JPH03245472A

JPH03245472A - ２液性電池

Info

Publication number: JPH03245472A
Application number: JP2041784A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchida; 誠内田; Akira Miura; 三浦　晃; Koichi Yamasaka; 山坂　孝一; Akira Ota; 璋太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-11-01

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、正極及び負極の電解液として、それぞれ酸性
電解液及びアルカリ性電解液を、隔膜としてイオン交換
膜を用いた異なる２つの水溶液電解質を備えた電池に関
する。さらに詳しくは２つの電解液（以下２液性という
）を用いた１次電池、２次電池、レドックスフロー電池
、亜鉛塩素電池、亜鉛臭素電池、および燃料電池に関す
るものである。

従来の技術従来のほとんど全ての水溶液電解質を用いる電池は、酸
性の電解液とアルカリ性の電解液を長期安定的に隔離す
る膜を有していないため、酸性またはアルカリ性のどち
らかの性質を持つ電解質を、正極と負極の両極に共通し
て用いる構成を有していた。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記の従来の構成では、酸性またはアルカ
リ性のとちらかの電解液中での両極間の反応となるので
、酸性電解液中の反応とアルカリ性電解液中での反応と
を組み合わせて起電力を実用的なレベルで得ることはで
きなかった。また、酸素を活物質とする電極において、
活物質の供給源として空気と、アルカリ性の電解液とを
それぞれ用いた場合には、電解液中に炭酸化物の沈殿が
生じるという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、酸性電解
液中の電極反応とアルカリ性電解液中での電極反応とを
絹み合わせて起電力を得、従来よりも高性能な電池を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段この目的を達成するために本発明の電池は、正極及び負
極の電解液として、酸性電解液及びアルカリ性電解液を
用い、隔膜としてイオン交換膜を用いた構成を有してい
る。

作用この構成によって、イオン交換膜で酸性の電解液とアル
カリ性の電解液とを分離し、電解液どうしか直接接触し
て中和反応か起こることを防ぎ、イオン交換膜が陽イオ
ン交換膜の場合には水素イオンのみを、陰イオン交換膜
の場合は水酸イオンのみを透過させることによって、酸
性電解液中での電極反応とアルカリ性電解液中での電極
反応とを組み合わせることが可能となる。この組合せ方
の選定によっては後述する実施例にあげたように、従来
の同し電解液中での２極間の起電力よりも高い起電力を
得ることができる。

また上述した正極の活物質に酸素を用いた電極の例とし
て、従来のアルカリ電解液を用いた酸素−水素燃料電池
では、寿命特性を考慮して純酸素が用いられているが、
本発明の構成を採用し正極に硫酸電解液を用いることに
よって、正極の電位が上がることに加えて、電解液の炭
酸ガスによる劣化がなくなるため、酸化剤として空気を
用いることも可能になる等の効果がある。

実施例以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は本発明の実施例（１）〜（４）の電池に用いた
Ｈ型のガラス試験セルである。１１はイオン交換膜を示
す。本発明ではこのイオン交換膜にテトラフルオロエチ
レンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からな
る膜として、Ｎａｆｉｏｎｌｉ７　（ＤｕＰｏｎｔ社製
）及び、スチレンとビニルベンゼンとの共重合体からな
る膜として、セレミオンＣＭＥ　（旭硝子社製）を用い
た。

１２は正極の試験片、３は負極の試験片を示し、１４と
１５の電解液室にそれぞれ酸性とアルカリ性の電解液を
入れた。それぞれの電解液室には１６の攪拌子を入れ、
必要に応じて電解液の攪拌を行った。

（実施例１）第１図に示した試験セルにおいて、１２の正極としてペ
ースト式の二酸化鉛電極（反応面積３゜７５ｃｄ）、３
の負極として亜鉛板（反応面積９゜７５ＣＩ１１）それ
ぞれを用い、１１のイオン交換膜にＮａｆｉｏｎｌ１７
を用いた。１４．１５の電解液室にはそれぞれ硫酸（０
，５Ｍ／ｌ）、水酸化カリウム（１，０Ｍ／１）を注入
して、亜鉛−鉛電池を構成した例について説明する。

正極の二酸化鉛径における反応式は次のようになる。

■　ＰｂＯ２＋ＳＯ４−＋２ｅ−２ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２０・・・・　（１）この電極の標準
水素電極に対する電位は＋１．６８５Ｖである。

一方負極の亜鉛極における反応式は次のようになる。

θ　Ｚｎ＋２０Ｈ−：Ｚｎ　（ＯＨ）２　＋２ｅ−この
電極の標準水素電極に対する電位は−１，２４５Ｖであ
る。上の２式の左から右方向への反応が放電反応であり
、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．９３Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
安定に２．８０Ｖを示した。また第２図に、上限電圧３
．５Ｖ、下限電圧２．２■で、１０ｍＡの定電流で充放
電サイクル試験を行った結果を示した。第２図に示すよ
うに、放電では２４〜２・３Ｖの平坦な電位を示し、充
電時には３゜２〜３，４Ｖの平坦な電位を示した。また
、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下したが、本
実施例１では８５サイクルまでの充放電が可能であった
。また充放電サイクル試験後のイオン交換膜（Ｎａｆｉ
ｏｎｌ１７）にはなんら異状は認められなかった。酸化
鉛径も外観状は変化なかったが、亜鉛極にデンドライト
が生成し、亜鉛極側の電解液室の壁に、水酸化鉛が付着
していた。サイクル寿命の低下は亜鉛極に起因するもの
と考えられ、ｉｔ池の構成条件、電解液濃度、電極材料
の検討によりこれは容易に改善できると思われる。

イオン交換膜の界面では次のような水の分解反応が進行
していると推察できる。

１（２ｏ＝ｏＨ−＋）（＋　・・・・・・　（３）この
式の左から右方向への反応が放電反応であり、右から左
方向への反応か充電反応である。放電時には、膜の界面
で水が分解した水素イオンのみが選択的にイオン交換膜
を透過し、また充電時には、逆方向に透過した水素イオ
ンが亜鉛極で生成した水酸イオンと結合し、水を形成す
る。この様にイオン交換膜は２つの電解液の直接の中和
反応を阻止する。この効果によって、本発明の亜鉛−鉛
電池では、従来の水溶液系の電池にはない高い電圧２．
８Ｖを示し、上式の反応が安定に行われるため、充放電
が可能であることが明かとなった。

（実施例２）第１図に示した１２の正極として加圧成型した二酸化マ
ンガン電極（反応面積４．０ｃｄ）を用い、１３の負極
として亜鉛板（反応面ｆｉｌｏ、Ｏｄ）を用いた。１４
の正極電解液室には電解二酸化マンガンの電解浴に用い
られる硫酸マンガン（０，５Ｍ／ｌ）と硫酸（０，５Ｍ
／ｌ）との混合溶液を注入し、１５の負極電解液室には
３０重量％の水酸化カリウム水溶液を注入した。その他
は実施例１と同じ部材を用いて亜鉛−二酸化マンガン電
池を構成した例について説明する。

二酸化マンガン極における反応式は次のようになる。

■　ＭｎＯ２＋４１（＋　＋’；！ｅ−２Ｍｎ２＋＋２
Ｈ２０・・・・　（４）この電極の標準水素電極に対する電位は＋１．２３Ｖで
ある。

一方亜鉛極における反応式は次のようになる。

ｅ　　Ｚｎ＋２０Ｈ−＝Ｚｎ　（ＯＨ）２　＋２ｅ−・・・　（５）この電極の
標準水素電極に対する電位は−１，２４５Ｖである。上
の２式の左から右方向への反応が放電反応であり、右か
ら左方向への反応か充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．４７５Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
安定に２．４０Ｖを示した。また第３図に、上限電圧３
．２Ｖ、下限電圧１．６Ｖで、１０ｍＡの定電流のよる
充放電サイクル試験を行った結果を示した。第３図に示
すように、放電では２．０〜１．９ｖの平坦な電位を示
し、充電時には２７〜２．９Ｖの平坦な電位を示した。

また、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下したが
、本実施例２では１０サイクルの充放電が可能であった
。

（実施例３）第１図に示した１２の正極としてペースト式の二酸化鉛
電極（反応面積４．　０ｃｎｆ）を用い、１３の負極に
は、例えばＭｍＮｉ５からなる水素吸蔵合金を少量の結
着剤を加えて成型した電極（反応面積４．０ｃｉ）を用
いた。１４．１５の電解液室にはそれぞれ３５重量％の
硫酸と、３０重量％の水酸化カリウムとをそれぞれ注入
した。その他は実施例１と同じ部材を用いて水素−鉛電
池を構成した例について説明する。

二酸化鉛径における反応式は次のようになる。

ＯＰｂＯ２＋ＳＯ＋−＋２ｅ−＝ＰｂＳＯ＋　＋２Ｔ（２０・・・・　（６）この電極の
標準水素電極に対する電位は＋１．６８５Ｖである。

一方水素吸蔵合金極における反応式は次のようになる。

θ　ＭＨｘ＋＋　＋ＯＨ−２ＭＨｘ　＋Ｈ２０＋ｅ−（
７）この電極の標準水素電極に対する電位は−０，８２８５
Ｖである。上の２式の左から右方向への反応が放電反応
であり、右から左方向への反応が充電反応である。　こ
の二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２．
５１Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
安定に２．４５Ｖを示した。また第４図に、上限電圧３
．ＯＶ、下限電圧２．ＯＶで、２０ｍＡの定電流充放電
サイクル試験を行った結果を示した。第４図に示すよう
に、放電では２．３〜２．２■の平坦な電位を示し、充
電時には２゜７〜２．８ｖの平坦な電位を示した。また
、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下したが、本
実施例３では１３サイクルの充放電が可能であった。

（実施例４）第１図に示した１２の正極としてペースト式の二酸化鉛
電極（反応面積４．　０ｃｎｌ）を、１３の負極にはペ
ースト式のカドミウム電極（反応面積４．０ｃｄ）をそ
れぞれ用いた。また１４．１５の電解液室にそれぞれ３
５重量％の硫酸、３０重量％の水酸化カリウムを注入し
、その他は実施例１と同じとしてカドミウム−鉛電池を
構成した。

ここで二酸化鉛径における反応式は次のようになる。

■　ＰｂＯ２＋ＳＯ４−＋２ｅ−：ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２０・・・・　（８）この電極の標準
水素電極に対する電位は＋１６８５Ｖである。

一方カドミウム電極における反応式は次のようになる。

ｅ　　Ｃｄ＋２０Ｈ−＝Ｃｃｌ　（○Ｈ）２＋２６−（
９）この電極の標準水素電極に対する電位は−０，８２５Ｖ
である。上の２式の左から右方向への反応が放電反応で
あり、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．５１Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
はぼ安定に２．４５Ｖを示した。また第５図に、上限電
圧３．ＯＶ、下限電圧２．４ｖで、２０ｍＡの定電流で
充放電サイクル試験を行った結果を示した。第５図に示
すように、放電では２．３〜２．２Ｖの平坦な電位を示
し、充電時には２７〜２．８Ｖの平坦な電位を示した。

また、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下したが
、本実施例４では９５サイクルまでの充放電が可能であ
った。

以上の実施例２〜４においてもイオン交換膜の界面では
水の分解反応が起きていた。従って実施例１と同様の正
、負極間に大きな電位差を期待できることによって、従
来のマンガン乾電池、酸化銀電池、水銀電池等の電池電
圧が１．３〜１．７Ｖの１次電池やニッケルカドミウム
電池、ニッケル亜鉛電池、鉛蓄電池等の電池電圧１．２
〜２゜０ｖの２次電池等の水溶液系電池では得られなか
った高い電圧２．４〜２．５Ｖを取り出すことが可能と
なった。

（実施例５）本発明の電池構成をレドックスフロ＝Ｒｅｄ。

ｘ　（Ｒｅｄｕｃｔ　１ｏｎ−Ｏｘｉｄａｔ　ｉｏｎ）
Ｆｌｏｗ電池に応用した例について示す。

第６図は本発明の実施例のレドックスフロー電池に用い
たガラス製試験セルである。図中２１は陽イオン交換膜
を示す。本発明ではこのイオン交換膜にテトラフルオロ
エチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体か
らなる膜として、Ｎａｆ　１ｏｎｌ１７　（ＤｕＰｏｎ
ｔ社製）を、スチレンとビニルベンゼンとの共重合体か
らなる膜として、セレミオンＣＭＥ（旭硝子社製）を用
いた。２２は正極、２３は負極を示し、それぞれカーボ
ン製多孔電極を用いた。酸化状態の金属イオン（Ｆ　ｅ
：＋＋）ＬＭ／ｌを含む酸性電解液を一方のタンク２６
から、還元状態の金属イオン（Ｃｒ（ＣＮａ）　４−）
　Ｉ　Ｍ／　Ｉを含むアルカリ性電解液を別のタンク２
７から、おのおの電池の正極室２４と負極室２５に送り
こんで放電した。充電は２８．２９のタンクからこれと
逆の操作で電解液を供給して行った。酸性電解液には硫
酸（ＩＭ／ｌ）を用い、アルカリ性電解液には水酸化カ
リウム（２Ｍ／Ｉ）を用いた。

正極での反応は次式のようになる。

■　Ｆｅ３＋＋ｅ−；Ｆｅ２＋・・・・・　（１０）こ
の正極の標準水素電極に対する電位は＋０．７７１Ｖで
ある。

一方負極における反応式は次のようになる。

○　　［Ｃｒ　　（ＣＮ）　６　］　　４−”：［Ｃｒ
　　（ＣＮ）　ａ　　］　　３−＋ｅ（１１）この負極の標準水素電極に対する電位は−１，２８Ｖで
ある。上の２式の左から右方向への反応が放電反応であ
り、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．０５Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
はぼ安定に１．９０Ｖを示した。また第７図に、１０ｍ
Ａ／ｃｄの定電流で充放電試験を行った結果を示した。

第７図に示すように、放電では１７６Ｖの平坦な電位を
示し、充電時には２．２１Ｖの平坦な電位を示した。ま
た、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下したが、
本実施例では２０サイクル以上の充放電が可能であった
。　比較のため検討した従来の塩化鉄と塩化クロムを用
いたレドックスフロー電池は、主に！酸あるいは塩酸を
電解液に用いている。

この電池の正極での反応は次式のようになる。

■　Ｆｅ３＋＋ｅ−＝Ｆｅ２＋・・・・・　（１２）こ
の電極の標準水素電極に対する電位は＋０．７７１Ｖで
ある。

一方負極における反応式は次のようになる。

○　Ｃｒ２＋；Ｃｒ３＋＋ｅ−・・・・・　（１３）こ
の電極の標準水素電極に対する電位は一０４０８Ｖであ
る。上の２式の左から右方向への反応が放電反応であり
、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は１
．１７９Ｖである。

本発明の構成に従い、本実施例のように負極の電解液を
酸性電解液からアルカリ性の水酸化カリウムに換え、か
つシアン化クロムの反応を用いることによって、従来の
酸性電解液のみを用いるレドックスフロー電池よりも、
かなり高い電圧のレドックスフロー電池を構成すること
が可能となった。

（実施例６）本発明の電池構成を亜鉛塩素電池に応用した例について
示す。

第８図はこの実施例の亜鉛塩素電池に用いたガラス製試
験セルである。３１は陽イオン交換膜を示す。本発明で
はこのイオン交換膜としてスチレンとビニルベンゼンと
の共重合体からなる膜として、セレミオンＣＭＥ　（旭
硝子社製）を用いた。

３２は正極を示し、ルテニウムオキサイドを触媒とする
多孔性のチタン板を用いた。３３は負極を示し、高密度
多孔性炭素電極を用いた。ｐＨ１〜３の塩化亜鉛水溶液
または塩酸からなる酸性電解液を一方のタンク３８から
、ジンケートイオン（Ｚ　ｎ　（ＯＨ）　４２−）を含
む３０重量％のＫＯＨより成るアルカリ性電解液を別の
タンク３９から、おのおの電池の正極電解液室３６と負
極電解液室３７に循環させた。塩素ガスはガスタンク３
４からガス通路によりガス導入口３５へ引き出し、多孔
性の電極３２の内部を通るように導入し、余分な塩素ガ
スはふたたびガスタンク３４に戻した。充電時には、酸
性電解液の分解で発生する塩素ガスを同じガスタンク３
４に回収した。

正極での反応は次式のようになる。

■　ＣＩ２＋２ｅ−＝２Ｃ，ｌ−・・・　（１４）この
電極の標準水素電極に対する電位は＋１．４０Ｖである
。

一方負極における反応式は次のようになる。

θ　Ｚｎ＋２０Ｈ−２Ｚｎ　（ＯＲ）２　＋２ｅ・・　
（１５）この電極の標準水素電極に対する電位は−１，２５Ｖで
ある。上の２式の左から右方向への反応が放電反応であ
り、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．６５Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
はぼ安定に２．６０Ｖを示した。また第９図に、１０ｍ
Ａ／ｃｄの定電流で充放電試験を行った結果を示した。

第９図に示すように、放電では約２．３０Ｖの平坦な電
位を示し、充電時には約２．９０Ｖの平坦な電位を示し
た。また、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低下し
たが、本実施例では１０サイクル以上の充放電が可能で
あ一〕た。

比較例として従来の亜鉛塩素電池は負極電解液として塩
化亜鉛水溶液を用いている。従って、負極における反応
式は次のようになる。

ｅ　　Ｚｎ：Ｚｎ：＋＋２ｅ−−−・・・　（１６）こ
の電極の標準水素電極に対する電位は一〇、７６３Ｖで
ある。上式の左から右方向への反応が放電反応であり、
右から左方向への反応が充電反応である。

一方、正極の反応は本発明の場合と同じであるので、そ
の二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２．
１６Ｖとなる。

本発明の構成に従い、本実施例のように負極の電解液を
酸性からアルカリ性の水酸化カリウムに換え、かつジン
ケートイオンの反応を用いることによって、従来の塩化
亜鉛電解液のみを単独で用いる亜鉛塩素電池よりもかな
り高い電圧の電池を構成することが可能となった。

（実施例７）本発明の電池構成を亜鉛臭素電池に応用した例について
示す。

試験セルは第８図に示したセルを応用し、正極電解液を
、塩化亜鉛から臭化亜鉛を主とする酸性水溶液（ｐＨ１
〜３）に換え、反応ガスである塩素ガスを臭素ガスに換
えた。また、イオン交換膜はテトラフルオロエチレンと
パーフルオロビニルエーテルとの共重合体からなる膜と
して、Ｎａｆｉｏｎｌ１７　（ＤｕＰｏｎｔ社製）を使
用した。

正極での反応は次式のようになる。

■　Ｂｒ２＋２ｅ−２２Ｂｒ−・・・　（１７）この電
極の標準水素電極に対する電位は＋１．０６Ｖである。

一方負極における反応式は次のようになる。

（）　　Ｚｎ＋２０Ｈ−：Ｚｎ　（ＯＨ）２　＋２ｅ−
（１８）この電極の標準水素電極に対する電位は−１，２５Ｖで
ある。上の２式の左から右方向への反応か放電反応であ
り、右から左方向への反応が充電反応である。

この二つの電極により構成した電池の理論電池電圧は２
．３１Ｖである。

この電池の常温における開回路電圧を測定したところ、
はぼ安定に２．２５Ｖを示した。また第１０図に、１０
ｍＡ／ｃ＋／の定電流で充放電試験を行った結果を示し
た。第１０図に示すように、放電では約２００■の平坦
な電位を示し、充電時には約２．６０Ｖの平坦な電位を
示した。また、充放電をくり返すごとに徐々に容量は低
下したが、本実施例７では１０サイクル以上の充放電が
可能であった。

比較例として従来の亜鉛臭素電池は負極電解液として臭
化亜鉛水溶液を用いている。従って、負極における反応
式は次のようになる。

Ｑ　　Ｚｎ＝Ｚｎ：＋＋２ｅ−−・　・　（１９）この
電極の標準水素電極に対する電位は一〇、７６３Ｖであ
る。上式の左から右方向への反応が放電反応であり、右
から左方向への反応が充電反応である。

正極の反応は本発明の場合と同じであるので、その二つ
の電極により構成した電池の理論電池電圧は１．８３Ｖ
となる。

本発明の構成に従い、本実施例のように負極の電解液を
酸性からアルカリ性の水酸化カリウムに換え、かつジン
ケートイオンの反応を用いることによって、従来の塩化
亜鉛電解液を単独で用いる亜鉛臭素電池よりもかなり高
い電圧の電池を構成することが可能となった。

（実施例８）本発明の電池構成を酸素水素燃料電池に応用した例につ
いて示す。

第１１図はこの実施例の燃料電池に用いたアクリル製試
験セルである。図中４１は陽イオン交換膜を示し、本発
明ではスチレンとビニルベンゼンとの共重合体からなる
膜として、セレミオンＣＭＥ（旭硝子社製）を用いた。

４２は正極、４３は負極を示し、ともに白金触媒を担持
したカーボン製の多孔電極板を用いた。空気を空気室入
口４６から、水素を燃料室人口４７から、それぞれ電極
に、導入した。正極電解液室４４には酸性の電解液とし
て、２０重量％の硫酸を注入し、負極電解液室４５には
アルカリ性電解液として３５重量％の水酸化カリウムを
注入した。

正極での反応は次式のようになる。

■　ｏ２＋４Ｈ＋　＋ｅ−→２Ｈ２０−（２０）この電
極の標準水素電極に対する電位は＋１゜２２９Ｖである
。

一方負極における反応式は次のようになる。

○　Ｈ２＋２０Ｈ−→２１−１４！　Ｏ＋２ｅ（２１）この電極の標準水素電極に対する電位は−０，８２８５
■である。この二つの電極により構成した電池の理論電
池電圧は２．０５７５Ｖである。

従来のアルカリ性電解液を用いた燃料電池の場合には、
正極での反応は次式のようになる。

■　０２＋２Ｈ２０＋４ｅ−−＋４０Ｈ（２２）この電極の標準水素電極に対する電位は＋０４０１Ｖで
ある。但し、この反応は一段で進むのではなく、０２　＋Ｈ２０＋２ｅ−→０２Ｈ−＋０）−Ｉ（２３）で生成する過酸化水素イオンを速やかに分解する触媒が
あると、０２Ｈ−→ＯＨ−＋　１／２０２・・・　（２４）の反
応が進み、上式のようにまとめられる。この電池の理論
電池電圧は１．２２９Ｖであるが、実際には上述の過程
を経ることもあって、開回路電圧は、１．１Ｖ程度以下
である。

本発明の燃料電池及び従来のアルカリ電解液を用いた燃
料電池について、６０℃で試験したときの電流−電圧特
性を第１２図に示した。

本発明の燃料電池の特性（曲線Ａ）では、開回路電圧は
１．８５Ｖを示し、電流密度２００ｍＡ／ｃａｌにおけ
る電池電圧は、１．５０Ｖを示した。

一方、従来の燃料電池の特性（曲線Ｂ）では、開回路電
圧は１．０５Ｖを示し、電流密度２００ｍＡ／ｄにおけ
る電池電圧は、０．７５Ｖを示した。

以上のように、本発明の電池構成を採ることによって、
従来のアルカリ電解液を単独で用いた燃料電池よりも高
い電圧が得られることが明らかとなった。また、空気中
の炭酸ガスによる正極側電解液の汚染劣化も見られなか
った。

なお、本発明の電池構成を取ることによる効果は、実施
例で述べたような正極及び負極の組み合わせに限られた
ものではなく、種々の組合せが可能であることは言うま
でもない。

また、実施例ではイオン交換膜の例として、テトラフル
オロエチレンとバーフルオロビニルエルチルとの共重合
体からなる膜の場合は、Ｎａｆｉｏｎｌ１７　（ＤｕＰ
ｏｎｔ社製）を、スチレンとビニルベンゼンとの共重合
体からなる膜の場合は、セレミオンＣＭＥ　（旭硝子社
製）を用いたが、これらは電池特性でほとんど同等の結
果を示したので、どちらか一方の結果を記載した。

さらに、本実施例には２次電池、レドックスフロー電池
、亜鉛塩素電池、亜鉛臭素電池、燃料電池について記載
したが、酸とアルカリの異なった２種類の電解液を用い
る１次電池においても効果が得られることは明らかであ
る。

発明の効果以上のように本発明は正極及び負極の電解液として、酸
性電解液及びアルカリ性電解液をそれぞれ用い、隔膜と
してイオン交換膜を用いたことを特徴とする。これによ
り、酸性電解液中の電極反応とアルカリ性電解液中での
電極反応とを独立して達成できるため、大きな電極電位
差を期待でき、従来のような１種の電解液を用いた１液
性の電池よりも高い起電力を持つ高性能な電池を提供で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１〜４の電池の構成図、第２図
は本発明の実施例１の充放電特性の図、第３図は本発明
の実施例２の充放電特性の図、第４図は本発明の実施例
３の充放電特性の図、第５図は本発明の実施例４の充放
電特性の図、第６図は本発明の実施例５の電池の構成図
、第７図は本発明の実施例５の充放電特性の図、第８図
は本発明の実施例６．７の電池の構成図、第９図は本発
明の実施例６の充放電特性の図、第１０図は本発明の実
施例７の充放電特性の図、第１１図は本発明の実施例８
の電池の構成図、第１２図は本発明の実施例８の電流−
電圧特性の図である。１１．２１．３１．４１・・・イオン交換膜、１２．２
２．３２．４２・　・正極、１３．２３．３３．４３・・・負極、１６・・・攪拌子、２４・・・正極室、２５・・・負極
室、２６．２８．３８・　・正極タンク、２７．２９．３９・・・負極タンク、１４．３６．４４・・・正極電解液室、１５．３７．４
５・・・負極電解液室、３４・・・ガスタンク、３５・
・・ガス導入口、４６・　・空気室入口、４７・・・燃
料室入口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正極及び負極と、正極用電解液として酸性電解液
を、負極用電解液としてアルカリ性電解液を備え、前記
電解液の隔膜としてイオン交換膜を用いたことを特徴と
する２液性電池。
（２）上記イオン交換膜として、テトラフルオロエチレ
ンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からなる
膜を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の２液性電池。
（３）上記イオン交換膜として、スチレンとビニルベン
ゼンとの共重合体からなる膜を用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の２液性電池。
（４）上記正極として二酸化鉛を、負極として亜鉛をそ
れぞれ用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の２液性電池。
（５）上記正極として、二酸化マンガンを、負極として
亜鉛をそれぞれ用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の２液性電池。
（６）上記正極として二酸化鉛を、負極として水素吸蔵
合金をそれぞれ用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の２液性電池。
（７）上記正極として二酸化鉛を、負極としてカドミウ
ムをそれぞれ用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の２液性電池。
（８）正極及び負極と、正極用電解液として酸性電解液
を、負極用電解液としてアルカリ性電解液をそれぞれ用
い、隔膜としてイオン交換膜を用いレドックス反応を呈
することを特徴とする２液性電池。
（９）上記正極及び負極として多孔性の炭素電極を用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の２液性
電池。
（１０）上記イオン交換膜として、テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からな
る膜を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記
載の２液性電池。
（１１）上記イオン交換膜として、スチレンとビニルベ
ンゼンとの共重合体からなる膜を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第８項記載の２液性電池。
（１２）上記正極の活物質として鉄を、負極の活物質と
してシアン化クロムをそれぞれ用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第８項記載の２液性電池電池。
（１３）正極および負極と、塩素からなる正極活物質と
、亜鉛からなる負極活物質と、正極用電解液として酸性
電解液を、負極用電解液としてアルカリ性電解液をそれ
ぞれ備え、隔膜としてイオン交換膜を用いたことを特徴
とする２液性電池。
（１４）上記イオン交換膜として、テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からな
る膜を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１３項
記載の２液性電池。
（１５）上記イオン交換膜として、スチレンとビニルベ
ンゼンとの共重合体からなる膜を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１３項記載の２液性電池。
（１６）正極が触媒を備えた耐食性金属の多孔体であり
、負極が多孔性炭素電極からなる特許請求の範囲第１３
項記載の２液性電池。
（１７）正極および負極と、臭素からなる正極活物質と
、亜鉛からなる負極活物質と、正極用電解液として酸性
電解液を、負極用電解液としてアルカリ性電解液をそれ
ぞれ備え、隔膜としてイオン交換膜を用いたことを特徴
とする２液性電池。
（１８）上記イオン交換膜として、テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からな
る膜を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１７項
記載の２液性電池。
（１９）上記イオン交換膜として、スチレンとビニルベ
ンゼンとの共重合体からなる膜を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１７項記載の２液性電池。
（２０）正極及び負極と、酸素からなる正極活物質と、
水素からなる負極活物質と、正極用電解液として酸性電
解液を、負極用電解液としてアルカリ性電解液をそれぞ
れ備え、隔膜としてイオン交換膜を用いたことを特徴と
する２液性電池。
（２１）上記イオン交換膜として、テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からな
る膜を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第２０項
記載の２液性電池。
（２２）上記イオン交換膜として、スチレンとビニルベ
ンゼンとの共重合体からなる膜を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第２０項記載の２液性電池。