JPH0224977A

JPH0224977A - 亜鉛−塩素電池

Info

Publication number: JPH0224977A
Application number: JP63171819A
Authority: JP
Inventors: Shunji Shimizu; 清水　俊二; Toshiaki Yabumoto; 薮本　俊昭
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1990-01-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は亜鉛−塩素電池に関し、特に電池充電時に効率
よく、しかも安定して塩素ガスを塩素吸収液槽に貯蔵し
、放電時には迅速にかつ多量に電解液に塩素を供給でき
るようにしたものでおる。

〔従来の技術〕

通常、亜鉛−塩素電池は塩化亜鉛を主成分にした水溶液
をＮ解液とした二次電池でおり、その構造及び運転方法
は第２図に示すように正極と負極とを対設した電極部（
３）に電解液槽（１）から電解液（Ａ）を電解液ポンプ
（２）により循環させておく。

そして電池の充電時には、この電解液（Ａ）を電極部（
３）内で電気分解することにより負極に金属亜鉛を電析
させ、正極に塩素ガスを発生させて該塩素ガスをガスポ
ンプ（１２）により塩素吸収液槽（以下吸収槽と記す）
（４）内の上部気相部（１３）に送り、ざらに該気相部
（１３）から気液接触容器（９）へ送る。一方充電時吸
収槽（１３）内に設けられている内部熱交換器（１８ａ
）に冷凍機（１４）から冷媒を循環させることにより冷
却されている塩素吸収液（以下吸収液と記す）（Ｂ）を
吸収液ポンプ（５）により気液接触容器（９）に循環さ
せてあり、該気液接触容器（９）内で塩素ガスと吸収液
（Ｂ）とを接触させて塩素ガスを該吸収液（Ｂ）に吸収
させている。

次に放電時には塩素を貯蔵している吸収液（Ｂ）を吸収
槽（４）内に設けた内部熱交換器（１８ｂ）に電解液（
Ａ）を循環させることにより加熱して、この吸収液（Ｂ
）を気液接触容器（９）に循環させて、該容器（９）内
で塩素ガスを発生させて、電解液槽（１）の電解液（Ａ
）中に吹き込んでこれに溶解させ、ざらに該電解液（Ａ
）を液ポンプ（２）により電極部（３）へ送り、負極で
充電時に電析した亜鉛を電解液（Ａ）中に溶解させ、同
時に正極では電解液（Ａ）中の塩素を塩素イオンにして
負極で溶解した亜鉛イオンと共に塩化亜鉛として電解液
（Ａ）に戻し、このときに電気エネルギーを得ている。

このような電池において吸収液としては従来水を用い充
電時には塩素ガスを塩素水和物として貯蔵する方法、ま
たはへキザクロルブタジエンや四塩化炭素等の塩素ガス
を吸収し易い有機溶剤を用いて貯蔵する方法等が採用さ
れている。

そしてこれらいずれの方法でも電池の充電時には吸収液
単位体積当りの貯蔵量を増加させるため、塩素溶解度の
観点から上記のように吸収槽内に内部熱交換器を設け、
これにより吸収液を冷却して使用しており、また放電時
においても内部熱交換器により吸収液を加熱して塩素ガ
スの発生を促進していた。

（発明が解決しようとする課題〕しかしこのような内部熱交換器を用いた場合、電池出力
の小さい電池では何ら問題はなかったが、電池出力の大
きい例えば６０ｋＷ以上の電池においては次のような不
具合が発生した。

即ち内部熱交換器法においては吸収液との接触面積が限
定されるため、特に放電時に急激に吸収液の温度を上昇
させることが難しく、その結果、短時間で多量の塩素ガ
スを発生させることができない。従って大容量電池によ
る放電時には電池電圧の低下が顕著に起こり、安定して
電池を運転することが極めて困難となった。

そこで、熱交換器を吸収液を循環する管路に設けること
も実施したが、このように単に熱交換器を吸収槽の外部
に設置するだけでは十分な効果は得られなかった。

（課題を解決するための手段）本発明はこれに鑑み種々検討の結果、大容量電池におい
ても放電時に十分な塩素を発生させることができる亜鉛
−塩素電池を開発したものである。

即ち本発明は、電極部に電解液槽から電解液を循環し、
気液接触容器に塩素吸収液槽から塩素吸収液を循環し、
充電時に電極部で発生する塩素を気液接触容器に送って
冷却した塩素吸収液と接触させて吸収させ、放電時に気
液接触容器に加熱した塩素吸収液を送って発生させた塩
素を電解液槽中の電解液に供給する亜鉛−塩素電池にお
いて、塩素吸収液槽から気液接触容器へ塩素吸収液を供
給する管路にバルブを設け、該バルブの手前から管路を
分岐して気液接触容器へ至る分岐管を設け、該分岐管に
内部ヒーターを有する塩素吸収液補助槽を設け、放電時
の定常運転の際には上記バルブを開けて加熱した塩素吸
収液を直接気液接触容器へ供給し、放電時の高負荷率運
転の際には上記バルブを閉じることにより、加熱した塩
素吸収液を塩素吸収）々補助槽へ送り、内部ヒーターに
よりさらに加熱して気液接触容器へ供給することを特徴
とするものであり、塩素吸収液槽から気液接触容器へ塩
素吸収液を供給する管路の分岐管を設けた箇所より手前
に塩素吸収液を冷却または加熱する外部熱交換器を取付
けるのは有効である。

（作　用）このように吸収槽から気液接触容器へ吸収液を供給する
管路を分岐した分岐管に塩素吸収液補助槽（以下補助槽
と記す）を設けるのは放電時の高負荷率運転の際または
充電途中から放電運転に切り換える際等のように急速に
多量の塩素ガスを吸収液から発生させなければならない
ときに、吸収槽で加熱された吸収液を直ちに気液接触容
器へ送らずにいったん補助槽へ送り、該補助槽の内部ヒ
ーターでさらに加熱してから気液接触容器へ送ることに
より、より迅速で多量の塩素を発生させることができる
からである。

このとき補助槽内の吸収液の温度は吸収槽内の温度より
も５〜１０℃高く保持するのが適当である。

また補助槽の取付高さは気液接触容器の上方に設置して
補助槽で加熱された吸収液が補助槽から自然落下して気
液接触容器を通り、吸収槽に戻る構成とするのが良く、
ざらに補助槽の容積は特に制限するものではないが吸収
槽の約１７１０が望ましい。

また吸収槽から気液接触容器へ吸収液を供給する管路に
外部熱交換器を設けるのは、従来の内部熱交換器に比べ
て極めて効率良く、かつ非常に短時間のうちに吸収液を
加熱または冷却することができるので塩素発生量及び吸
収量を自由にコントロールすることができるからでおる
。

また外部熱交換器の材質は吸収液に対して耐食性の強い
ものであれば良く、例えば金属タンタル管、金属ニオブ
管またはＰＴＦＥ被覆鋼管等が使用できる。さらにこの
外部熱交換器の表面積は内部流路を長くすること等によ
りできるだけ大きくした方がより有効である。

なおこの場合補助槽で吸収液を加熱する温度は外部熱交
換器の出口部での温度より５〜１０℃高温にするのが良
い。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を説明する。

第１図に示すように電解液（Ａ）を貯蔵した電解液槽（
１）から電解液ポンプ（２）により電解液（Ａ）を電極
部（３）へ循環させ、また吸収液（Ｂ）を貯蔵した吸収
槽（４）から該吸収液（Ｂ）を吸収液ポンプ（５）によ
り金属タンタル管製の外部熱交換器（６）へ送り、ざら
に該熱交換器（６）を通過した後３つに分岐した。即ち
そのうちの１つは自動バルブＡ（７）を経て直接吸収槽
（４）に戻る経路、他の１つは自動バルブＢ（８）を経
た後気液接触容器（９）を通って吸収槽（４）に戻る経
路及びざらに他の１つはヒーターを内蔵した補助槽（１
０）へ供給した後自動バルブＣ（１１）を経て気液接触
容器（９）を通り吸収槽（４）に戻る経路である。そし
てさらに電池充電時に電極部（３）で発生した塩素ガス
をガスポンプ（１２）により吸収槽（４）内の上部の気
相部（１３）を通して気液接触容器（９）へ送る経路と
電池放電時に気液接触容器（９）内で吸収液（ＩＩ）か
ら発生した塩素を電解液槽（１）内の電解液（Ａ）に供
給する経路を設けた。また外部熱交換器（６）で吸収液
（Ｂ）を冷却する際には冷凍１（１４）で冷却された熱
媒体を自動バルブＤ　（１５）を介して外部熱交換器（
６）に循環させ、吸収液（Ｂ）を加熱する際には電解液
槽（１）内に設けた電解液槽内熱交換器（１６）と外部
熱交換器（６）とを自動バルブＥ　（１７）を介して連
通して上記熱媒体を循環して行なう。

上記亜鉛−塩素電池においてはさらに補助槽（１０）の
内容積は吸収槽（４）の１７１０とし、その設置位置は
気液接触容器の上方に取付けた。そして該気液接触容器
（６）の構造は気液混合及び気液分離し易いものでおれ
ばどのようなものでもよいが、例えば吸収塔等を使用し
、塩素ガスと吸収液の流れの方向は向流とした。また吸
収塔内の充填物は耐塩素性、耐吸収液性のものならばい
ずれでもよいが、本実施例ではＰＶＤＦカスケードミニ
リングを用いた。ざらに気液接触容器（９）の位置はど
こでもよいが外部熱交換器（６）の直接が良い。また吸
収液（Ｂ）としては塩素に対する溶解度が高く、溶剤の
蒸気圧が低いものならば良く、特にヘキサクロルブタジ
ェン等を用いた。

コ（Ｄ　Ｊ：　ウ’）　構成（７）　６０ｋｗ容１　（
１２００Ａ、　５０Ｖ　）の亜鉛−塩素電池を製作し、
電解液として２ｍｏｌ／ＩＺｎＣＪ！ｚ　＋２ｍｏｌ／
ＩＫＣｊ！＋４ｍｏｌ＃！ＮａＣ１，ｐＨ＝１の組成の
液を用い６時間づつの充放電試験を実施した。なお運転
は充電電力８０ｋＷ、放電電力６０ｋＷの定電力運転で
行なった。

上記電池の運転において吸収液（Ｂ）から塩素ガスを発
生させたり溶解させたりする必要がないときには自動バ
ルブＡ（７）を開けて吸収液（Ｂ）は気液接触容器（９
）を経由させずに循環させる。次に通常充電時には自動
バルブＡ（７）は閉じ、自動バルブＢ（８）を開は吸収
液（Ｂ）を気液接触容器（９）に循環させておき、さら
に自動バルブＥ　（１７）を閉じ、自動、バルブＤ　（
１５）を開けて冷凍機（１４）から冷却された熱媒体を
外部熱交換器（６）に循環して吸収液ＣＢ）を冷却する
。冷却された吸収液（Ｂ）は気液接触容器（９）内を流
下する間に該容器（９）に送られてくる塩素ガスと接触
してこれを吸収して貯蔵する。

一方、通常の放電時には上記と同様に吸収液（Ｂ）を気
液接触容器（９）に循環させておき、自動バルブＤ　（
１５）を閉じ自動バルブＥ　（１７）を開けて電解液槽
内熱交換器（１６）で加温された熱媒体を外部熱交換器
（６）に循環して吸収液（Ｂ）を加温し、気液接触容器
（９）内で塩素ガスを発生させて電解液槽（１）に送る
が、放電末期には電流値が増加するので塩素発生量も余
裕を含めこれに対応させるため、自動バルブＡ（７）及
びＢ（８）は閉じ自動バルブＣ（１１）を開けて吸収液
（８）を補助槽（１０）へ送った後気液接触容器（９）
に流下させて塩素ガスの発生を促進させた。なお補助槽
（１０）内の温度は外部熱交換器（６）の出口部の温度
より５℃高く保持した。

このような運転を行なった結果、放電末期においても非
常に安定した運転が可能となった。

またこのときの電池の直流エネルギー効率としては電圧
効率９０．４％、電流効率８６．７％及びエネルギー効
率７８．４％の高い値を得た。

（発明の効果〕このように本発明によれば大容量の亜鉛−塩素電池の運
転においても特に放電時に塩素ガスが急速かつ多量に供
給できるので非常に安定した運転ができ、しかも高い電
池効率が得られる等工業上顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
例を示す構成図である。１・・・電解液槽２・・・電解液ポンプ３・・・電極部４・・・塩素吸収液槽５・・・吸収液ポンプ６・・・外部熱交換器７・・・自動バルブ八８・・・自動バルブＢ９・・・気液接触容器１０・・・塩素吸収液補助槽１１・・・自動バルブＣ１２・・・ガスポンプ１３・・・気相部１４・・・冷凍機１５・・・自動バルブＤ１６・・・電解液槽内熱交換器１７・・・自動バルブＥ１８ａ、　１８ｂ・・・内部熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極部に電解液槽から電解液を循環し、気液接触
容器に塩素吸収液槽から塩素吸収液を循環し、充電時に
電極部で発生する塩素を気液接触容器に送つて冷却した
塩素吸収液と接触させて吸収させ、放電時に気液接触容
器に加熱した塩素吸収液を送つて発生させた塩素を電解
液槽中の電解液に供給する亜鉛−塩素電池において、塩
素吸収液槽から気液接触容器へ塩素吸収液を供給する管
路にバルブを設け、該バルブの手前から管路を分岐して
気液接触容器へ至る分岐管を設け、該分岐管に内部ヒー
ターを有する塩素吸収液補助槽を設け、放電時の定常運
転の際には上記バルブを開けて加熱した塩素吸収液を直
接気液接触容器へ供給し、放電時の高負荷率運転の際に
は上記バルブを閉じることにより、加熱した塩素吸収液
を塩素吸収液補助槽へ送り、内部ヒーターによりさらに
加熱して気液接触容器へ供給することを特徴とする亜鉛
−塩素電池。
（２）塩素吸収液槽から気液接触容器へ塩素吸収液を供
給する管路の分岐管を設けた箇所より手前に塩素吸収液
を冷却または加熱する外部熱交換器を取付けた請求項（
１）記載の亜鉛−塩素電池。