JPH04242079A - 亜鉛−塩素電池 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池充放電時に、副反
応等で発生する水素ガスを酸素ガスと反応させ、安全に
水として回収し、また電池効率を向上させ、電池システ
ムの信頼性を高めることができる亜鉛−塩素電池に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に亜鉛−塩素電池は、電力貯蔵用や
電気自動車用として開発が進められている二次電池であ
る。この電池は塩化亜鉛水溶液を電解液の主成分とし、
多孔質グラファイトや炭素繊維から構成される正極と、
緻密な硬質グラファイト等から構成される負極等から成
りたっている。

【０００３】この電池は充電時には正極より塩素ガスの
発生が起こり、同時に負極上に金属亜鉛が析出する反応
が進行し、電解液中の塩化亜鉛濃度が低下していく。一
方放電時には、正極上で電解液に溶解している塩素のイ
オン化反応が起こり、同時に負極では亜鉛の溶解反応が
進行し、液中の塩化亜鉛濃度が上昇していく反応が生ず
るものである。そして本電池はこのような反応にて充放
電を繰り返す二次電池である。

【０００４】この電池系においては、前述したように充
電時には塩素ガスの発生反応が起こり、また放電時には
適量の塩素ガスを電解液中に溶解させて電極部に供給す
る必要があるため、電池システム全体がクローズドシス
テムとなっている。また通常電池システム内の気相部は
、全体の７０％以上が塩素ガスで占められているが、電
池充電時に負極において副反応により若干の水素ガス発
生が認められる。また電析亜鉛の自己腐食反応において
も水素ガスが少々発生するため、充放電サイクルを繰り
返すと系内の水素ガス濃度が上昇する。そして密閉系内
で水素ガス濃度が４％を越えると塩素ガスと爆発反応を
起こす危険性がある。従って従来は、水素ガス除去用と
して電池出口部や電解液槽の気相部に紫外線ランプ（Ｕ
Ｖランプ）を設置し、紫外線を照射することにより水素
ガスと塩素ガスを反応させて塩化水素として回収する方
法が採用されてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、水
素濃度を安全な濃度に保持することができ、安全性の面
では問題なかったが他方以下のような問題があった。

【０００６】即ち補機動力を要するため、総合エネルギ
ー効率（ＡＣ−ＡＣ効率）として効率低下を引き起こす
。また塩化水素が生成するため、電解液のｐＨが下がり
、ｐＨの調整が必要となる。更に塩素ガス貯蔵用として
使用しているヘキサクロルブタジエン（以下ＨＣＢと略
す）の蒸気が紫外線の照射を受けて別の物質に変わり、
この変成物がガス循環流路を通じてガスポンプ内や電解
液槽に運ばれる結果、ガスポンプの故障や電解液の汚れ
による電池効率低下の原因となる等の問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み鋭意
研究の結果、安全でしかも補機動力を使うことなく水素
ガスを除去することができる亜鉛−塩素電池を開発した
ものである。

【０００８】即ち本発明は、電池充電時に正極により塩
素ガスの発生が起こり、負極上に金属亜鉛が析出する反
応が進行し、放電時には正極上で電解液に溶解している
塩素のイオン化反応が起こり、負極では亜鉛の溶解反応
が起こる亜鉛−塩素電池において、ガス循環流路に電池
充放電時に発生する水素ガスを酸素ガスと反応させて水
として回収する設備を組み込んだことを特徴とするもの
で、ガス循環流路に水素ガスと酸素ガスを反応させて水
として回収する触媒を組み込むとよい。

【０００９】

【作用】即ち本発明は上記の如く、亜鉛−塩素電池のガ
ス循環流路に電池充放電時発生する水素ガスを酸素ガス
と反応させて水として回収する設備を組み込んだもので
、水素ガスと酸素ガスを反応させて水として回収する設
備は、ガス循環流路ならどの場所でも有効であるが、特
に望ましい場所は、電池からのガスの出口部、電解液槽
気相部、塩素吸収液槽上部の気相部等である。その理由
は水素ガス及び酸素ガスが電池部で発生するため、これ
らのガス濃度が最も高い部分及び水素ガスが滞留しやす
い場所に置くことが水素ガス濃度を低くするのに有効で
、安全性が確保されるからである。

【００１０】上記水素ガスと酸素ガスを反応させて水と
して回収する設備の一つとしては、例えばＨ２　−Ｏ２
　反応触媒を用い、これを管内に詰め、この中を塩素ガ
ス等が透過できるよう多孔質に焼成する。この多孔質触
媒はガスポンプの消費動力を増加させることなく、また
水素と酸素の反応面積を可能な限り大きくするため適度
の大きさの孔を多数有しているものである。また材質は
耐塩素性の優れたものなら何ら問題ない。なおＨ２　−
Ｏ２反応用触媒管に溜まった水は、水抜き用容器を設け
て排出すればよい。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明電池の一実施例を示すもので
、（１）　は電池部、（２）　は電解液ポンプ、（３）
　は電解液槽、（４）　は塩素吸収液槽、（５）　は吸
収液ポンプ、（６）　は気液接触容器、（７）　は外部
熱交換器、（８）　はガスポンプ、（９）　は冷凍機、
（Ａ）　は電解液、（Ｂ）　は塩素吸収液を示し、図に
示すように電池部（１）　の出口にＨ２　−Ｏ２　反応
触媒管（１０）を設けたものである。

【００１３】このような電池において電解液（Ａ）　は
電解液槽（３）　から電解液ポンプ（２）　により連続
的に電池部（１）　へ供給され、充放電反応後の液は再
び電解液槽（３）　に戻される。ガスポンプ（８）　は
電池運転時連続運転されており、充電時電池部（１）　
の正極で発生する塩素ガスは、本発明のＨ２　−Ｏ２　
反応触媒管（１０）を透過後、塩素吸収液槽（４）　へ
送られ、気液接触容器（６）　内で塩素吸収液（Ｂ）　
と向流接触し、塩素吸収液（Ｂ）　に溶解する。さらに
塩素吸収液（Ｂ）　も電池運転時連続運転され、吸収液
ポンプ（５）　によって循環される。また塩素吸収液（
Ｂ）　は充電時、塩素ガス溶解度を上げるため、冷凍機
（９）　によって冷却され、放電時は塩素ガスを放出さ
せるため加熱される。さらに電池充放電時の電池内圧力
を一定値に制御するため、３個の自動バルブ（１２），
（１３），（１４）が設置されている。なお冷媒ポンプ
（１５）は外部熱交換器（７）　にフレオンを供給する
ために設置されており、外部熱交換器（７）　内で塩素
吸収液（Ｂ）　は冷却又は加熱される。

【００１４】本発明の水素ガスと酸素ガスを反応させて
水として回収する設備として、電池部（１）　からのガ
ス出口部にＨ２　−Ｏ２　反応用触媒管（１０）を設け
た例を示したが、ガス循環流路ならどこの場所でも有効
である。即ち特に望ましい場所は、図に示すように電池
部（１）　からの出口部であるが、他にも図のようにＨ
２　−Ｏ２　反応触媒（１１）を電解液槽（３）　の気
相部に設けたり、又は図には示してないが塩素吸収液槽
（４）　の上部気相部にＨ２　−Ｏ２　反応触媒を設け
てもよい。なおＨ２　−Ｏ２　反応触媒管（１０）等に
溜った水は、図に示すように水抜き容器（１６）を設け
て排出する。

【００１５】

【発明の効果】このように本発明によれば、亜鉛−塩素
電池において補機動力を削減することができるため、電
池の総合エネルギー効率の向上が図られ、塩化水素の生
成がないため、電解液のｐＨ調整が不要となり、またＨ
ＣＢの変成物が生成しないため、ガスポンプの故障や電
解液汚染による電池効率低下等もなくなり、電池システ
ムの信頼性や安全性が向上する等工業上顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電池の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　電池部 ２　　電解液ポンプ ３　　電解液槽 ４　　塩素吸収液槽 ５　　吸収液ポンプ ６　　気液接触容器 ７　　外部熱交換器 ８　　ガスポンプ ９　　冷凍機 １０　　Ｈ２　−Ｏ２　反応用触媒管 １１　　Ｈ２　−Ｏ２　反応用触媒 １２　　自動バルブ １３　　自動バルブ １４　　自動バルブ １５　　冷媒ポンプ １６　　水抜き用容器 Ａ　　電解液 Ｂ　　塩素吸収液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電池充電時に正極より塩素ガスの発生
   が起こり、負極上に金属亜鉛が析出する反応が進行し、
   放電時には正極上で電解液に溶解している塩素のイオン
   化反応が起こり、負極では亜鉛の溶解反応が起こる亜鉛
   −塩素電池において、ガス循環流路に電池充放電時に発
   生する水素ガスを酸素ガスと反応させて水として回収す
   る設備を組み込んだことを特徴とする亜鉛−塩素電池。
2. 【請求項２】　　ガス循環流路に水素ガスと酸素ガスを
   反応させて水として回収する触媒を組み込む請求項１記
   載の亜鉛−塩素電池。