6 includes, for example, a circulation channel for circulating the electrolytic solution, a deposition unit 22 for bringing the substance 20 for promoting deposition into contact with the electrolytic solution 3, a stirring unit 32 for stirring the electrolytic solution 3, and an ultrasonic wave on the electrolytic solution. And an ultrasonic vibration unit 36 for heating, a heating unit 38 for heating the electrolytic solution, and the like.

析出促進機構6が電解液を循環させる循環流路である場合、析出促進機構6は、例えば、図1に示した金属空気電池30に含まれるポンプ25、電解液流路29a、29b、バルブ26a、第2電解液槽18から構成される。ポンプ25により第2電解液槽18内の電解液3を第1電解液槽2内に流入させ、バルブ26aを開き第1電解液槽2内の電解液3を第2電解液槽18内に流入させることにより電解液3を循環させることができる。電解液3を循環させると、水流により析出物17の不均一核生成を促進することができる。不均一核生成により結晶核が生じると、生じた結晶核の結晶成長により析出物17の析出を促進することができる。従って、この析出促進機構6により、通常析出反応を促進することができ、電解液3の金属含有イオン濃度を低下させることができる。
なお、図1では第2電解液槽18を設けているが、第2電解液槽18は設けなくてもよい。この場合、電解液流路29a、29bは、連結される。また、電解液流路29bと第1電解液槽2との接続部を第1電解液槽2内の電解液3の液面付近に設ける場合、バルブ26aは設けなくてもよい。
When the deposition promoting mechanism 6 is a circulation channel for circulating the electrolyte, the deposition promoting mechanism 6 includes, for example, the pump 25, the electrolyte channels 29a and 29b, and the valve 26a included in the metal-air battery 30 shown in FIG. The second electrolyte bath 18 is configured. The pump 25 causes the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 to flow into the first electrolytic solution tank 2, opens the valve 26a, and the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 enters the second electrolytic solution tank 18. The electrolyte 3 can be circulated by making it flow. When the electrolytic solution 3 is circulated, the heterogeneous nucleation of the precipitate 17 can be promoted by the water flow. When crystal nuclei are generated by heterogeneous nucleation, precipitation of the precipitates 17 can be promoted by crystal growth of the generated crystal nuclei. Therefore, this precipitation promoting mechanism 6 can promote the normal precipitation reaction, and can reduce the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3.
In addition, although the 2nd electrolyte solution tank 18 is provided in FIG. 1, the 2nd electrolyte solution tank 18 does not need to be provided. In this case, the electrolyte flow paths 29a and 29b are connected. Further, when the connecting portion between the electrolytic solution channel 29b and the first electrolytic solution tank 2 is provided near the liquid surface of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2, the valve 26a may not be provided.

この析出促進機構6を制御部4により制御するには、例えば、ポンプ25及びバルブ26aと、制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、ポンプ25のオン/オフ及びバルブ26aの開閉を切り替えることができるように析出促進機構6を設ける。
例えば、ポンプ25をオンとする信号を制御部4からポンプ25に送り、バルブ26aを開ける信号を制御部4からバルブ26aに送ることにより析出促進機構6を作動させることができる。また、ポンプ25をオフとする信号を制御部4からポンプ25に送り、バルブ26aを閉める信号を制御部4からバルブ26aに送ることにより析出促進機構6を停止させることができる。
In order to control the deposition promoting mechanism 6 by the control unit 4, for example, the pump 25 and the valve 26 a are connected to the control unit 4 by a signal line 28 or wirelessly. The precipitation promoting mechanism 6 is provided so that on / off and opening / closing of the valve 26a can be switched.
For example, the deposition promoting mechanism 6 can be operated by sending a signal for turning on the pump 25 from the control unit 4 to the pump 25 and sending a signal for opening the valve 26a from the control unit 4 to the valve 26a. Further, the deposition promoting mechanism 6 can be stopped by sending a signal for turning off the pump 25 from the control unit 4 to the pump 25 and sending a signal for closing the valve 26a from the control unit 4 to the valve 26a.

析出促進機構6が析出を促進する物質20と電解液3とを接触させる析出部22である場合、析出促進機構6は、例えば、図1に示した金属空気電池30に含まれるポンプ25、電解液流路29a、29b、バルブ26a、第2電解液槽18、析出を促進する物質20を含む析出部22から構成される。
例えば、ポンプ25をオンとする信号を制御部4からポンプ25に送り、バルブ26aを開ける信号を制御部4からバルブ26aに送ることにより、第1電解液槽2内の電解液3および第2電解液槽18内の電解液3を循環させることができ、電解液3を析出を促進する物質20に接触させることができる。このことにより、析出部22における通常析出反応を促進することができ、析出促進機構6を作動させることができる。
また、ポンプ25をオフとする信号を制御部4からポンプ25に送り、バルブ26aを閉める信号を制御部4からバルブ26aに送ることにより、電解液3の循環を停止することができる。このことにより、第1電解液槽2内の電解液3の析出部22を設けた第2電解液槽18への流入を停止することができ、析出促進機構6を停止させることができる。
In the case where the deposition promoting mechanism 6 is the deposition portion 22 that contacts the substance 20 that promotes deposition and the electrolytic solution 3, the deposition promoting mechanism 6 includes, for example, the pump 25 included in the metal-air battery 30 shown in FIG. The liquid flow paths 29a and 29b, the valve 26a, the second electrolytic solution tank 18, and the precipitation part 22 including the substance 20 that promotes the precipitation are configured.
For example, a signal for turning on the pump 25 is sent from the control unit 4 to the pump 25, and a signal for opening the valve 26a is sent from the control unit 4 to the valve 26a, so that the electrolyte 3 in the first electrolyte bath 2 and the second The electrolytic solution 3 in the electrolytic solution tank 18 can be circulated, and the electrolytic solution 3 can be brought into contact with the substance 20 that promotes deposition. Thereby, the normal precipitation reaction in the precipitation part 22 can be accelerated | stimulated, and the precipitation promotion mechanism 6 can be operated.
Further, the circulation of the electrolytic solution 3 can be stopped by sending a signal for turning off the pump 25 from the control unit 4 to the pump 25 and sending a signal for closing the valve 26a from the control unit 4 to the valve 26a. Thereby, the inflow to the 2nd electrolyte solution tank 18 which provided the precipitation part 22 of the electrolyte solution 3 in the 1st electrolyte solution tank 2 can be stopped, and the precipitation promotion mechanism 6 can be stopped.

なお、図1では、析出部22を第2電解液槽18中に設けているが、析出部22は第1電解液槽2中に設けてもよい。
また、第1電解液槽2内の電解液3中または第2電解液槽18内の電解液3中に、析出を促進する物質20を添加できるように析出部22を設けてもよい。この場合、析出を促進する物質20を添加することにより析出促進機構6を作動させることができ、析出を促進する物質20の添加を中止すること又は析出を促進する物質20を電解液中から引き上げることにより析出促進機構6を停止させることができる。
In FIG. 1, the precipitation portion 22 is provided in the second electrolyte bath 18, but the precipitation portion 22 may be provided in the first electrolyte bath 2.
Moreover, you may provide the precipitation part 22 so that the substance 20 which accelerates | stimulates precipitation can be added in the electrolyte solution 3 in the 1st electrolyte solution tank 2, or the electrolyte solution 3 in the 2nd electrolyte solution tank 18. FIG. In this case, the precipitation promoting mechanism 6 can be operated by adding the substance 20 that promotes the precipitation, and the addition of the substance 20 that promotes the precipitation is stopped or the substance 20 that promotes the precipitation is pulled up from the electrolytic solution. Thus, the precipitation promoting mechanism 6 can be stopped.

析出を促進する物質20は、析出物17と同種の金属酸化物又は同種の金属水酸化物からなる物質とすることができる。例えば、金属空気電池30が亜鉛空気電池である場合、析出物17は酸化亜鉛又は水酸化亜鉛からなるため、析出を促進する物質20は、例えば、酸化亜鉛又は水酸化亜鉛の粒子とすることができる。
析出物17と同種の金属酸化物又は同種の金属水酸化物は、析出物17が析出するための結晶核となることができる。このため、析出を促進する物質20に電解液3を接触させることにより、析出を促進する物質20の表面上に析出物17を結晶成長することができ、通常析出反応の反応速度を速くすることができる。
The substance 20 that promotes precipitation can be a substance made of the same metal oxide or the same metal hydroxide as the precipitate 17. For example, when the metal-air battery 30 is a zinc-air battery, the precipitate 17 is made of zinc oxide or zinc hydroxide. Therefore, the substance 20 that promotes precipitation may be, for example, zinc oxide or zinc hydroxide particles. it can.
The same kind of metal oxide or the same kind of metal hydroxide as the precipitate 17 can serve as a crystal nucleus for the precipitate 17 to precipitate. For this reason, by bringing the electrolytic solution 3 into contact with the substance 20 that promotes precipitation, the precipitate 17 can be crystal-grown on the surface of the substance 20 that promotes precipitation, and the reaction rate of the normal precipitation reaction is usually increased. Can do.

また、析出を促進する物質20は、アルミナ、活性炭、ゼオライトなどの多孔性物質とすることができる。多孔性物質は電解液3との接触面に微小な凹凸を有するため、多孔性物質の表面上において不均一核生成が起こりやすい。このため、析出を促進する物質20に電解液3を接触させることにより、析出を促進する物質20の表面上における不均一核生成を促進することができ、この生成した結晶核の成長を促進することができる。このことにより、通常析出反応の反応速度を速くすることができる。   The substance 20 that promotes precipitation can be a porous substance such as alumina, activated carbon, or zeolite. Since the porous material has minute irregularities on the contact surface with the electrolytic solution 3, heterogeneous nucleation tends to occur on the surface of the porous material. For this reason, by bringing the electrolytic solution 3 into contact with the substance 20 that promotes precipitation, heterogeneous nucleation on the surface of the substance 20 that promotes precipitation can be promoted, and the growth of the generated crystal nuclei is promoted. be able to. As a result, the reaction rate of the normal precipitation reaction can be increased.

析出促進機構6が電解液3を攪拌する攪拌部32である場合、析出促進機構6は、例えば、図3に示した金属空気電池30のように設けることができる。攪拌部32により電解液3を攪拌すると、水流により析出物17の不均一核生成を促進することができる。不均一核生成により結晶核が生じると、生じた結晶核の結晶成長により析出物17の析出を促進することができる。従って、この析出促進機構6により、通常析出反応を促進することができ、電解液3の金属含有イオン濃度を低下させることができる。
なお、図3では第1電解液槽2に攪拌部32を設けているが、攪拌部32は、第1電解液槽2中の電解液が流入するように設けられた第2電解液槽18に設けてもよい。
この析出促進機構6を制御部4により制御するには、例えば、攪拌部32と、制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、攪拌部32のオン/オフを切り替えることができるように析出促進機構6を設ける。
When the deposition promoting mechanism 6 is the stirring unit 32 that stirs the electrolytic solution 3, the deposition promoting mechanism 6 can be provided, for example, like the metal-air battery 30 shown in FIG. When the electrolytic solution 3 is stirred by the stirring unit 32, the heterogeneous nucleation of the precipitate 17 can be promoted by the water flow. When crystal nuclei are generated by heterogeneous nucleation, precipitation of the precipitates 17 can be promoted by crystal growth of the generated crystal nuclei. Therefore, this precipitation promoting mechanism 6 can promote the normal precipitation reaction, and can reduce the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3.
In FIG. 3, the first electrolytic solution tank 2 is provided with the stirring unit 32, but the stirring unit 32 is provided with the second electrolytic solution tank 18 provided so that the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 flows in. May be provided.
In order to control the precipitation promoting mechanism 6 by the control unit 4, for example, the stirring unit 32 and the control unit 4 are connected by a signal line 28 or wirelessly, and the stirring unit 32 is turned on by an output signal of the control unit 4. Precipitation promoting mechanism 6 is provided so that / off can be switched.

析出促進機構6が電解液に超音波をあてる超音波振動部36である場合、析出促進機構6は、例えば、図4に示した金属空気電池30のように設けることができる。超音波振動部36により電解液3に超音波をあてると、電解液の振動により析出物17の不均一核生成を促進することができる。不均一核生成により結晶核が生じると、生じた結晶核の結晶成長により析出物17の析出を促進することができる。従って、この析出促進機構6により、通常析出反応を促進することができ、電解液3の金属含有イオン濃度を低下させることができる。
なお、図4では第1電解液槽2内の電解液に超音波をあてるように超音波振動部36を設けているが、超音波振動部36は、第1電解液槽2中の電解液が流入するように設けられた第2電解液槽18内の電解液に超音波をあてるように設けてもよい。
この析出促進機構6を制御部4により制御するには、例えば、超音波振動部36と、制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、超音波振動部36のオン/オフを切り替えることができるように析出促進機構6を設ける。
When the deposition promoting mechanism 6 is an ultrasonic vibration unit 36 that applies ultrasonic waves to the electrolytic solution, the deposition promoting mechanism 6 can be provided, for example, like the metal-air battery 30 shown in FIG. When ultrasonic waves are applied to the electrolytic solution 3 by the ultrasonic vibration unit 36, the heterogeneous nucleation of the precipitate 17 can be promoted by the vibration of the electrolytic solution. When crystal nuclei are generated by heterogeneous nucleation, precipitation of the precipitates 17 can be promoted by crystal growth of the generated crystal nuclei. Therefore, this precipitation promoting mechanism 6 can promote the normal precipitation reaction, and can reduce the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3.
In FIG. 4, the ultrasonic vibration unit 36 is provided so as to apply ultrasonic waves to the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2, but the ultrasonic vibration unit 36 is an electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2. May be provided so as to apply ultrasonic waves to the electrolytic solution in the second electrolytic solution tank 18 provided to flow in.
In order to control the precipitation promoting mechanism 6 by the control unit 4, for example, the ultrasonic vibration unit 36 and the control unit 4 are connected by a signal line 28 or wirelessly, and the ultrasonic vibration is generated by an output signal of the control unit 4. The precipitation promoting mechanism 6 is provided so that the on / off of the part 36 can be switched.

析出促進機構6が電解液を加熱する加熱部38である場合、析出促進機構6は、例えば、図5に示した金属空気電池30のように設けることができる。加熱部38により電解液3を加熱すると、析出物17の析出を促進することができる。従って、この析出促進機構6により、通常析出反応を促進することができ、電解液3の金属含有イオン濃度を低下させることができる。
なお、図5では第1電解液槽2内の電解液を加熱するように加熱部38を設けているが、加熱部38は、第1電解液槽2中の電解液が流入するように設けられた第2電解液槽18内の電解液を加熱するように設けてもよい。
この析出促進機構6を制御部4により制御するには、例えば、加熱部38と、制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、加熱部38のオン/オフを切り替えることができるように析出促進機構6を設ける。
When the deposition promoting mechanism 6 is the heating unit 38 that heats the electrolytic solution, the deposition promoting mechanism 6 can be provided, for example, like the metal-air battery 30 shown in FIG. When the electrolytic solution 3 is heated by the heating unit 38, the precipitation of the precipitate 17 can be promoted. Therefore, this precipitation promoting mechanism 6 can promote the normal precipitation reaction, and can reduce the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3.
In FIG. 5, the heating unit 38 is provided so as to heat the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2, but the heating unit 38 is provided so that the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 flows in. You may provide so that the electrolyte solution in the obtained 2nd electrolyte solution tank 18 may be heated.
In order to control the precipitation promoting mechanism 6 by the control unit 4, for example, the heating unit 38 and the control unit 4 are connected by a signal line 28 or wirelessly, and the heating unit 38 is turned on by an output signal of the control unit 4. Precipitation promoting mechanism 6 is provided so that / off can be switched.

10.電析機構(制御手段)
本実施形態の金属空気電池30は、アノードの電極活物質である金属を電析させる電析機構を有することができる。電析機構は、その表面上に電極活物質である金属が析出する第1電析用電極43と、第1電析用電極43の対極である第2電析用電極44とを有することができる。また、電析機構は、第1電析用電極43と第2電析用電極44との間に電圧を印加する電源部42を有することができる。また、電析機構は、電解液中の金属含有イオンを消費して電極活物質である金属が第1電析用電極43の表面上に析出する電極反応が進行するように設けられる。
このような電析機構によれば、電源部42により第1電析用電極43と第2電析用電極44との間に電圧を印加することにより、金属含有イオンを原料として金属を第1電析用電極43上に析出させることができ、電解液の金属含有イオン濃度を低減することができる。従って、電析機構による電析を調整することにより、電解液3の金属含有イオン濃度を制御することができる。従って、電析機構は、制御手段15となる。
この電析機構を制御部4により制御するには、例えば、電源部42と第1又は第2電析用電極43、44との間の電線に設けられたスイッチ又は電源部42と、制御部4とを信号線28又は無線などにより接続し、制御部4の出力信号により、電源部42又は前記スイッチのオン/オフを切り替えることができるように電析機構を設ける。
10. Electrodeposition mechanism (control means)
The metal-air battery 30 of this embodiment can have an electrodeposition mechanism for electrodepositing a metal that is an electrode active material of the anode. The electrodeposition mechanism may include a first electrode 43 for electrodeposition on which metal as an electrode active material is deposited and a second electrode 44 for electrodeposition that is a counter electrode of the electrode 43 for first electrodeposition. it can. In addition, the electrodeposition mechanism may include a power supply unit 42 that applies a voltage between the first electrodeposition electrode 43 and the second electrodeposition electrode 44. The electrodeposition mechanism is provided such that an electrode reaction in which the metal-containing ions in the electrolytic solution are consumed and the metal as the electrode active material is deposited on the surface of the first electrodeposition electrode 43 proceeds.
According to such an electrodeposition mechanism, a voltage is applied between the first electrodeposition electrode 43 and the second electrodeposition electrode 44 by the power supply unit 42, whereby the metal is used as the raw material for the first metal. It can be deposited on the electrode 43 for electrodeposition, and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution can be reduced. Therefore, the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 can be controlled by adjusting the electrodeposition by the electrodeposition mechanism. Therefore, the electrodeposition mechanism becomes the control means 15.
In order to control this electrodeposition mechanism by the control unit 4, for example, a switch or power supply unit 42 provided on an electric wire between the power supply unit 42 and the first or second electrodeposition electrode 43, 44, and the control unit 4 is connected by a signal line 28 or wirelessly, and an electrodeposition mechanism is provided so that the power supply unit 42 or the switch can be switched on / off by an output signal of the control unit 4.

例えば、金属空気電池30が亜鉛空気電池である場合、電源部42により電圧を印加することにより、第1電析用電極43において下記の化学式5のような電極反応が進行し、第2電析用電極44において下記の化学式6のような電極反応が進行するように電析機構を設けることができる。
(化学式5):2Zn(OH)4 2-+4e-→2Zn+8OH-
(化学式6):4OH-→O2+2H2O+4e-
For example, when the metal-air battery 30 is a zinc-air battery, by applying a voltage from the power supply unit 42, an electrode reaction as shown in the following chemical formula 5 proceeds in the first electrode 43 for electrodeposition, and the second electrodeposition. An electrodeposition mechanism can be provided so that an electrode reaction of the following chemical formula 6 proceeds in the working electrode 44.
(Chemical formula 5): 2Zn (OH) 4 2− + 4e → 2Zn + 8OH
(Chemical formula 6): 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e

金属電極5を第1電析用電極43とし空気極9を第2電析用電極44としてもよい。このことにより、金属空気電池30の部品数を減らすことができ、製造コストを低減することができる。
また、図6、7に示した金属空気電池30のように、金属電極5を第1電析用電極43とし、金属電極5と空気極9との間に設けた第三極を第2電析用電極44としてもよい。このことにより、電析時に空気極9が損傷することを防止することができ、金属空気電池30の寿命特性を向上させることができる。第三極は、図6に示した金属空気電池30のように第三極の主要面が金属電極5の一方の主要面と対向するように設けてもよく、図7に示した金属空気電池30のように、2つの第三極が金属電極5を挟むように設けてもよい。
また、第1電解液槽2内の電解液3が流入するように設けられた第2電解液槽18に第1電析用電極43と第2電析用電極44を設けてもよい。このことにより、金属空気電池30による放電を続けながら第1電析用電極43上に金属を析出させることができ、電解液3の金属含有イオン濃度を低減することができる。
金属電極5を第1電析用電極43とする場合、放電に伴う金属電極5におけるアノード反応に電析させた金属を使用してもよい。また、電析させた金属を有する金属電極5を第1電解液槽2から取り出し、電析させた金属をアノード反応に効率よく利用できる状態にする処理を行ってもよい。
The metal electrode 5 may be the first electrode 43 and the air electrode 9 may be the second electrode 44. As a result, the number of parts of the metal-air battery 30 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
Further, as in the metal-air battery 30 shown in FIGS. 6 and 7, the metal electrode 5 is used as the first electrodeposition electrode 43, and the third electrode provided between the metal electrode 5 and the air electrode 9 is used as the second electrode. The electrode 44 for analysis may be used. As a result, the air electrode 9 can be prevented from being damaged during electrodeposition, and the life characteristics of the metal-air battery 30 can be improved. The third electrode may be provided such that the main surface of the third electrode faces one main surface of the metal electrode 5 as in the metal-air battery 30 shown in FIG. 6, and the metal-air battery shown in FIG. 30, two third poles may be provided so as to sandwich the metal electrode 5.
Further, the first electrode 43 and the second electrode 44 may be provided in the second electrolyte tank 18 provided so that the electrolyte 3 in the first electrolyte tank 2 flows. As a result, metal can be deposited on the first electrodeposition electrode 43 while continuing discharge by the metal-air battery 30, and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 can be reduced.
When the metal electrode 5 is used as the first electrode 43, a metal electrodeposited in the anode reaction in the metal electrode 5 accompanying discharge may be used. Moreover, the metal electrode 5 which has the electrodeposited metal may be taken out from the first electrolyte bath 2, and a process for making the electrodeposited metal efficiently available for the anode reaction may be performed.

第1および第2電析用電極43、44を金属電極5および空気極9とは別に設ける場合、第1および第2電析用電極43、44の材料は、電極活物質である金属よりもイオン化傾向が低い金属材料(例えば、金属ニッケルなど)や炭素材料などであってもよい。また、第1および第2電析用電極43、44の形態は、板状、メッシュ状、パンチングメタル、エキスパンドメタル、多孔体、発泡体などであってもよい。   When the first and second electrodeposition electrodes 43 and 44 are provided separately from the metal electrode 5 and the air electrode 9, the material of the first and second electrodeposition electrodes 43 and 44 is more than the metal that is the electrode active material. A metal material (for example, metallic nickel) or a carbon material having a low ionization tendency may be used. Further, the first and second electrodeposition electrodes 43 and 44 may be in the form of a plate, a mesh, a punching metal, an expanded metal, a porous body, a foamed body, or the like.

11.制御部
制御部4は、計測部24の計測結果に基づき放電電流の制御、析出物17の析出反応の制御、電解液の交換、あるいは電解液、水又は電解質の供給の制御を行うように設けることができる。制御部4は、金属電極5の表面が不動態膜で覆われないように金属空気電池30を制御することができる。
制御部4は、例えば、演算回路、記憶装置などを有することができる。また、制御部4は、計測部24の計測結果を入力信号として入力し、この入力信号に基づき演算を行い出力信号を算出し、出力信号をスイッチ12、ポンプ25、バルブ26、析出促進機構6などの制御手段15に出力できるように設けることができる。このことにより、計測部24の計測結果に基づき、放電電流を制御すること、析出物17の析出反応を制御すること、電解液の交換を制御すること、あるいは電解液、水又は電解質の供給を制御することが可能になる。また、これらの制御により、電解液3のイオン濃度を制御することが可能になり、不動態膜析出反応が生じることを抑制することができる。
また、制御部4は、計測部24、スイッチ12、ポンプ25、バルブ26、析出促進機構6などと信号線28又は無線により接続することができる。このことにより、信号の送受信が可能になる。
また、制御部4は分岐条件を記憶できるように設けられる。この分岐条件は、金属電極5が不動態膜により覆われないで、金属空気電池による放電を続けることができるように設定することができる。また、分岐条件は、第1電解液槽2内の電解液3の水位が大きく変化しないように設定することもでき、第1電解液槽2内の電解液3の電解質濃度が大きく変化しないように設定することもできる。
また、分岐条件は、後述する放電実験のような実験の結果に基づき設定することができる。
11. Control unit The control unit 4 is provided so as to perform control of the discharge current, control of the precipitation reaction of the precipitate 17, exchange of the electrolytic solution, or supply of the electrolytic solution, water, or electrolyte based on the measurement result of the measuring unit 24. be able to. The control unit 4 can control the metal-air battery 30 so that the surface of the metal electrode 5 is not covered with the passive film.
The control unit 4 can include, for example, an arithmetic circuit, a storage device, and the like. Further, the control unit 4 inputs the measurement result of the measurement unit 24 as an input signal, performs an operation based on the input signal, calculates an output signal, and outputs the output signal to the switch 12, the pump 25, the valve 26, and the deposition promoting mechanism 6. It can provide so that it can output to the control means 15, such as. Thereby, based on the measurement result of the measurement unit 24, the discharge current is controlled, the precipitation reaction of the precipitate 17 is controlled, the exchange of the electrolytic solution is controlled, or the supply of the electrolytic solution, water, or the electrolyte is performed. It becomes possible to control. Moreover, it becomes possible to control the ion concentration of the electrolyte solution 3 by these control, and it can suppress that a passive film precipitation reaction arises.
Further, the control unit 4 can be connected to the measurement unit 24, the switch 12, the pump 25, the valve 26, the deposition promoting mechanism 6 and the like by the signal line 28 or wirelessly. This enables signal transmission / reception.
Moreover, the control part 4 is provided so that a branch condition can be memorize | stored. This branching condition can be set so that the metal electrode 5 is not covered with the passive film and the discharge by the metal-air battery can be continued. The branching condition can also be set so that the water level of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 does not change significantly, so that the electrolyte concentration of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 does not change significantly. Can also be set.
The branch condition can be set based on the result of an experiment such as a discharge experiment described later.

図1に示した金属空気電池30において、計測部24である導電率計により電解液3の導電率を計測し、スイッチ12により放電電流を制御する場合について説明する。この場合、制御部4は、図8に示したフローチャートのようにスイッチ12を制御することができる。
図8示したフローチャートでは、分岐条件を「導電率計により計測した電解液の導電率が0.35S/cm以下か否か」という条件とした。なお、後述の放電実験により、電解液の導電率が0.35S/cmで放電を停止すると金属電極5が不動態膜で覆われることを防止できることがわかっている。
In the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, a case where the conductivity of the electrolytic solution 3 is measured by the conductivity meter as the measurement unit 24 and the discharge current is controlled by the switch 12 will be described. In this case, the control unit 4 can control the switch 12 as shown in the flowchart of FIG.
In the flowchart shown in FIG. 8, the branch condition is “whether or not the conductivity of the electrolytic solution measured by the conductivity meter is 0.35 S / cm or less”. In addition, it is known from the discharge experiment described later that the metal electrode 5 can be prevented from being covered with the passive film when the discharge is stopped when the conductivity of the electrolytic solution is 0.35 S / cm.

制御部4は、まず、導電率計により計測した電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、入力された導電率が0.35S/cm以下か否かの判断を行う。
導電率が0.35S/cmより大きい場合、制御部4は、スイッチ12をオンに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を行う。また、スイッチ12がすでにオンとなっている場合、放電を続ける。放電を続けるとOH-イオン濃度は低下するため、電解液の導電率は低下していく。
First, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter as an input signal. And the control part 4 judges whether the input electrical conductivity is 0.35 S / cm or less.
When the electrical conductivity is higher than 0.35 S / cm, the control unit 4 sends a signal for turning on the switch 12 to the switch 12 to discharge. If the switch 12 is already turned on, the discharge is continued. If the discharge is continued, the OH ion concentration decreases, so the conductivity of the electrolyte decreases.

導電率が0.35S/cm以下である場合、制御部4は、スイッチ12をオフに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を停止させ、金属空気電池を所定の時間だけ待機させる。このことにより、アノード反応およびカソード反応を停止させることができる。このことにより、金属含有イオン濃度の上昇およびOH-イオン濃度の低下を停止させることができ、金属電極5の表面が不動態膜で覆われることを防止することができる。
また、放電を停止しても通常析出反応は停止しないため、待機時間中に上記の化学式3、4のような通常析出反応が進行し、OH-イオン濃度は上昇し、金属含有イオン濃度は低下する。従って、待機時間中に電解液の導電率は徐々に上昇する。なお、待機時間は、予め行った実験の結果に基づき設定することができる。
その後、再び、導電率計により電解液の導電率を計測し分岐条件を満たすか否かを判断する。
このように金属空気電池30を制御することにより、金属電極5の表面に不動態膜が形成されることを抑制して放電を続けることができる。従って、この金属空気電池では、不動態膜によりアノード反応が阻害されることにより放電が停止することを防止することができ、金属電極5に含まれる電極活物質の利用効率を高くすることができる。
When the electrical conductivity is 0.35 S / cm or less, the control unit 4 sends a signal for switching the switch 12 to the switch 12 to stop the discharge, and the metal-air battery is kept on standby for a predetermined time. Thereby, the anode reaction and the cathode reaction can be stopped. As a result, the increase in the metal-containing ion concentration and the decrease in the OH ion concentration can be stopped, and the surface of the metal electrode 5 can be prevented from being covered with the passive film.
In addition, since the normal precipitation reaction does not stop even when the discharge is stopped, the normal precipitation reaction as shown in the above chemical formulas 3 and 4 proceeds during the standby time, the OH ion concentration increases, and the metal-containing ion concentration decreases. To do. Accordingly, the conductivity of the electrolyte gradually increases during the standby time. Note that the standby time can be set based on the results of experiments performed in advance.
Thereafter, the conductivity of the electrolytic solution is again measured with a conductivity meter to determine whether or not the branch condition is satisfied.
By controlling the metal-air battery 30 in this manner, the discharge can be continued while suppressing the formation of a passive film on the surface of the metal electrode 5. Therefore, in this metal-air battery, it is possible to prevent the discharge from being stopped due to the inhibition of the anode reaction by the passive film, and the utilization efficiency of the electrode active material contained in the metal electrode 5 can be increased. .

亜鉛空気電池を図8に示したフローチャートのように制御すると、電解液中のZn(OH)4 2-イオン濃度は、図9に示したように変化すると考えられる。つまり、放電中におけるZn(OH)4 2-イオン濃度は徐々に上昇する。そして、スイッチ12をオフに切り替え放電を停止すると、Zn(OH)4 2-イオン濃度は徐々に低下するため、十分な放電間隔を設けると再び放電することができると考えられる。
また、電解液中のOH-イオン濃度は、図10に示したように変化すると考えられる。つまり、放電中におけるOH-イオン濃度は徐々に低下する。そして、スイッチ12をオフに切り替え放電を停止すると、OH-イオン濃度は徐々に上昇するため、十分な放電間隔を設けると再び放電することができると考えられる。
When the zinc-air battery is controlled as shown in the flowchart shown in FIG. 8, it is considered that the Zn (OH) 4 2− ion concentration in the electrolytic solution changes as shown in FIG. That is, the Zn (OH) 4 2- ion concentration gradually increases during discharge. When the switch 12 is turned off and the discharge is stopped, the Zn (OH) 4 2− ion concentration gradually decreases. Therefore, it is considered that the discharge can be performed again if a sufficient discharge interval is provided.
Further, it is considered that the OH ion concentration in the electrolytic solution changes as shown in FIG. That is, the OH ion concentration during discharge gradually decreases. When the switch 12 is turned off and the discharge is stopped, the OH ion concentration gradually increases. Therefore, it is considered that the discharge can be performed again if a sufficient discharge interval is provided.

次に、図1に示した金属空気電池30において、計測部24である導電率計により電解液3の導電率を計測し、析出促進機構6により析出物17の析出反応を制御する場合について説明する。
制御部4は、図11に示したフローチャートのように析出促進機構6を制御することができる。
図11に示したフローチャートでは、分岐条件を「導電率計により計測した電解液の導電率が0.45S/cm以上か否か」という条件とした。なお、後述の放電実験により、電解液の導電率が0.45S/cm以上になると再放電を十分に行うことができることがわかっている。
Next, in the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, the case where the conductivity of the electrolytic solution 3 is measured by the conductivity meter as the measuring unit 24 and the precipitation reaction of the precipitate 17 is controlled by the precipitation promoting mechanism 6 will be described. To do.
The controller 4 can control the precipitation promoting mechanism 6 as in the flowchart shown in FIG.
In the flowchart shown in FIG. 11, the branching condition is “whether or not the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter is 0.45 S / cm or more”. In addition, it is known from the discharge experiment described later that the re-discharge can be sufficiently performed when the conductivity of the electrolytic solution is 0.45 S / cm or more.

制御部4は、まず、導電率計により計測した電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、入力された導電率が0.45S/cm以上か否かの判断を行う。
導電率が0.45S/cmより小さい場合、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を始動させる。また、析出促進機構6がすでに動いている場合、析出促進機構6による析出促進を続ける。具体的には、バルブ26aを開ける信号及びポンプ25を始動させる信号をバルブ26aおよびポンプ25に送る。このことにより、第1電解液槽2内の電解液が第2電解液槽18内に設けた析出を促進する物質20と接触することができ、通常析出反応を促進することができる。このように通常析出反応を促進すると、放電に伴う金属含有イオン濃度の上昇速度を低下させることができ、金属空気電池30による放電時間を長くすることができる。
First, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter as an input signal. And the control part 4 judges whether the input electrical conductivity is 0.45 S / cm or more.
When the electrical conductivity is smaller than 0.45 S / cm, the control unit 4 sends a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to start the precipitation promoting mechanism 6. Moreover, when the precipitation promotion mechanism 6 has already moved, the precipitation promotion by the precipitation promotion mechanism 6 is continued. Specifically, a signal for opening the valve 26 a and a signal for starting the pump 25 are sent to the valve 26 a and the pump 25. As a result, the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 can come into contact with the substance 20 that promotes precipitation provided in the second electrolytic solution tank 18, and the normal precipitation reaction can be promoted. When the normal precipitation reaction is promoted in this way, the rate of increase of the metal-containing ion concentration accompanying the discharge can be reduced, and the discharge time by the metal-air battery 30 can be lengthened.

導電率が0.45S/cm以上である場合、制御部4は、析出促進機構6を停止させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を停止させる。具体的には、バルブ26aを閉める信号及びポンプ25を停止させる信号をバルブ26aおよびポンプ25に送る。
このことにより、析出促進機構6による電力消費を抑えること又は析出を促進する物質20の消費を抑えることができる。
When the electrical conductivity is 0.45 S / cm or more, the control unit 4 sends a signal for stopping the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to stop the precipitation promoting mechanism 6. Specifically, a signal for closing the valve 26 a and a signal for stopping the pump 25 are sent to the valve 26 a and the pump 25.
Thereby, it is possible to suppress the power consumption by the deposition promoting mechanism 6 or the consumption of the substance 20 that promotes the deposition.

次に、図1に示した金属空気電池30において、計測部24である導電率計により電解液3の導電率を計測し、電解液交換機構を制御し電解液の交換を行う場合について説明する。
制御部4は、図12に示したフローチャートのように析出促進機構6を制御することができる。
図12に示したフローチャートでは、分岐条件を「導電率計により計測した電解液の導電率が0.35S/cm以下か否か」という条件とした。なお、後述の放電実験により、電解液の導電率が0.35S/cmで電解液を新たな電解液に交換すると金属電極5が不動態膜で覆われることを防止できることがわかっている。
Next, in the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, the case where the conductivity of the electrolyte solution 3 is measured by the conductivity meter as the measurement unit 24, the electrolyte solution exchange mechanism is controlled, and the electrolyte solution is replaced will be described. .
The controller 4 can control the precipitation promoting mechanism 6 as in the flowchart shown in FIG.
In the flowchart shown in FIG. 12, the branching condition is “whether or not the conductivity of the electrolytic solution measured by a conductivity meter is 0.35 S / cm or less”. In addition, it is known from the discharge experiment described later that the metal electrode 5 can be prevented from being covered with a passive film when the electrolyte has a conductivity of 0.35 S / cm and the electrolyte is replaced with a new one.

制御部4は、まず、導電率計により計測した電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、入力された導電率が0.35S/cm以下か否かの判断を行う。
導電率が0.35S/cmより大きい場合、放電を続ける。放電を続けるとOH-イオン濃度は低下するため、電解液の導電率は低下していく。
導電率が0.35S/cm以下である場合、制御部4は、電解液を交換する信号を電解液交換機構に送る。具体的には、バルブ26a、26cを開ける信号をバルブ26a、26cに送る。このことにより、第1電解液槽2内の電解液3および第2電解液槽18内の電解液3を排出することができる。その後、バルブ26a、26cを閉めバルブ26bを開ける信号をバルブ26a、26b、26cに送り、ポンプ25を始動させる信号をポンプ25に送る。このことにより、第1電解液槽2内に第3電解液槽19内の新たな電解液3を供給することができ、第1電解液槽2内の電解液を交換することができる。新たな電解液3には、金属含有イオンは含まれていないため、金属空気電池30による放電を再開することができる。
このように金属空気電池30を制御することにより、連続放電時間を長くすることができる。
なお、導電率が0.35S/cm以下である場合、制御部4は、電解液を交換する信号を出力する前に、スイッチ12をオフに切り替える信号を出力してもよい。また、導電率が0.35S/cm以上と判断した場合、制御部4は、スイッチ12をオンに切り替える信号を出力してもよい。
First, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter as an input signal. And the control part 4 judges whether the input electrical conductivity is 0.35 S / cm or less.
If the conductivity is greater than 0.35 S / cm, the discharge is continued. If the discharge is continued, the OH ion concentration decreases, so the conductivity of the electrolyte decreases.
When the electrical conductivity is 0.35 S / cm or less, the control unit 4 sends a signal for exchanging the electrolytic solution to the electrolytic solution exchanging mechanism. Specifically, a signal for opening the valves 26a and 26c is sent to the valves 26a and 26c. As a result, the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 and the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be discharged. Thereafter, a signal for closing the valves 26a and 26c and opening the valve 26b is sent to the valves 26a, 26b and 26c, and a signal for starting the pump 25 is sent to the pump 25. As a result, a new electrolytic solution 3 in the third electrolytic solution tank 19 can be supplied into the first electrolytic solution tank 2, and the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 can be exchanged. Since the new electrolyte 3 does not contain metal-containing ions, the discharge by the metal-air battery 30 can be resumed.
Controlling the metal-air battery 30 in this way can increase the continuous discharge time.
When the conductivity is 0.35 S / cm or less, the control unit 4 may output a signal for switching the switch 12 off before outputting a signal for replacing the electrolytic solution. In addition, when it is determined that the conductivity is 0.35 S / cm or more, the control unit 4 may output a signal for turning on the switch 12.

亜鉛空気電池を図12に示したフローチャートのように制御すると、電解液中のZn(OH)4 2-イオン濃度は、図13に示したように変化すると考えられる。つまり、放電中におけるZn(OH)4 2-イオン濃度は徐々に上昇する。そして、電解液を交換するとZn(OH)4 2-イオン濃度はゼロに戻るため、再び放電できる。If the zinc-air battery is controlled as shown in the flowchart of FIG. 12, the Zn (OH) 4 2− ion concentration in the electrolytic solution is considered to change as shown in FIG. That is, the Zn (OH) 4 2- ion concentration gradually increases during discharge. Then, when the electrolytic solution is replaced, the Zn (OH) 4 2- ion concentration returns to zero, and can be discharged again.

次に、図1に示した金属空気電池30において、計測部24である導電率計により電解液3の導電率を計測し、スイッチ12により放電電流を制御し、析出促進機構6により析出物17の通常析出反応を制御する場合について説明する。
制御部4は、図14に示したフローチャートのようにスイッチ12及び析出促進機構6を制御することができる。
図14に示したフローチャートでは、分岐条件を「導電率計により計測した電解液の導電率が0.35S/cm以下か否か」という第1分岐条件と、「導電率計により計測した電解液の導電率が0.45S/cm以上か否か」という第2分岐条件とした。
Next, in the metal-air battery 30 shown in FIG. 1, the conductivity of the electrolytic solution 3 is measured by the conductivity meter that is the measuring unit 24, the discharge current is controlled by the switch 12, and the precipitate 17 by the precipitation promoting mechanism 6. The case of controlling the normal precipitation reaction will be described.
The control unit 4 can control the switch 12 and the precipitation promoting mechanism 6 as in the flowchart shown in FIG.
In the flowchart shown in FIG. 14, the branching condition is a first branching condition “whether or not the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter is 0.35 S / cm or less” and “the electrolyte measured by the conductivity meter”. The second branching condition was “whether the electrical conductivity of 0.45 S / cm or more”.

制御部4は、まず、導電率計により計測した電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、第1分岐条件において入力された導電率が0.35S/cm以下か否かの判断を行う。
第1分岐条件において、導電率が0.35S/cmより大きいと判断した場合、制御部4は、スイッチ12をオンに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を行う。また、スイッチ12がすでにオンとなっている場合、放電を続ける。次に、制御部4は、第2分岐条件において、入力された導電率が0.45S/cm以上か否かの判断を行う。
第1分岐条件において、導電率が0.35S/cm以下であると判断した場合、制御部4は、スイッチ12をオフに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を停止させる。また、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を始動させる。また、析出促進機構6がすでに動いている場合、析出促進機構6による析出促進を続ける。このことにより、アノード反応およびカソード反応を停止させることができる。また、通常析出反応を促進することができ、OH-イオン濃度を上昇させ、金属含有イオン濃度を低下させることができる。この結果、金属空気電池30が再放電できるようになるまでの待機時間を短くすることができる。
First, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter as an input signal. Then, the control unit 4 determines whether or not the conductivity input under the first branch condition is 0.35 S / cm or less.
In the first branch condition, when it is determined that the electrical conductivity is greater than 0.35 S / cm, the control unit 4 sends a signal for turning on the switch 12 to the switch 12 to discharge. If the switch 12 is already turned on, the discharge is continued. Next, the control unit 4 determines whether or not the input conductivity is 0.45 S / cm or more under the second branch condition.
In the first branch condition, when it is determined that the conductivity is 0.35 S / cm or less, the control unit 4 sends a signal for turning off the switch 12 to the switch 12 to stop the discharge. Further, the control unit 4 sends a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to start the precipitation promoting mechanism 6. Moreover, when the precipitation promotion mechanism 6 has already moved, the precipitation promotion by the precipitation promotion mechanism 6 is continued. Thereby, the anode reaction and the cathode reaction can be stopped. Moreover, the precipitation reaction can usually be promoted, the OH - ion concentration can be increased, and the metal-containing ion concentration can be decreased. As a result, the waiting time until the metal-air battery 30 can be re-discharged can be shortened.

第2分岐条件において、導電率が0.45S/cmより小さいと判断した場合、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を始動させる。また、析出促進機構6がすでに動いている場合、析出促進機構6による析出促進を続ける。このことにより、放電に伴う金属含有イオン濃度の上昇速度を低下させることができ、金属空気電池30による放電時間を長くすることができる。
第2分岐条件において、導電率が0.45S/cm以上であると判断した場合、制御部4は、析出促進機構6を停止させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を停止させる。このことにより、析出促進機構6による電力消費を抑えること又は析出を促進する物質20の消費を抑えることができる。
When it is determined that the electrical conductivity is smaller than 0.45 S / cm in the second branch condition, the control unit 4 sends a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to start the precipitation promoting mechanism 6. Moreover, when the precipitation promotion mechanism 6 has already moved, the precipitation promotion by the precipitation promotion mechanism 6 is continued. As a result, the rate of increase of the metal-containing ion concentration accompanying discharge can be reduced, and the discharge time by the metal-air battery 30 can be lengthened.
When it is determined that the electrical conductivity is 0.45 S / cm or more under the second branch condition, the control unit 4 sends a signal for stopping the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to stop the precipitation promoting mechanism 6. . Thereby, it is possible to suppress the power consumption by the deposition promoting mechanism 6 or the consumption of the substance 20 that promotes the deposition.

次に、図3に示した金属空気電池30において、第1計測部24aである導電率計Aにより第1電解液槽2内の電解液3の導電率を計測し、第2計測部24bである導電率計Bにより第2電解液槽18内の電解液3の導電率を計測し、スイッチ12により放電電流を制御し、析出促進機構6により析出物17の析出反応を制御し、電解液交換機構などにより電解液3の交換を制御する場合について説明する。
制御部4は、図15に示したフローチャートのように、スイッチ12、析出促進機構6、電解液交換機構を制御することができる。
図15に示したフローチャートでは、分岐条件を「導電率計により計測した電解液の導電率が0.35S/cm以下か否か」という第1分岐条件と、「導電率計により計測した電解液の導電率が0.45S/cm以上か否か」という第2および第3分岐条件とした。
Next, in the metal-air battery 30 shown in FIG. 3, the conductivity of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is measured by the conductivity meter A which is the first measuring unit 24a, and the second measuring unit 24b The conductivity of the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 is measured by a certain conductivity meter B, the discharge current is controlled by the switch 12, the precipitation reaction of the precipitate 17 is controlled by the precipitation promoting mechanism 6, and the electrolytic solution A case where the exchange of the electrolytic solution 3 is controlled by an exchange mechanism or the like will be described.
The control unit 4 can control the switch 12, the deposition promoting mechanism 6, and the electrolyte exchange mechanism as in the flowchart shown in FIG.
In the flowchart shown in FIG. 15, the branching condition is a first branching condition “whether the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter is 0.35 S / cm or less” and “the electrolyte measured by the conductivity meter”. The second and third branching conditions were “whether the electrical conductivity of 0.45 S / cm or more”.

制御部4は、まず、導電率計Aにより計測した第1電解液槽2内の電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、第1分岐条件において、入力された導電率が0.35S/cm以下か否かの判断を行う。
第1分岐条件において、導電率が0.35S/cmより大きいと判断した場合、制御部4は、スイッチ12をオンに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を行う。また、スイッチ12がすでにオンとなっている場合、放電を続ける。次に、制御部4は、導電率計Bにより計測した第2電解液槽18内の電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、第2分岐条件において、入力された導電率が0.45S/cm以上か否かの判断を行う。
第1分岐条件において、導電率が0.35S/cm以下であると判断した場合、制御部4は、スイッチ12をオフに切り替える信号をスイッチ12に送り、放電を停止させる。次に、制御部4は、導電率計Bにより計測した第2電解液槽18内の電解液の導電率を入力信号として入力する。そして、制御部4は、第3分岐条件において、入力された導電率が0.45S/cm以上か否かの判断を行う。このことにより、アノード反応およびカソード反応を停止させることができる。
First, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolytic solution in the first electrolytic solution tank 2 measured by the conductivity meter A as an input signal. Then, the control unit 4 determines whether or not the input conductivity is 0.35 S / cm or less under the first branch condition.
In the first branch condition, when it is determined that the electrical conductivity is greater than 0.35 S / cm, the control unit 4 sends a signal for turning on the switch 12 to the switch 12 to discharge. If the switch 12 is already turned on, the discharge is continued. Next, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolytic solution in the second electrolytic solution tank 18 measured by the conductivity meter B as an input signal. Then, the control unit 4 determines whether or not the input conductivity is 0.45 S / cm or more under the second branch condition.
In the first branch condition, when it is determined that the conductivity is 0.35 S / cm or less, the control unit 4 sends a signal for turning off the switch 12 to the switch 12 to stop the discharge. Next, the control unit 4 inputs the conductivity of the electrolytic solution in the second electrolytic solution tank 18 measured by the conductivity meter B as an input signal. Then, the control unit 4 determines whether or not the input conductivity is 0.45 S / cm or more under the third branch condition. Thereby, the anode reaction and the cathode reaction can be stopped.

第2分岐条件において、導電率が0.45S/cmより小さいと判断した場合、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を始動させる。また、析出促進機構6がすでに動いている場合、析出促進機構6による析出促進を続ける。具体的には、析出を促進する物質20を電解液中に浸漬させることにより析出促進機構6を始動させることができる。このことにより、通常析出反応を促進することができ、第2電解液槽18内の電解液3のOH-イオン濃度を上昇させ、金属含有イオン濃度を低下させることができる。この結果、第2電解液槽18内の電解液3を金属空気電池30の再放電に使用できる状態にすることができる。
第2分岐条件において、導電率が0.45S/cm以上であると判断した場合、制御部4は、析出促進機構6を停止させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を停止させる。具体的には、析出を促進する物質20を電解液中から引き上げることにより析出促進機構6を停止させることができる。このことにより、析出を促進する物質20の消費を抑えることができる。
When it is determined that the electrical conductivity is smaller than 0.45 S / cm in the second branch condition, the control unit 4 sends a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to start the precipitation promoting mechanism 6. Moreover, when the precipitation promotion mechanism 6 has already moved, the precipitation promotion by the precipitation promotion mechanism 6 is continued. Specifically, the deposition promoting mechanism 6 can be started by immersing the substance 20 that promotes the deposition in the electrolytic solution. Thereby, the normal precipitation reaction can be promoted, the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be increased, and the metal-containing ion concentration can be decreased. As a result, the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be used for re-discharge of the metal-air battery 30.
When it is determined that the electrical conductivity is 0.45 S / cm or more under the second branch condition, the control unit 4 sends a signal for stopping the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to stop the precipitation promoting mechanism 6. . Specifically, the precipitation promoting mechanism 6 can be stopped by pulling up the substance 20 that promotes precipitation from the electrolytic solution. Thereby, consumption of the substance 20 that promotes precipitation can be suppressed.

第3分岐条件において、導電率が0.45S/cmより小さいと判断した場合、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を析出促進機構6に送り、析出促進機構6を始動させる。また、析出促進機構6がすでに動いている場合、析出促進機構6による析出促進を続ける。このことにより、通常析出反応を促進することができ、第2電解液槽18内の電解液3のOH-イオン濃度を上昇させ、金属含有イオン濃度を低下させることができる。この結果、第2電解液槽18内の電解液3を金属空気電池30の再放電に使用できる状態にすることができる。
第3分岐条件において、導電率が0.45S/cm以上であると判断した場合、制御部4は、第1電解液槽2内の電解液3と第2電解液槽18内の電解液3とを交換させる信号を電解液交換機構に送る。また、制御部4は、析出促進機構6を始動させる信号を出力する。具体的には、制御部4は、バルブ26dを開ける信号を出力し、第1電解液槽2内の電解液3を第4電解液槽40に排出する。そして、排出後、制御部4は、バルブ26dを閉じる信号及びポンプ25を始動させる信号を出力し第2電解液槽18内の電解液3を第1電解液槽2内に供給する。その後、制御部4は、バルブ26eを開ける信号を出力し、第4電解液槽40内の電解液3を第2電解液槽18内に供給する。また、このことにより、第2電解液槽18に供給した電解液3と析出を促進する物質20とを接触させることができるため、析出促進機構6を始動させることができる。
このような操作により、第1電解液槽2内の電解液3の導電率を0.45S/cm以上とすることができ、再び十分な放電を行うことができる。また、第2電解液槽18内の電解液3のOH-イオン濃度を上昇させ、金属含有イオン濃度を低下させることができる。この結果、第2電解液槽18内の電解液3を金属空気電池30の再放電に使用できる状態にすることができる。
このように金属空気電池30を制御すると、金属含有イオン濃度が高くなった電解液を析出促進機構6により再生することができるため、電解液の使用量を減らすことができる。
なお、図8、11、12、14、15では、計測部24に導電率計を用いているが、計測部24は、pH計、粘度計、密度計であってもよい。
When it is determined that the electrical conductivity is smaller than 0.45 S / cm in the third branch condition, the control unit 4 sends a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6 to the precipitation promoting mechanism 6 to start the precipitation promoting mechanism 6. Moreover, when the precipitation promotion mechanism 6 has already moved, the precipitation promotion by the precipitation promotion mechanism 6 is continued. Thereby, the normal precipitation reaction can be promoted, the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be increased, and the metal-containing ion concentration can be decreased. As a result, the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be used for re-discharge of the metal-air battery 30.
When it is determined that the electrical conductivity is 0.45 S / cm or more under the third branch condition, the control unit 4 performs the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 and the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18. A signal for exchanging is sent to the electrolyte exchange mechanism. Further, the control unit 4 outputs a signal for starting the precipitation promoting mechanism 6. Specifically, the control unit 4 outputs a signal for opening the valve 26 d and discharges the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 to the fourth electrolytic solution tank 40. And after discharge | emission, the control part 4 outputs the signal which closes the valve 26d, and the signal which starts the pump 25, and supplies the electrolyte solution 3 in the 2nd electrolyte solution tank 18 in the 1st electrolyte solution tank 2. FIG. Thereafter, the control unit 4 outputs a signal for opening the valve 26 e and supplies the electrolytic solution 3 in the fourth electrolytic solution tank 40 into the second electrolytic solution tank 18. Moreover, since the electrolyte solution 3 supplied to the 2nd electrolyte solution tank 18 and the substance 20 which accelerates | stimulates precipitation can be made to contact by this, the precipitation promotion mechanism 6 can be started.
By such an operation, the conductivity of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 can be set to 0.45 S / cm or more, and sufficient discharge can be performed again. Further, the OH ion concentration of the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be increased, and the metal-containing ion concentration can be decreased. As a result, the electrolytic solution 3 in the second electrolytic solution tank 18 can be used for re-discharge of the metal-air battery 30.
By controlling the metal-air battery 30 in this way, the electrolytic solution with a high concentration of metal-containing ions can be regenerated by the deposition promoting mechanism 6, so that the amount of electrolytic solution used can be reduced.
8, 11, 12, 14, and 15, a conductivity meter is used as the measurement unit 24, but the measurement unit 24 may be a pH meter, a viscometer, or a density meter.

次に、金属空気電池30が電解液又は水の供給機構を有する場合であって、計測部24であるpH計により電解液3のpHを計測し、第1電解液槽2への電解液又は水の供給を制御する場合について説明する。   Next, in the case where the metal-air battery 30 has an electrolyte solution or water supply mechanism, the pH of the electrolyte solution 3 is measured by a pH meter that is the measurement unit 24, and the electrolyte solution to the first electrolyte tank 2 or A case where the water supply is controlled will be described.

金属空気電池30により長時間放電を行うと、第1電解液槽2内の電解液3に含まれる水分が徐々に失われ、電解液3の量は徐々に減少する。
例えば、空気極9などにおける蒸発により電解液3に含まれる水分が失われる場合がある。上述の化学式1により消費されるO2は、大気中から供給されるため、空気極9は大気に開放されている。また、化学式1の反応熱により空気極9の温度は上昇するため、空気極9において蒸発した水分が大気中に発散すると考えられる。このため、電池反応の進行に伴い電解液3に含まれる水分が徐々に失われると考えられる。
When the metal-air battery 30 discharges for a long time, moisture contained in the electrolyte solution 3 in the first electrolyte solution tank 2 is gradually lost, and the amount of the electrolyte solution 3 gradually decreases.
For example, water contained in the electrolyte 3 may be lost due to evaporation at the air electrode 9 or the like. Since O 2 consumed by the above chemical formula 1 is supplied from the atmosphere, the air electrode 9 is open to the atmosphere. In addition, since the temperature of the air electrode 9 rises due to the reaction heat of Chemical Formula 1, it is considered that the water evaporated in the air electrode 9 diverges into the atmosphere. For this reason, it is thought that the water | moisture content contained in the electrolyte solution 3 is lost gradually with progress of a battery reaction.

電解液3に含まれる水分が徐々に失われると、相対的に電解液3のOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度は徐々に上昇する。OH-イオン濃度または金属含有イオン濃度は、上述のように、電解液のpH値と相関関係にある。従って、電解液3のpH値と電解液3の水位との関係を予め測定し検量線を作成することより、計測部24の計測結果から電解液3の水位を算出することができる。
また、第1電解液槽2に電解液又は水を供給する水位を予め決めておき、この水位に対応するpH値を分岐条件とすることができる。例えば、分岐条件は、「pH計により計測した電解液のpH値が14以上か否か」とすることができる。ここでは、制御部4がこの分岐条件で電解液又は水の供給を制御する場合について説明する。
When water contained in the electrolytic solution 3 is gradually lost, the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 gradually increase. As described above, the OH ion concentration or the metal-containing ion concentration correlates with the pH value of the electrolytic solution. Therefore, by measuring the relationship between the pH value of the electrolytic solution 3 and the water level of the electrolytic solution 3 in advance and creating a calibration curve, the water level of the electrolytic solution 3 can be calculated from the measurement result of the measuring unit 24.
Moreover, the water level which supplies electrolyte solution or water to the 1st electrolyte solution tank 2 can be decided beforehand, and pH value corresponding to this water level can be made into branch conditions. For example, the branching condition can be “whether the pH value of the electrolyte measured by a pH meter is 14 or more”. Here, the case where the control part 4 controls supply of electrolyte solution or water on this branch condition is demonstrated.

制御部4は、まず、pH計により計測した電解液3のpH値を入力信号として入力する。そして、制御部4は、入力されたpH値が14以上か否かの判断を行う。
pH値が14以上である場合、制御部4は、供給機構に第1電解液槽2内に電解液又は水を供給させる信号を供給機構に送り、供給機構により第1電解液槽2内に所定の量の電解液又は水を供給する。なお、供給機構により第1電解液槽2内に供給する電解液の電解質濃度は、第1電解液槽2内の電解液3の電解質濃度よりも低くすることができる。このことにより、電解液の供給により、第1電解液槽2内の電解液3の電解質濃度は低くなりpH計により計測されるpH値は小さくなる。
また、pH計により計測した電解液3のpH値が14より小さい場合、制御部4は、供給機構に第1電解液槽2内に電解液又は水を供給させる信号は送らない。
このような操作を繰り返すことにより、第1電解液槽2内の電解液3の水位が所定の高さよりも低くなることを抑制することができる。このことにより、電解液3の水位の低下により電解液3に接触する金属電極5の面積が減少することを抑制することができ、金属空気電池30の出力が低下することを抑制することができる。
なお、ここでは、計測部24にpH計を用いているが、計測部24は、導電率計、粘度計、密度計であってもよい。また、ここでは、電解液又は水を第1電解液槽2内に供給しているが、電解液又は水は、電解液の循環流路又は第2電解液槽18内に供給してもよい。
First, the controller 4 inputs the pH value of the electrolyte 3 measured by the pH meter as an input signal. And the control part 4 judges whether the input pH value is 14 or more.
When the pH value is 14 or more, the control unit 4 sends a signal for causing the supply mechanism to supply the electrolytic solution or water into the first electrolytic solution tank 2 to the supply mechanism, and the supply mechanism supplies the signal into the first electrolytic solution tank 2. A predetermined amount of electrolyte or water is supplied. Note that the electrolyte concentration of the electrolyte solution supplied into the first electrolyte solution tank 2 by the supply mechanism can be made lower than the electrolyte concentration of the electrolyte solution 3 in the first electrolyte solution tank 2. As a result, by supplying the electrolytic solution, the electrolyte concentration of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is lowered, and the pH value measured by the pH meter is reduced.
When the pH value of the electrolytic solution 3 measured by the pH meter is smaller than 14, the control unit 4 does not send a signal for causing the supply mechanism to supply the electrolytic solution or water into the first electrolytic solution tank 2.
By repeating such an operation, the water level of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 can be suppressed from becoming lower than a predetermined height. Thereby, it can suppress that the area of the metal electrode 5 which contacts the electrolyte solution 3 by the fall of the water level of the electrolyte solution 3 can be suppressed, and it can suppress that the output of the metal air battery 30 falls. .
Here, a pH meter is used for the measuring unit 24, but the measuring unit 24 may be a conductivity meter, a viscometer, or a density meter. Here, the electrolytic solution or water is supplied into the first electrolytic solution tank 2, but the electrolytic solution or water may be supplied into the electrolytic solution circulation channel or the second electrolytic solution tank 18. .

次に、金属空気電池30が高濃度の電解液又は電解質の供給機構を有する場合であって、計測部24であるpH計により電解液3のpHを計測し、第1電解液槽2への高濃度の電解液又は電解質の供給を制御する場合について説明する。
例えば、第1電解液槽2内の電解液3が水酸化カリウム水溶液である場合、供給機構は、高濃度の水酸化カリウム水溶液又は、粉末状、粒子状などの水酸化カリウムを第1電解液槽2内に供給するように設けることができる。
第1電解液槽2内又は第2電解液槽18内に析出物17が蓄積されると、この析出物17を電解液3中から除去する。この析出物17の除去に伴い電解液3中の電解質が失われる場合がある。電解質が失われると、電解液3のOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度は低くなる。OH-イオン濃度または金属含有イオン濃度は、上述のように、電解液のpH値と相関関係にある。従って、計測部24であるpH計によりpH値を計測することにより、電解液3のOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度の低下を知ることができる。
また、第1電解液槽2内の電解液3の好ましいOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度を予め決めておき、これらのOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度に対応するpH値を分岐条件とすることができる。例えば、分岐条件は、「pH計により計測した電解液のpH値が14以下か否か」とすることができる。ここでは、制御部4がこの分岐条件で高濃度の電解液又は電解質の供給を制御する場合について説明する。
Next, in the case where the metal-air battery 30 has a high-concentration electrolyte solution or electrolyte supply mechanism, the pH of the electrolyte solution 3 is measured by a pH meter that is the measurement unit 24, and is supplied to the first electrolyte tank 2. A case where the supply of a high concentration electrolyte or electrolyte is controlled will be described.
For example, when the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is a potassium hydroxide aqueous solution, the supply mechanism uses a high concentration potassium hydroxide aqueous solution or potassium hydroxide in the form of powder or particles as the first electrolytic solution. It can provide so that it may supply in the tank 2. FIG.
When the deposit 17 is accumulated in the first electrolyte bath 2 or the second electrolyte bath 18, the deposit 17 is removed from the electrolyte 3. The electrolyte in the electrolytic solution 3 may be lost with the removal of the precipitate 17. When the electrolyte is lost, the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3 are lowered. As described above, the OH ion concentration or the metal-containing ion concentration correlates with the pH value of the electrolytic solution. Therefore, by measuring the pH value with the pH meter which is the measuring unit 24, it is possible to know the decrease in the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3.
Further, a preferable OH ion concentration and metal-containing ion concentration of the electrolyte solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 are determined in advance, and pH values corresponding to these OH ion concentration and metal-containing ion concentration are determined as branching conditions. can do. For example, the branching condition can be “whether the pH value of the electrolytic solution measured by a pH meter is 14 or less”. Here, a case where the control unit 4 controls the supply of a high concentration electrolyte or electrolyte under this branching condition will be described.

析出物17の除去を行った後、制御部4は、pH計により計測した電解液3のpH値を入力信号として入力する。そして、制御部4は、入力されたpH値が14以下か否かの判断を行う。
pH値が14以下である場合、制御部4は、供給機構に第1電解液槽2内に高濃度の電解液又は電解質を供給させる信号を供給機構に送り、供給機構により第1電解液槽2内に所定の量の高濃度の電解液又は電解質を供給する。このことにより、第1電解液槽2内の電解液3の電解質濃度は高くなりpH計により計測されるpH値は大きくなる。
また、pH計により計測した電解液3のpH値が14より大きい場合、制御部4は、供給機構に第1電解液槽2内に高濃度の電解液又は電解質を供給させる信号は送らない。
このような操作を析出物17の除去する度に行うことにより、電解液3のOH-イオン濃度および金属含有イオン濃度が低下することを抑制することができる。このことにより、アノード−カソード間のイオン伝導抵抗が上昇することを抑制することができ、金属空気電池30の出力が低下することを抑制することができる。
なお、ここでは、計測部24にpH計を用いているが、計測部24は、導電率計、粘度計、密度計であってもよい。また、ここでは、高濃度の電解液又は電解質を第1電解液槽2内に供給しているが、高濃度の電解液又は電解質は、電解液の循環流路又は第2電解液槽18内に供給してもよい。
After removing the precipitate 17, the control unit 4 inputs the pH value of the electrolytic solution 3 measured by the pH meter as an input signal. And the control part 4 judges whether the input pH value is 14 or less.
When the pH value is 14 or less, the control unit 4 sends a signal that causes the supply mechanism to supply a high-concentration electrolytic solution or electrolyte into the first electrolytic solution tank 2, and supplies the first electrolytic solution tank by the supply mechanism. A predetermined amount of high-concentration electrolytic solution or electrolyte is supplied into 2. Thereby, the electrolyte concentration of the electrolytic solution 3 in the first electrolytic solution tank 2 is increased, and the pH value measured by the pH meter is increased.
When the pH value of the electrolytic solution 3 measured by the pH meter is greater than 14, the control unit 4 does not send a signal for causing the supply mechanism to supply a high concentration electrolytic solution or electrolyte into the first electrolytic solution tank 2.
By performing such an operation every time the precipitate 17 is removed, it is possible to suppress a decrease in the OH ion concentration and the metal-containing ion concentration of the electrolytic solution 3. As a result, an increase in the ion conduction resistance between the anode and the cathode can be suppressed, and a decrease in the output of the metal-air battery 30 can be suppressed.
Here, a pH meter is used for the measuring unit 24, but the measuring unit 24 may be a conductivity meter, a viscometer, or a density meter. Further, here, a high concentration electrolyte or electrolyte is supplied into the first electrolyte bath 2, but the high concentration electrolyte or electrolyte is contained in the electrolyte circulation path or the second electrolyte bath 18. May be supplied.

放電実験
図4に示したような亜鉛空気電池を作製し、亜鉛空気電池の放電に伴う電解液の導電率の変化を測定した。なお、作製した亜鉛空気電池には、制御部4、スイッチ12、超音波振動部36などは設けていない。
金属電極5には10mmの厚さの亜鉛板を用いた。また、金属電極5の電解液に浸る部分の大きさは50mm×50mmとした。
空気極9には、空気極触媒層7とガス拡散層8が積層されたものを用いた。空気極9は、厚さ約300μm、大きさ50mm×50mmとした。
ガス拡散層8には、SGLカーボン製35BCを用いた。35BCはカーボン繊維とマイクロポーラスレイヤーからなっており、マイクロポーラスレイヤーはカーボンブラックと撥水樹脂(PTFE)からなる層である。
空気極触媒層7には、Pt担持カーボン、撥水樹脂(PTFE)を含有するものを用いた。反応表面積をふやすため、Ptは表面積の大きいカーボン上に微粒子として担持されている。
電解液には、酸化亜鉛の飽和溶解度である0.7mol/Lまで酸化亜鉛を溶かした7MのKOH水溶液を用いた。
また、計測部24として、センサ部が電解液槽2中の電解液3に浸漬するように導電率計を設けた。
また、放電回路に電流計を設けた。
Discharge experiment A zinc-air battery as shown in FIG. 4 was prepared, and the change in the conductivity of the electrolyte accompanying the discharge of the zinc-air battery was measured. The manufactured zinc-air battery is not provided with the control unit 4, the switch 12, the ultrasonic vibration unit 36, and the like.
As the metal electrode 5, a zinc plate having a thickness of 10 mm was used. Further, the size of the portion of the metal electrode 5 immersed in the electrolytic solution was 50 mm × 50 mm.
As the air electrode 9, an air electrode catalyst layer 7 and a gas diffusion layer 8 laminated are used. The air electrode 9 had a thickness of about 300 μm and a size of 50 mm × 50 mm.
As the gas diffusion layer 8, 35BC made of SGL carbon was used. 35BC consists of a carbon fiber and a microporous layer, and the microporous layer is a layer made of carbon black and a water repellent resin (PTFE).
As the air electrode catalyst layer 7, a material containing Pt-supported carbon and water-repellent resin (PTFE) was used. In order to increase the reaction surface area, Pt is supported as fine particles on carbon having a large surface area.
As the electrolytic solution, a 7M KOH aqueous solution in which zinc oxide was dissolved to 0.7 mol / L, which is the saturation solubility of zinc oxide, was used.
Further, a conductivity meter was provided as the measuring unit 24 so that the sensor unit was immersed in the electrolytic solution 3 in the electrolytic solution tank 2.
In addition, an ammeter was provided in the discharge circuit.

作製した金属空気電池により放電電流密度を30mA/cm2として放電し、放電容量と電解液の導電率とを測定した。この結果を図16に示す。金属空気電池の放電容量が増加していくと、電解液の導電率は徐々に低下していき、電解液の導電率が0.3〜0.33S/cmに達した段階で金属空気電池の放電電圧が急速に低下しゼロとなり放電が停止した。
また、放電後の金属電極5の表面観察を行った。放電後の金属電極5の写真を図17(b)に示す。また、比較のために放電前の金属電極5の写真を図17(a)に示す。
この表面観察により、放電後の金属電極5は、緻密な不動態膜で覆われていることがわかった。
これらの結果から、電解液の導電率が0.3〜0.33S/cmに達した段階で電解液のZn(OH)4 2-イオン濃度が不動態膜が析出する閾値に達し、析出した不動態膜がアノード反応を阻害し金属空気電池の放電が停止したと考えられる。
また、電解液の導電率が約0.35S/cmに達した段階で金属空気電池による放電を停止させると、金属電極が不動態膜で覆われることを防止することができることがわかった。
The produced metal-air battery was discharged at a discharge current density of 30 mA / cm 2 , and the discharge capacity and the conductivity of the electrolyte were measured. The result is shown in FIG. As the discharge capacity of the metal-air battery increases, the conductivity of the electrolyte gradually decreases, and when the conductivity of the electrolyte reaches 0.3 to 0.33 S / cm, The discharge voltage dropped rapidly and became zero, and the discharge stopped.
Further, the surface of the metal electrode 5 after discharge was observed. A photograph of the metal electrode 5 after discharge is shown in FIG. For comparison, a photograph of the metal electrode 5 before discharge is shown in FIG.
From this surface observation, it was found that the metal electrode 5 after discharge was covered with a dense passive film.
From these results, when the electrical conductivity of the electrolytic solution reached 0.3 to 0.33 S / cm, the Zn (OH) 4 2- ion concentration of the electrolytic solution reached the threshold value for depositing the passive film and deposited. It is considered that the passive film inhibited the anode reaction and the discharge of the metal-air battery was stopped.
Further, it was found that when the discharge by the metal-air battery is stopped when the conductivity of the electrolytic solution reaches about 0.35 S / cm, the metal electrode can be prevented from being covered with the passive film.

また、放電を中止した亜鉛空気電池を数時間放置すると、導電率計により計測される電解液の導電率が約0.45S/cmまで回復したため、再放電を試みた。再放電では、電解液の導電率が約0.35S/cmになるまで再放電を行うことができた。
これは、放電を中止した亜鉛空気電池を放置すると、電解液3中において、上記化学式3、4の通常析出反応が進行し、電解液中のOH-イオン濃度が上昇しZn(OH)4 2-イオン濃度が低下したためと考えられる。
また、電解液の導電率が約0.45S/cmにまで回復すると再放電を十分に行うことができることがわかった。
In addition, when the zinc-air battery whose discharge was stopped was left for several hours, the conductivity of the electrolyte measured by the conductivity meter was recovered to about 0.45 S / cm, so an attempt was made to re-discharge. In the re-discharge, the re-discharge was able to be performed until the conductivity of the electrolytic solution reached about 0.35 S / cm.
This is because, when a zinc-air battery that has stopped discharging is left to stand, the normal precipitation reaction of the above chemical formulas 3 and 4 proceeds in the electrolytic solution 3, and the OH ion concentration in the electrolytic solution increases and Zn (OH) 4 2 - presumably because ion concentration is lowered.
Further, it was found that when the conductivity of the electrolytic solution is recovered to about 0.45 S / cm, re-discharge can be sufficiently performed.

1:筐体 2:第1電解液槽 3:電解液 4:制御部 5:金属電極 6:析出促進機構 7:空気極触媒層 8:ガス拡散層 9:空気極 10:空気極端子 11:金属極端子 12:スイッチ 14:セパレータ 15:制御手段 17:析出物(使用済み活物質) 18:第2電解液槽 19:第3電解液槽 20:析出を促進する物質 21:容器 22:析出部 23:空孔 24、24a、24b:計測部 25:ポンプ 26、26a、26b、26c、26d、26e:バルブ 27:電線 28:信号線 29、29a、29b、29c、29d、29e:電解液流路 30:金属空気電池 32:攪拌部 33:攪拌子 34:攪拌器本体 36:超音波振動部 38:加熱部 40:第4電解液槽 42:電源部 43:第1電析用電極 44:第2電析用電極   1: Housing 2: First electrolyte bath 3: Electrolyte solution 4: Control unit 5: Metal electrode 6: Deposition promoting mechanism 7: Air electrode catalyst layer 8: Gas diffusion layer 9: Air electrode 10: Air electrode terminal 11: Metal electrode terminal 12: Switch 14: Separator 15: Control means 17: Deposit (used active material) 18: Second electrolyte bath 19: Third electrolyte bath 20: Substance that promotes deposition 21: Container 22: Precipitation Portion 23: Hole 24, 24a, 24b: Measuring unit 25: Pump 26, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e: Valve 27: Electric wire 28: Signal wire 29, 29a, 29b, 29c, 29d, 29e: Electrolyte Flow path 30: Metal-air battery 32: Stirrer 33: Stirrer 34: Stirrer body 36: Ultrasonic vibrator 38: Heater 40: Fourth Solution tank 42: power supply unit 43: first conductive 析用 electrode 44: second conductive 析用 electrode

Claims (13)

電解液を収容する電解液槽と、前記電解液槽中に設けられかつ電極活物質を有しかつアノードとなる金属電極と、カソードとなる空気極と、前記電解液の物性値を計測する計測部と、制御手段とを備え、
前記電解液は電解質水溶液であり、
前記制御手段は、前記計測部により計測した物性値に基づき前記電解液のイオン濃度の制御を行い、
前記計測部により計測された物性値を入力信号として入力し、前記入力信号に基づき算出した出力信号を前記制御手段に出力する制御部をさらに備え、
前記制御手段として、少なくとも放電電流のオン/オフを切り替えるスイッチを備え、
前記制御部は、
前記計測部により計測された物性値が、所定の第1条件に該当するか否かを判定し、
前記所定の第1条件に該当する場合は、前記スイッチをONにし、
前記所定の第1条件に該当しない場合は、前記スイッチをOFFにする制御を行い、
前記所定の第1条件は、前記物性値が予め定められた第1の所定の範囲内にあるか否かの条件であることを特徴とする金属空気電池。
Measurement of measuring the physical property value of the electrolytic solution containing the electrolytic solution, the metal electrode provided in the electrolytic solution tank, having an electrode active material and serving as an anode, the cathode serving as a cathode And a control means,
The electrolytic solution is an aqueous electrolyte solution,
The control means controls the ion concentration of the electrolyte based on the physical property value measured by the measurement unit ,
A physical property value measured by the measurement unit is input as an input signal, and further includes a control unit that outputs an output signal calculated based on the input signal to the control unit,
As the control means, at least a switch for switching on / off the discharge current is provided,
The controller is
Determining whether the physical property value measured by the measuring unit meets a predetermined first condition;
If the predetermined first condition is met, turn on the switch,
If the predetermined first condition is not met, control is performed to turn off the switch,
The metal air battery according to claim 1, wherein the predetermined first condition is a condition as to whether or not the physical property value is within a predetermined first predetermined range .
前記計測部は、少なくとも前記電解液に関するpH値、導電率、粘度及び密度のうち少なくとも1つを計測する請求項1に記載の金属空気電池。   The metal-air battery according to claim 1, wherein the measurement unit measures at least one of pH value, conductivity, viscosity, and density related to the electrolyte solution. 前記制御手段は、放電電流のオン/オフを切り替えるスイッチと、前記電極活物質から生成する析出物の析出反応を促進する析出促進機構と、電解液の交換機構と、電解液、水又は電解質の供給機構と、前記電極活物質である金属を電析させる電析機構とのうち少なくとも1つを含む請求項1又は2に記載の金属空気電池。   The control means includes a switch for switching on / off a discharge current, a precipitation promoting mechanism for promoting a precipitation reaction of a precipitate generated from the electrode active material, an electrolyte exchange mechanism, an electrolyte solution, water or an electrolyte 3. The metal-air battery according to claim 1, comprising at least one of a supply mechanism and an electrodeposition mechanism for electrodepositing a metal that is the electrode active material. 前記析出促進機構は、前記電解液を循環させる循環流路と、前記析出反応を促進する物質と前記電解液とを接触させる析出部と、前記電解液を攪拌する攪拌部と、前記電解液に超音波をあてる超音波振動部と、前記電解液を加熱する加熱部とのうち少なくとも1つである請求項3に記載の金属空気電池。   The deposition promoting mechanism includes a circulation channel for circulating the electrolytic solution, a precipitation unit for bringing the substance that promotes the deposition reaction into contact with the electrolytic solution, a stirring unit for stirring the electrolytic solution, and the electrolytic solution. The metal-air battery according to claim 3, wherein the metal-air battery is at least one of an ultrasonic vibration unit that applies ultrasonic waves and a heating unit that heats the electrolytic solution. 前記電解液槽は、第1電解液槽と第2電解液槽とを含み、
前記第1電解液槽と前記第2電解液槽は、電解液流路で接続され、
前記第1電解槽と前記第2電解液槽との間に前記電解液を循環させることを特徴とする請求項1に記載の金属空気電池。
The electrolyte bath includes a first electrolyte bath and a second electrolyte bath,
The first electrolyte bath and the second electrolyte bath are connected by an electrolyte flow path,
2. The metal-air battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution is circulated between the first electrolytic bath and the second electrolytic bath.
前記交換機構は、
前記電解液槽とは異なり、前記電解液を収容する第3電解液槽と、
前記電解液槽に収容されている前記電解液を排出する第1のバルブと、
前記電解液槽と前記第3電解液槽とを接続する電解液流路に配された第2のバルブと、を備え、
前記制御部は、
前記計測部により計測された物性値を入力信号として入力し、
前記入力信号に基づき算出した出力信号により、
前記第1のバルブを開き、前記電解液槽から前記電解液を排出し、
前記電解液の排出後、前記第2のバルブを開き、前記第3電解液槽から前記電解液槽に前記電解液を供給することを特徴とする請求項に記載の金属空気電池。
The exchange mechanism is
Unlike the electrolyte bath, a third electrolyte bath containing the electrolyte,
A first valve for discharging the electrolyte contained in the electrolyte bath;
A second valve disposed in an electrolyte flow path connecting the electrolyte tank and the third electrolyte tank;
The controller is
Input the physical property value measured by the measurement unit as an input signal,
By the output signal calculated based on the input signal,
Open the first valve, drain the electrolyte from the electrolyte bath,
After draining of the electrolyte, the second opening of the valve, metal-air battery according to claim 3, wherein the supplying the electrolytic solution to the electrolytic tank from the third electrolytic solution tank.
前記制御部は、
前記計測部により計測された物性値を入力信号として入力し、前記入力信号に基づき算出した出力信号により、
前記供給機構から前記電解液槽に前記電解液、水、または電解質を供給することを特徴とする請求項に記載の金属空気電池。
The controller is
The physical property value measured by the measurement unit is input as an input signal, and the output signal calculated based on the input signal
The metal-air battery according to claim 3 , wherein the electrolytic solution, water, or an electrolyte is supplied from the supply mechanism to the electrolytic solution tank.
前記電析機構は、
第1電析用電極と、
前記第1電析用電極の対極である第2電析用電極と、
前記第1電析用電極と、前記第2電析用電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする請求項3に記載の金属空気電池。
The electrodeposition mechanism is
A first electrode for electrodeposition;
A second electrode for electrodeposition that is a counter electrode of the electrode for first electrodeposition;
4. The metal-air battery according to claim 3, further comprising a power supply unit that applies a voltage between the first electrode for electrodeposition and the electrode for second electrodeposition. 5.
前記第1電析用電極は、前記金属電極であることを特徴とする請求項に記載の金属空気電池。 The metal-air battery according to claim 8 , wherein the first electrode for electrodeposition is the metal electrode. 前記電解液槽は、第1電解液槽と第2電解液槽とを含み、
前記第1電解液槽と前記第2電解液槽は、電解液流路で接続され、
前記析出部は、前記第1電解液槽と前記第2電解液槽のどちらかに含まれ
前記制御部は、
前記計測部により計測された物性値を入力信号として入力し、
前記入力信号に基づき算出した出力信号により、
前記析出部から前記電極活物質の析出を促進するための物質を添加することを特徴する請求項に記載の金属空気電池。
The electrolyte bath includes a first electrolyte bath and a second electrolyte bath,
The first electrolyte bath and the second electrolyte bath are connected by an electrolyte flow path,
The deposition unit is included in either the first electrolytic solution tank of the second electrolytic tank,
The controller is
Input the physical property value measured by the measurement unit as an input signal,
By the output signal calculated based on the input signal,
The metal-air battery according to claim 4 , wherein a substance for promoting precipitation of the electrode active material is added from the precipitation part.
前記電極活物質の析出を促進するための物質が、前記電極活物質の金属酸化物、前記電極活物質の金属水酸化物、または多孔性物質であることを特徴とする請求項10に記載の金属空気電池。 Substance for promoting the deposition of the electrode active material, the metal oxide of the electrode active material, according to claim 10, wherein an electrode active material of a metal hydroxide or a porous material, Metal-air battery. 前記計測部は、前記第1電解液槽と第2電解液槽のそれぞれに配置されていることを特徴とする請求項10に記載の金属空気電池。 The metal-air battery according to claim 10 , wherein the measurement unit is disposed in each of the first electrolyte tank and the second electrolyte tank. 前記制御手段のうち、少なくとも前記スイッチと、前記析出促進機構とを備え、
前記制御部は、
前記計測部により計測された物性値が、所定の第1条件に該当するか否かを判定し、
前記所定の第1条件に該当する場合は、前記スイッチをONにし、
前記所定の第1条件に該当しない場合は、前記スイッチをOFFにする制御を行い、
さらに、前記所定の第1条件に該当しない、かつ、所定の第2条件に該当する場合は、前記析出促進機構を停止し、
前記所定の第1条件に該当しない、かつ、前記所定の第2条件に該当しない場合は、前記析出促進機構を始動し、
前記所定の第2条件は、前記物性値が予め定められた第2の所定の範囲内にあるか否かの条件であることを特徴とする請求項に記載の金属空気電池。
Of the control means, comprising at least the switch and the precipitation promoting mechanism,
The controller is
Determining whether the physical property value measured by the measuring unit meets a predetermined first condition;
If the predetermined first condition is met, turn on the switch,
If the predetermined first condition is not met, control is performed to turn off the switch,
Further, when the predetermined first condition is not met and the predetermined second condition is met, the precipitation promoting mechanism is stopped,
If the predetermined first condition is not met and the predetermined second condition is not met, the precipitation promoting mechanism is started ,
4. The metal-air battery according to claim 3 , wherein the predetermined second condition is a condition as to whether or not the physical property value is within a predetermined second predetermined range .
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