JPH04101358A - Double fluid cell - Google Patents

Double fluid cell

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JPH04101358A
JPH04101358A JP2219299A JP21929990A JPH04101358A JP H04101358 A JPH04101358 A JP H04101358A JP 2219299 A JP2219299 A JP 2219299A JP 21929990 A JP21929990 A JP 21929990A JP H04101358 A JPH04101358 A JP H04101358A
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JP
Japan
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electrolyte
negative electrode
positive electrode
electrode
reaction
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Application number
JP2219299A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Noya
重人 野矢
Makoto Uchida
誠 内田
Masaaki Yoshino
芳野 公明
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a cell having high electromotive force and high function by using an acidic electrolyte and an alkaline electrolyte as a cathode electrolyte and an anode electrolyte, respectively and bipolar ion-exchange membrane as a diaphragm. CONSTITUTION:An acidic electrolyte 14 and an alkaline electrolyte 15 are used as a cathode electrolyte 12 and an anode electrolyte, respectively and a bipolar ion-exchange membrane 11 is used as a diaphragm. That is, the acidic electrolyte 14 and the alkaline electrolyte 15 are separated by the bipolar ion-exchange membrane 11 to prevent direct contact and neutralization reaction between these electrolytes and based on the mutural function of a cation-exchange group and an anode-exchange group by the bipolar ion-exchange membrane combination of the electrode reaction in the anodic electrolyte and the electrode reaction in the alkaline electrolyte is made possible. As a result, improved electromotive force is obtained.

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、隔膜としてバイポーラ
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention comprises two different aqueous electrolytes using an acidic electrolyte and an alkaline electrolyte as the electrolytes of the positive and negative electrodes, respectively, and a bipolar ion exchange membrane as the diaphragm. Regarding batteries.

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。
More specifically, the present invention relates to primary batteries, secondary batteries, redox flow batteries, zinc chloride batteries, zinc bromine batteries, and fuel cells that use two electrolytes (hereinafter referred to as two-component).

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
る膜を備えていないため、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
て用いる構成をとっていた。
Prior Art Almost all conventional batteries that use aqueous electrolytes do not have membranes that can stably separate acidic and alkaline electrolytes over a long period of time, so they cannot use electrolytes that have either acidic or alkaline properties. , had a configuration that was commonly used for both positive and negative electrodes.

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
リ性のど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ヘルで得ることはで
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。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional configuration described above, the reaction between the two electrodes occurs in either an acidic or alkaline electrolyte, so there is a difference between the reaction in an acidic electrolyte and the reaction in an alkaline electrolyte. It was not possible to obtain a practical electromotive force by combining the two. In addition, in an electrode using oxygen as an active material,
When air and an alkaline electrolytic solution are respectively used as sources of active material, there is a problem in that carbonates precipitate in the electrolytic solution.

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
組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。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a battery with higher performance than the conventional one by obtaining an electromotive force by combining an electrode reaction in an acidic electrolyte and an electrode reaction in an alkaline electrolyte. With the goal.

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、隔膜としてバイポーライオン交換膜を用いて構成
したものである。
Means for Solving the Problems To achieve this object, the battery of the present invention is constructed using an acidic electrolyte and an alkaline electrolyte as positive and negative electrode electrolytes, and a bipolar ion exchange membrane as a diaphragm. It is.

作用 この構成によって、バイポーラ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、電解液どうしが
直接接触して中和反応が起こることを防ぎ、バイポーラ
形のイオン交換膜が陽イオン交換基と、陰イオン交換基
の両者の働きによって、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か
可能となる。これにより後述する実施例にあげたように
、従来の同じ電解液中での2極間の起電力よりも高い起
電力を得ることもできる。
Function: With this configuration, the bipolar ion exchange membrane separates acidic and alkaline electrolytes, preventing direct contact between the electrolytes and neutralization reactions, and the bipolar ion exchange membrane separating cations. The functions of both the exchange group and the anion exchange group make it possible to combine the electrode reaction in an acidic electrolyte and the electrode reaction in an alkaline electrolyte. As a result, as shown in the examples described later, it is possible to obtain a higher electromotive force than the conventional electromotive force between two electrodes in the same electrolytic solution.

ここでのバイポーライオン交換膜とは、陽イオン交換基
と陰イオン交換基を共有する両性イオン交換膜であり、
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の複合から作られ、水
素イオンの選択透過性に優れているものである。
The bipolar ion exchange membrane here is an amphoteric ion exchange membrane that shares a cation exchange group and an anion exchange group.
It is made from a composite of a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, and has excellent permselectivity for hydrogen ions.

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。
Further, as an example of the electrode using oxygen as the active material of the positive electrode described above, pure oxygen is used in a conventional oxygen-hydrogen fuel cell using an alkaline electrolyte in consideration of life characteristics, but the structure of the present invention By adopting this method and using a sulfuric acid electrolyte for the positive electrode, in addition to increasing the potential of the positive electrode, the electrolyte no longer deteriorates due to carbon dioxide gas, making it possible to use air as an oxidizing agent. .

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。Example Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

第1図は本発明の実施例(1)〜(4)の電池に用いた
H型のカラス試験セルである。11はバイポーライオン
交換膜を示す。本発明ではこのバイポーライオン交換膜
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、及びスチレンとビニルヘン
ゼンとの共重合体からなる膜を用いた。12は正極の試
験片、13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。
FIG. 1 shows an H-type glass test cell used in the batteries of Examples (1) to (4) of the present invention. 11 indicates a bipolar ion exchange membrane. In the present invention, a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether and a membrane made of a copolymer of styrene and vinylhenzene were used as the bipolar ion exchange membrane. 12 is a positive electrode test piece, 13 is a negative electrode test piece, and acidic and alkaline electrolytes were placed in the electrolyte chambers 14 and 15, respectively. Sixteen stirrers were placed in each electrolyte chamber to stir the electrolyte as needed.

(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3.75c♂)、3
の負極として亜鉛板(反応面積9.75coりそれぞれ
用い、11のバイポーライオン交換膜としてカチオン交
換膜とアニオン交換膜を複合した、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。14.15の電解液室にはそれぞれ硫酸
(0,5M# )水溶液、水酸化カリウム(1,0M/
Q、 )水溶液を注入して、亜鉛−鉛電池を構成した例
について説明する。
(Example 1) In the test cell shown in FIG. 1, a paste type lead dioxide electrode (reaction area 3.75 c♂), 3
A zinc plate (each with a reaction area of 9.75 cm) was used as the negative electrode of 14. The electrolyte chambers in 15 contained sulfuric acid (0.5M#) aqueous solution and potassium hydroxide (1.0M/#), respectively.
Q.) An example of constructing a zinc-lead battery by injecting an aqueous solution will be explained.

正極の二酸化鉛径における反応式は次のようになる。The reaction formula for the lead dioxide diameter of the positive electrode is as follows.

e   PbO2+5O42+2e−+4)1”  ;
  PbSO4+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。
e PbO2+5O42+2e-+4)1";
PbSO4+2H20...(1) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is +1.685V
It is.

一方負極の亜鉛極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative zinc electrode is as follows.

e   Zn+20H−;l:!  Zn(OH)2+
2e            −(2)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。
e Zn+20H-;l:! Zn(OH)2+
2e - (2) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is 1.245V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction.

この2つの電極により構成した電池の理論電池電圧は2
.93 Vである。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. It is 93V.

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2.80 Vを示した。また第2図に、上限電圧
3.5v、下限電圧2.2v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2.4〜2.3v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。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It showed a stable voltage of 2.80 V. Further, FIG. 2 shows the results of a charge/discharge cycle test conducted at a constant current of 10 mA with an upper limit voltage of 3.5 V and a lower limit voltage of 2.2 V. As shown in FIG. 2, a flat potential of 2.4 to 2.3 V was exhibited during discharging, and a flat potential of 3.2 to 3.4 V was exhibited during charging.

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バイポーライオン交
換膜にはなんら異状は認められなかった。酸化鉛様も外
観上は変化なかったが、亜鉛極に1テントライトが生成
し、亜鉛極側の電解液室の壁に、水酸化亜鉛が付着して
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、電池の構成条件、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。
In addition, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in Example 1, charging and discharging up to 85 cycles were possible. Further, no abnormality was observed in the bipolar ion exchange membrane after the charge/discharge cycle test. There was no change in the appearance of lead oxide, but one tent light was formed on the zinc electrode, and zinc hydroxide was attached to the wall of the electrolyte chamber on the zinc electrode side. The decrease in cycle life is thought to be due to the zinc electrode, and it is thought that this can be easily improved by examining the battery configuration conditions, electrolyte concentration, and electrode materials.

バイポーライオン交換膜上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。
It can be inferred that the following water decomposition reaction is progressing on the bipolar ion exchange membrane.

H2O、=! OH−+1+           ・
・・・・・(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が充電反応である。
H2O,=! OH-+1+ ・
(3) In this equation, a reaction from left to right is a discharge reaction, and a reaction from right to left is a charge reaction.

放電時には、膜上で水が分解して生じた水素イオンのみ
が選択的にこのバイポーラ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て水を形成する。このように
バイポーライオン交換膜は2つの電・解液の直後の中和
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らかとなった。
During discharging, only hydrogen ions generated by water decomposition on the membrane selectively permeate through this bipolar ion exchange membrane, and during charging, hydrogen ions that permeate in the opposite direction combine with hydroxide ions generated at the zinc electrode. combine to form water. In this way, the bipolar ion exchange membrane prevents the immediate neutralization reaction of the two electrolytes. Due to this effect, the zinc-lead battery of the present invention has a high voltage 2.
8V, and the reaction of the above formula was carried out stably, so it became clear that charging and discharging was possible.

(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 、 Oc! )を用い、13
の負極として亜鉛板(反応面積10.0crj>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/g ’)と硫
酸(0,5M/e)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
化マンカン電池を構成した例について説明する。
(Example 2) Pressure-molded manganese dioxide electrodes (reaction area 4, Oc!) were used as the 12 positive electrodes shown in FIG.
A zinc plate (reaction area 10.0 crj> e) was injected, and a 30% by weight potassium hydroxide aqueous solution was injected into the negative electrode electrolyte chamber 15.An example in which a zinc-mancan dioxide battery was constructed using the same members as in Example 1. I will explain about it.

二酸化マンガン極における反応式は次のようになる。The reaction formula at the manganese dioxide electrode is as follows.

■  MnO2+4H++2e−E  Mn”2H20
・・−・(4:)この電極の標準水素電極に対する電位
は+1.23Vである。
■ MnO2+4H++2e-E Mn”2H20
... (4:) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +1.23V.

一方亜鉛極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the zinc electrode is as follows.

θ Zn+20H−d 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が充電反応であ
る。
θ Zn+20H-d Zn(OH)2+2e
-(5) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is 1
.. It is 245V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction.

この2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。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. It is 475V.

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の定電流による
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2.7〜2.9v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。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It stably showed 2.40V. Also, in Figure 3, the upper limit voltage 3
.. 2V, a lower limit voltage of 1.6V, and a charge/discharge cycle test using a constant current of 10 mA. As shown in FIG. 3, a flat potential of 2.0 to 1.9 V was exhibited during discharging, and a flat potential of 2.7 to 2.9 V was exhibited during charging. In addition, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in Example 2, 10 cycles of charging and discharging were possible.

(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に少量の結着
剤を加えて成型した電極(反応面積4.0cd)を用い
た。14.15の電解液室にはそれぞれ35重量%の硫
酸水溶液と、30重量%の水酸化カリウム水溶液をそれ
ぞれ注入した。
(Example 3) A paste-type lead dioxide electrode (reaction area: 4.0 cnf) was used as the positive electrode No. 12 shown in FIG. An electrode (reaction area: 4.0 cd) molded with the addition of was used. A 35% by weight sulfuric acid aqueous solution and a 30% by weight potassium hydroxide aqueous solution were respectively injected into the electrolyte chambers 14 and 15.

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。
An example in which a hydrogen-lead battery is constructed using the same members as in Example 1 in other respects will be described.

二酸化船種における反応式は次のようになる。The reaction formula for the type of carbon dioxide ship is as follows.

’FB  PbO2”SO42−”2e−”4H” ;
!PbSO4”2H20・・・・・・(6) この電極の標準水素電極に対する電位は+1.685V
である。
'FB PbO2"SO42-"2e-"4H";
! PbSO4”2H20・・・・・・(6) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +1.685V
It is.

一方水素吸蔵合金極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula for the hydrogen storage alloy electrode is as follows.

e   MHx+1+OH−:”  MHx+H20+
e−、、−−−・(7)この電極の標準水素電極に対す
る電位は−0,8285V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2つの電極により構成した電池
の理論電池電圧は2.51 Vである。
e MHx+1+OH-:” MHx+H20+
e-,,---・(7) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is -0,8285V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction. The theoretical battery voltage of the battery configured with these two electrodes is 2.51V.

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の定電流で充放
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2.3〜2.2v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。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It stably showed 2.45V. Also, in Fig. 4, the upper limit voltage 3
.. Ov, lower limit voltage 2. The results of a charge/discharge cycle test conducted at a constant current of 20 mA at Ov are shown. As shown in Figure 4, the discharge shows a flat potential of 2.3 to 2.2V,
During charging, a flat potential of 2.7 to 2.8V was exhibited. In addition, the capacity gradually decreased with repeated charging and discharging.
In Example 3, 13 cycles of charging and discharging were possible.

(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4.0cd)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、Oc/)それぞれ
用いた。また14.15の電解液室にそれぞれ35重量
%の硫酸水溶液、30重量%の水酸化カリウム水溶液を
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。
(Example 4) Paste type lead dioxide electrodes (reaction area 4.0cd) were used as the 12 positive electrodes shown in Figure 1, and paste type cadmium electrodes (reaction area 4, Oc/) were used as the 13 negative electrodes. there was. Further, a cadmium-lead battery was constructed in the same manner as in Example 1 except that a 35% by weight sulfuric acid aqueous solution and a 30% by weight potassium hydroxide aqueous solution were injected into the electrolyte chambers 14 and 15, respectively.

ここで二酸化船橋における反応式は次のようになる。Here, the reaction formula for the carbon dioxide funabashi is as follows.

の  pbo2+5o42 +2e−+4H”  : 
 PbSO4+2H20・・・・・・(8) この電極の標準水素電極に対する電位は±1.685V
である。
pbo2+5o42 +2e-+4H”:
PbSO4+2H20...(8) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is ±1.685V
It is.

一方カドミウム電極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the cadmium electrode is as follows.

e  Cd+20Hd Cd(OH)2”2e−−−(
9)この電極の標準水素電極に対する電位は−0,82
5V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。
e Cd+20Hd Cd(OH)2”2e---(
9) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is -0.82
It is 5V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction.

この2つの電極により構成した電池の理論電池電圧は2
.51 Vである。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. It is 51V.

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.OVで、20 m A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4では95サイクルまでの充放電が可
能であった。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It showed a stable voltage of 2.45V. Moreover, in FIG. 5, upper limit voltage 3. OV, lower limit voltage 2. The results of a charge/discharge cycle test conducted at OV and a constant current of 20 mA are shown. As shown in FIG. 5, a flat potential of 2.3 to 2.2 V was exhibited during discharging, and a flat potential of 2.7 to 2.8 V was exhibited during charging. In addition, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in Example 4, charging and discharging up to 95 cycles was possible.

以上の実施例2〜4においてもイオン交換膜上では水の
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、水銀電池等の起電圧が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、鉛蓄電池等の起電圧1.2〜2.
OVの2次電池等の水溶液系電池では得られなかった2
、4〜2.5vの高い電圧を取り出すことが可能となっ
た。
In Examples 2 to 4 above, water decomposition reactions also occurred on the ion exchange membrane. Therefore, it is possible to expect a large potential difference between the positive and negative electrodes similar to that in Example 1, so that the electromotive force of conventional manganese dry batteries, silver oxide batteries, mercury batteries, etc. can be reduced to 1
.. The electromotive voltage of 3-1.7v primary batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-zinc batteries, lead-acid batteries, etc. is 1.2-2.
2, which could not be obtained with aqueous batteries such as OV secondary batteries.
, it became possible to extract a high voltage of 4 to 2.5V.

(実施例5) 本発明の電池構成をレドックスフロー(RedoxFl
ow)電池に応用した例について示す。
(Example 5) The battery configuration of the present invention was
ow) An example of application to batteries will be shown.

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はバイポーライオ
ン交換膜を示す。本発明ではこのバイポーライオン交換
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、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。22は正極、2
3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”) I M/i!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 (CN6)’−)IM/Cを含むアル
カリ性電解液を別のタンク27がら、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2
B、2g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(LM/i水溶液を用い
、アルカリ性電解液には水酸化カリウム(2M/f! 
)水溶液を用いた。
FIG. 6 shows a glass test cell used in a redox flow battery according to an example of the present invention. In the figure, 21 indicates a bipolar ion exchange membrane. In the present invention, a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether and a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene were used as the bipolar ion exchange membrane. 22 is the positive electrode, 2
3 indicates a negative electrode, and a carbon porous electrode was used in each case. An acidic electrolyte containing metal ions (F e'') IM/i! in an oxidized state is transferred from one tank 26, and an alkaline electrolyte containing metal ions (Cr (CN6)'-) IM/C in a reduced state is transferred from another tank 26. The tank 27 was sent to the positive electrode chamber 24 and negative electrode chamber 25 of each battery to discharge.
B: The electrolyte was supplied from a 2 g tank in the reverse manner. Sulfuric acid (LM/i aqueous solution was used as the acidic electrolyte, and potassium hydroxide (2M/f!) was used as the alkaline electrolyte.
) an aqueous solution was used.

正極での反応は次式のようになる。The reaction at the positive electrode is as shown in the following equation.

■  Fe”十e   :  Fe2+       
        −G■この正極の標準水素電極に対す
る電位は+0.771Vである。
■ Fe”10e: Fe2+
-G ■ The potential of this positive electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +0.771V.

一方負極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

e    [Cr(CN)s]’−−!   [Cr(
CN)s]  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式の左が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。
e [Cr(CN)s]'--! [Cr(
CN)s] 3-+ e (11) The potential of this negative electrode with respect to the standard hydrogen electrode is -1.28V. In the above two equations, a reaction from left to right is a discharge reaction, and a reaction from right to left is a charge reaction.

この2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。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. 05V.

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、10 
m A / cnf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1.76Vの
平坦な電位を示し、充電時には2、21 V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。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It showed a stable voltage of 1,90V. Also, in Figure 7, 10
The results of a charge/discharge test conducted at a constant current of mA/cnf are shown. As shown in FIG. 7, a flat potential of 1.76 V was exhibited during discharge, and a flat potential of 2.21 V was exhibited during charging. Further, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in this example, charging and discharging for 20 cycles or more were possible.

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、主に硫酸あるいは塩酸を電解
液に用いている。
The conventional redox flow battery using iron chloride and chromium chloride, which was examined for comparison, mainly uses sulfuric acid or hydrochloric acid as the electrolyte.

この電池の正極での反応は次式のようになる。The reaction at the positive electrode of this battery is as shown in the following equation.

のFe”+e : Fe”    −(12)この電極
の標準水素電極に対する電位は+0.7’71Vである
Fe"+e: Fe"-(12) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +0.7'71V.

一方負極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

+9   Cr”  −=!  Cr”+e     
          −(13)この電極の標準水素電
極に対する電位は−0,408V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。
+9 Cr" -=! Cr"+e
-(13) The potential of this electrode relative to a standard hydrogen electrode is -0,408V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction.

この2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。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 1
.. It is 179V.

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。
According to the structure of the present invention, the electrolyte of the negative electrode is changed from an acidic electrolyte to an alkaline potassium hydroxide as in this example, and by using the reaction of chromium cyanide, a redox flow using only a conventional acidic electrolyte can be achieved. than batteries,
It has become possible to construct a redox flow battery with considerably high voltage.

(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。
(Example 6) An example in which the battery configuration of the present invention is applied to a zinc-chloride battery will be described.

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
はこのバイポーラ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。32は正極
を示し、ルテニワ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(Zn(OH)4” )を含む30重量%のK
OH水溶液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34からガス
通路によりカス導入口35へ引き出し、多孔性の電極3
2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34に回収し
た。
FIG. 8 shows a glass test cell used in the zinc-chloride battery of this example. 31 indicates a cation exchange membrane. In the present invention, a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene was used as the bipolar ion exchange membrane. 32 indicates a positive electrode, which is a porous titanium plate using ruthenium oxide as a catalyst. 33 indicates a negative electrode, and a high-density porous carbon electrode was used. An acidic electrolyte consisting of an aqueous zinc chloride solution or hydrochloric acid with a pH of 1 to 3 is added from one tank 38 to 30% by weight of K containing zincate ions (Zn(OH)4'').
An alkaline electrolyte consisting of an OH aqueous solution is stored in another tank 39.
From there, it was circulated to the positive electrode electrolyte chamber 36 and negative electrode electrolyte chamber 37 of each battery. Chlorine gas is drawn out from the gas tank 34 to the waste inlet port 35 through the gas passage, and then passed through the porous electrode 3.
The excess chlorine gas was returned to the gas tank 34. During charging, chlorine gas generated by decomposition of the acidic electrolyte was collected into the same gas tank 34.

正極での反応は次式のようになる。The reaction at the positive electrode is as shown in the following equation.

e   C(1:+2e−;=!  2Ce  −・・
・−(14)この電極の標準水素電極に対する電位は+
1.40Vである。
e C(1:+2e-;=! 2Ce -...
-(14) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is +
It is 1.40V.

一方負極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

e  Zn+20H: Zn(OH)2”2e    
 −−−(15)この電極の標準水素電極に対す名電位
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。
e Zn+20H: Zn(OH)2”2e
--- (15) The nominal potential of this electrode with respect to a standard hydrogen electrode is -1.25V. In the above two equations, the reaction from left to right is a discharge reaction, and the reaction from right to left is a charge reaction.

この2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。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. It is 65V.

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2.60 Vを示した。また第9図に、10
 m 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
電が可能であった。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It showed a stable voltage of 2.60 V. Also, in Figure 9, 10
The results of a charge/discharge test performed at a constant current of mA/cd are shown. As shown in Figure 9, the discharge is approximately 2.30V.
It showed a flat potential of about 2.90 V during charging. Further, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in this example, charging and discharging for 10 or more cycles was possible.

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。
As a comparative example, a conventional zinc chloride battery uses a zinc chloride aqueous solution as the negative electrode electrolyte. Therefore, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

e   7.n  :  Zn”+2e−・・・・・−
(16)この電極の標準水素電極に対する電位は−0,
763■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。
e7. n: Zn"+2e-...-
(16) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is -0,
It is 763■. In the above equation, a reaction from left to right is a discharge reaction, and a reaction from right to left is a charge reaction.

一方、正極の反応は本発明の場合と同じであるので、そ
の2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。
On the other hand, since the reaction of the positive electrode is the same as in the case of the present invention, the theoretical battery voltage of the battery configured with these two electrodes is 2.
It becomes 16V.

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。
According to the structure of the present invention, by changing the electrolyte of the negative electrode from acidic to alkaline potassium hydroxide as in this example and using the reaction of zincate ions, the zinc chloride electrolyte using only the conventional zinc chloride electrolyte alone can be used. It became possible to construct a battery with considerably higher voltage than a battery.

(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。
(Example 7) An example in which the battery configuration of the present invention is applied to a zinc bromine battery will be described.

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、バイポーラ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
らなる膜を使用した。
The test cell was adapted from the cell shown in Figure 8, and the positive electrode electrolyte was mixed with an acidic aqueous solution containing mainly zinc chloride to zinc bromide (pH 1).
~3), the reaction gas chlorine gas was replaced with bromine gas. Further, as the bipolar ion exchange membrane, a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether was used.

正極での反応は次式のようになる。The reaction at the positive electrode is as shown in the following equation.

の  Br2+2e−:  2Br−−(17)この電
極の標準水素電極に対する電位は±1.06Vである。
Br2+2e-: 2Br-- (17) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is ±1.06V.

一方負極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

○ Zn+20H−: Zn(OH)2”2e−=−・
= (18)この負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\ 主反応であり、右から左方向への反応が充電反応である
○ Zn+20H-: Zn(OH)2"2e-=-・
= (18) The potential of this negative electrode with respect to the standard hydrogen electrode is -
The voltage is 1.25V. In the above two equations, the reaction from left to right is the main reaction, and the reaction from right to left is the charging reaction.

この2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。
The theoretical battery voltage of a battery constructed with these two electrodes is 2
.. It is 31V.

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
 m A 、’cd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2. O
OV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。
When we measured the open circuit voltage of this battery at room temperature, we found that
It showed a stable voltage of 2.25V. Also, in Figure 10, 10
The results of a charge/discharge test conducted at a constant current of mA and 'cd are shown. As shown in FIG. 10, the discharge is about 2. O
It showed a flat potential of OV, and a flat potential of about 2.60 V during charging. In addition, the capacity gradually decreased with each repetition of charging and discharging, but in Example 7, charging and discharging for 10 cycles or more was possible.

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。
As a comparative example, a conventional zinc bromine battery uses a zinc bromide aqueous solution as the negative electrode electrolyte. Therefore, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

02n ;=! Zn”+2 e −−−(19)この
電極の標準水素電極に対する電位は−0,763V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。
02n ;=! Zn”+2 e ---(19) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is -0,763V.The reaction from left to right in the above equation is the discharge reaction, and the reaction from right to left is This is a charging reaction.

正極の反応は本発明の場合と同じであるので、その2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。
Since the reaction of the positive electrode is the same as in the case of the present invention, the theoretical battery voltage of the battery configured with these two electrodes is 1.83V.
becomes.

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。
According to the structure of the present invention, by changing the negative electrode electrolyte from acidic to alkaline potassium hydroxide as in this example and using the reaction of zincate ions, a zinc bromine battery using a conventional zinc chloride electrolyte alone can be created. It has now become possible to construct batteries with significantly higher voltages.

(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。
(Example 8) An example in which the cell configuration of the present invention is applied to an oxygen-hydrogen fuel cell will be described.

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はバイポーライオン交換膜を示
し、本発明ではスチレンとビニルヘンゼンとの共重合体
からなる膜を用いた。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。空気を空気入口46から、水素を燃料室入口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%の硫酸水溶液を注入
し、負極電解液室45にはアルカリ性電解液として35
重量%の水酸化カリウム水溶液を注入した。
FIG. 11 shows an acrylic test cell used in the fuel cell of this example. In the figure, 41 indicates a bipolar ion exchange membrane, and in the present invention, a membrane made of a copolymer of styrene and vinylhenzene was used. 42 is a positive electrode, 43 is a negative electrode,
In both cases, a carbon porous electrode plate supporting a platinum catalyst was used. Air is supplied from the air inlet 46, and hydrogen is supplied from the fuel chamber inlet 47.
were introduced into the electrodes. A 20 wt.
% by weight aqueous potassium hydroxide solution was injected.

正極での反応は次式のようになる。The reaction at the positive electrode is as shown in the following equation.

e  O2+4H”+4e−→ 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。
e O2+4H"+4e-→2H20-(20) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +1.229V.

一方負極における反応式は次のようになる。On the other hand, the reaction formula at the negative electrode is as follows.

8  th+20H・→2H20+2e       
  −−(21)この電極の標準水素電極に対する電位
は0.8285Vである。この2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。
8th+20H・→2H20+2e
--(21) The potential of this electrode with respect to the standard hydrogen electrode is 0.8285V. The theoretical battery voltage of a battery configured with these two electrodes is 2.0575V.

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。
In the case of a fuel cell using a conventional alkaline electrolyte,
The reaction at the positive electrode is as shown in the following equation.

■  02+2H20+4e−−+  40H−−−(
22)この電極の標準水素電極に対する電位は+0.4
01Vである。但し、この反応は一段で進むのではなく
、02+H20+2e−−)  o211−+all 
              +・++++  (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。
■ 02+2H20+4e−−+ 40H−−−(
22) The potential of this electrode relative to the standard hydrogen electrode is +0.4
It is 01V. However, this reaction does not proceed in one step; 02+H20+2e--) o211-+all
+・++++ (23
), if there is a catalyst that quickly decomposes the hydrogen peroxide ions generated, then 02H-→OH+1/202...
...The reaction of (24) progresses and can be summarized as shown in the above equation. The theoretical battery voltage of this battery is 1.229V,
In reality, the open circuit voltage is about 1.1 V or less because the above-mentioned process is performed.

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。
FIG. 12 shows the current-voltage characteristics of the fuel cell of the present invention and a conventional fuel cell using an alkaline electrolyte when tested at 60°C.

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2(10)mA/C−に
おける電池電圧は、1.50Vを示した。
In the characteristics of the fuel cell of the present invention (curve A), the open circuit voltage was 1.85V, and the cell voltage at a current density of 2 (10) mA/C- was 1.50V.

一方、従来の燃料電池の特性(曲線B)では、開回路電
圧は、1 、05 Vを示し、電流密度2(10)m 
A / c♂における電池電圧は、0.75Vを示した
On the other hand, in the characteristics of a conventional fuel cell (curve B), the open circuit voltage shows 1.05 V and the current density 2 (10) m
The battery voltage in A/c♂ showed 0.75V.

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。
As described above, by adopting the battery configuration of the present invention,
It has become clear that higher voltage can be obtained than in conventional fuel cells using only an alkaline electrolyte. Further, no deterioration due to contamination of the positive electrode electrolyte due to carbon dioxide gas in the air was observed.

なお、本発明の電池構成を採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、種々の組み合わせが可能であることは言
うまでもない。
It goes without saying that the effects of adopting the battery configuration of the present invention are not limited to the combination of positive and negative electrodes as described in the examples, and that various combinations are possible.

また、実施例ではバイポーライオン交換膜の例として、
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
の共重合体からなる膜と、スチレンとビニルヘンゼンと
の共重合体からなる膜あるいは両者からなる膜を用いた
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、とちらか一方の結果を記載した。
In addition, in the examples, as an example of bipolar ion exchange membrane,
We used a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether, a membrane made of a copolymer of styrene and vinylhenzene, or a membrane made of both, and these showed almost the same results in terms of battery characteristics. , the results for one or the other are listed.

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。
Furthermore, although this example describes a secondary battery, a redox flow battery, a zinc chloride battery, a zinc bromine battery, and a fuel cell, it is also effective for a primary battery that uses two different types of electrolytes, acid and alkaline. The gains are clear.

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
してバイポーラ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。
Effects of the Invention As described above, the present invention is characterized in that an acidic electrolyte and an alkaline electrolyte are used as the electrolytes of the positive and negative electrodes, respectively, and a bipolar ion exchange membrane is used as the diaphragm. As a result, the electrode reaction in the acidic electrolyte and the electrode reaction in the alkaline electrolyte can be achieved independently, and a large electrode potential difference can be expected. It is possible to provide a high-performance battery with higher electromotive force than other batteries.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例の1〜4の電池の構成略図、第
2図は本発明の実施例1の電池の充放電特性図、第3図
は本発明の実施例2の電池の充放電特性図、第4図は本
発明の実施例3の電池の充放電特性図、第5図は本発明
の実施例4の電池の充放電特性図、第6図は本発明の実
施例5の電池の構成略図、第7図は本発明の実施例5の
電池の充放電特性図、第8図は本発明の実施例6,7の
電池の構成略図、第9図は本発明の実施例6の電池の充
放電特性図、第10図は本発明の実施例7の電池の充放
電特性図、第11図は本発明の実施例8の電池の構成略
図、第12図は本発明の実施例8の電池の電流−電圧特
性図である。 11.21.31.41・・・・・・バイポーライオン
交換膜、12.22,32.42・・・・・・正極、1
3゜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゜37.45・
・・・・・負極電解液室、34・・・・・・ガスタンり
、35・・・・・・ガス導入口、46・・・・・・空気
室入口、47・・・・・・燃料室入口。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名味 w釈蝉−二 −v V 1)コ 耘 −ν −日 ? 法 ト C力 − 寂 鹸 國 ミ −鼾 −−9
Fig. 1 is a schematic diagram of the configuration of batteries according to Examples 1 to 4 of the present invention, Fig. 2 is a charge-discharge characteristic diagram of the battery according to Example 1 of the present invention, and Fig. 3 is a diagram of the battery according to Example 2 of the present invention. Charging and discharging characteristic diagram, FIG. 4 is a charging and discharging characteristic diagram of the battery of Example 3 of the present invention, FIG. 5 is a charging and discharging characteristic diagram of the battery of Example 4 of the present invention, and FIG. 6 is a diagram of the charging and discharging characteristic of the battery of Example 4 of the present invention. 7 is a diagram showing the charging and discharging characteristics of the battery according to Example 5 of the present invention. FIG. 8 is a schematic diagram of the configuration of the battery according to Examples 6 and 7 of the present invention. FIG. 10 is a charge-discharge characteristic diagram of the battery of Example 6 of the present invention, FIG. 11 is a schematic diagram of the structure of the battery of Example 8 of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a current-voltage characteristic diagram of a battery according to Example 8 of the invention. 11.21.31.41...Bipolar ion exchange membrane, 12.22,32.42...Positive electrode, 1
3゜23.33.43...Negative electrode, 16...
...Stirrer, 24...Positive electrode chamber, 25...
・Negative electrode chamber, 26.28.38...Positive electrode tank,
27,29.39・・・Negative electrode tank, 14,36
.. 44... Positive electrode electrolyte chamber, 15°37.45.
...Negative electrode electrolyte chamber, 34 ... Gas tank, 35 ... Gas inlet, 46 ... Air chamber inlet, 47 ... Fuel Room entrance. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and 1 other name wShakusemi-2-v V 1) Ko-yen-v-day? Hoto C Power-Jakukenkuni Mi-Snoring--9

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] (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バイポーライオン交換膜を用いたこ
とを特徴とする2液性電池。
(1) A two-component system characterized by comprising a positive electrode and a negative electrode, an acidic electrolyte as the positive electrode electrolyte, an alkaline electrolyte as the negative electrode electrolyte, and a bipolar ion exchange membrane used as a diaphragm for the electrolyte. battery.
(2)バイポーラ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、またはスチレンとビニルベンゼンとの共重合
体からなる膜の少なくとも一方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。
(2) A patent characterized in that at least one of a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether or a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene is used as the bipolar ion exchange membrane. A two-component battery according to claim 1.
(3)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。
(3) The two-component battery according to claim 1, characterized in that lead dioxide is used as the positive electrode and zinc is used as the negative electrode.
(4)正極として二酸化マンガンを、負極として亜鉛を
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。
(4) The two-component battery according to claim 1, characterized in that manganese dioxide is used as the positive electrode and zinc is used as the negative electrode.
(5)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。
(5) Claim 1 characterized in that lead dioxide is used as the positive electrode and a hydrogen storage alloy is used as the negative electrode.
2-component battery as described in section.
(6)正極として二酸化鉛を、負極としてカドミウムを
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) The two-component battery according to claim 1, characterized in that lead dioxide is used as the positive electrode and cadmium is used as the negative electrode.
(7)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、隔膜としてバイポーラ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。
(7) A two-component system characterized by using a positive electrode and a negative electrode, an acidic electrolyte as the positive electrode electrolyte, an alkaline electrolyte as the negative electrode electrolyte, a bipolar ion exchange membrane as the diaphragm, and a redox reaction. battery.
(8)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7項記載の2液性電池
(8) The two-component battery according to claim 7, characterized in that porous carbon electrodes are used as the positive electrode and the negative electrode.
(9)バイポーラ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、またはスチレンとビニルベンゼンとの共重合
体からなる膜の少なくとも一方を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第7項記載の2液性電池。
(9) A patent characterized in that at least one of a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether or a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene is used as the bipolar ion exchange membrane. A two-component battery according to claim 7.
(10)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7項記載の2液性電池。
(10) A two-component battery according to claim 7, characterized in that iron is used as the active material of the positive electrode, and chromium cyanide is used as the active material of the negative electrode.
(11)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、隔膜としてバイポーライオン交換膜を用いた
ことを特徴とする2液性電池。
(11) A positive electrode and a negative electrode, a positive electrode active material made of chlorine, a negative electrode active material made of zinc, an acidic electrolyte as a positive electrode electrolyte, an alkaline electrolyte as a negative electrode electrolyte, and a bipolar ion as a diaphragm. A two-component battery characterized by using an exchange membrane.
(12)バイポーラ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、またはスチレンとビニルベンゼンとの共重
合体からなる膜の少なくとも一方を用いたことを特徴と
する特許請求の範囲第11項記載の2液性電池。
(12) A patent characterized in that at least one of a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether or a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene is used as the bipolar ion exchange membrane. A two-component battery according to claim 11.
(13)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11
項記載の2液性電池。
(13) Claim 11, wherein the positive electrode is a porous body of corrosion-resistant metal equipped with a catalyst, and the negative electrode is a porous carbon electrode.
2-component battery as described in section.
(14)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、隔膜としてバイポーライオン交換膜を用いた
ことを特徴とする2液性電池。
(14) A positive electrode and a negative electrode, a positive electrode active material made of bromine, a negative electrode active material made of zinc, an acidic electrolyte as a positive electrode electrolyte, an alkaline electrolyte as a negative electrode electrolyte, and a bipolar lion as a diaphragm. A two-component battery characterized by using an exchange membrane.
(15)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
、またはスチレンとビニルベンゼンとの共重合体の少な
くとも一方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14項記載の2液性電池。
(15) A patent claim characterized in that the ion exchange membrane is a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether, or a membrane made of at least one of a copolymer of styrene and vinylbenzene. The two-component battery according to item 14.
(16)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、隔膜としてバイポーライオン交換膜を用いたこ
とを特徴とする2液性電池。
(16) a positive electrode, a negative electrode, and a positive electrode active material made of oxygen;
A two-component battery comprising a negative electrode active material made of hydrogen, an acidic electrolyte as a positive electrode electrolyte, an alkaline electrolyte as a negative electrode electrolyte, and a bipolar ion exchange membrane as a diaphragm.
(17)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
、またはスチレンとビニルベンゼンとの共重合体からな
る膜の少なくとも一方を用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第16項記載の2液性電池。
(17) A patent claim characterized in that at least one of a membrane made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinylether or a membrane made of a copolymer of styrene and vinylbenzene is used as the ion exchange membrane. The two-component battery according to item 16.
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