JPH06176776A - 改良型金属空気電池 - Google Patents
改良型金属空気電池Info
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- JPH06176776A JPH06176776A JP4326511A JP32651192A JPH06176776A JP H06176776 A JPH06176776 A JP H06176776A JP 4326511 A JP4326511 A JP 4326511A JP 32651192 A JP32651192 A JP 32651192A JP H06176776 A JPH06176776 A JP H06176776A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
- H01M50/77—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte with external circulating path
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】水素ガス濃度を低減させ装置の安全性を増すと
共に、シャント電流を低減させその結果クーロン効率を
上げる金属空気電池。 【構成】本発明は、電解液が満たされ、電極１を有する
セル８と、該電解液がセル８からオーバーフローしてリ
ザーブタンク６へ戻るためのリターンパイプ５とを有す
る空気および電解液循環型金属空気電池において、セル
８から排出された空気を、エアーフィルター９を介して
該リターンパイプ５中の電解液に吹き込んだり、また空
気が該リターンパイプ５中の電解液に吹き込まれる部分
に、触媒層１３を設けたことを特徴とする改良型金属空
気電池である。
共に、シャント電流を低減させその結果クーロン効率を
上げる金属空気電池。 【構成】本発明は、電解液が満たされ、電極１を有する
セル８と、該電解液がセル８からオーバーフローしてリ
ザーブタンク６へ戻るためのリターンパイプ５とを有す
る空気および電解液循環型金属空気電池において、セル
８から排出された空気を、エアーフィルター９を介して
該リターンパイプ５中の電解液に吹き込んだり、また空
気が該リターンパイプ５中の電解液に吹き込まれる部分
に、触媒層１３を設けたことを特徴とする改良型金属空
気電池である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は改良型金属空気電池に関
し、さらに詳しくは空気排気中に含まれている水素ガス
を低減させる金属空気電池に関する。
し、さらに詳しくは空気排気中に含まれている水素ガス
を低減させる金属空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の金属空気電池としては、例えばア
ルミニウムとマグネシウム、ガリウム、カルシウム、シ
リコン、錫、リチウム、ゲルマニウムおよび亜鉛の少な
くとも一種との合金からなる電極を有する再充電可能リ
チウム電池が特開平１−２１１８５８号に提案されてい
る。また、特開平１−１６３９７７号には、電解液貯蔵
器内の水素濃度を低くするために大気中に水素を排気す
る装置を有する金属空気電池が提案されている。一般的
な金属空気電池を第４図に示した。
ルミニウムとマグネシウム、ガリウム、カルシウム、シ
リコン、錫、リチウム、ゲルマニウムおよび亜鉛の少な
くとも一種との合金からなる電極を有する再充電可能リ
チウム電池が特開平１−２１１８５８号に提案されてい
る。また、特開平１−１６３９７７号には、電解液貯蔵
器内の水素濃度を低くするために大気中に水素を排気す
る装置を有する金属空気電池が提案されている。一般的
な金属空気電池を第４図に示した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の金属空気電池において、負極の合金成分によ
り水素発生反応をある程度低減させるようにしてきた
が、１つのセルから発生する水素はわずかな量でもセル
の数が増えてくると電池全体から発生する水素は無視で
きなくなってくる。例えば、車両の動力源として金属空
気電池を用いる場合、水素の発生は危険因子となるた
め、大がかりな水素ガスの排気手段を必要とし、重量増
加の原因になっていた。また、従来の金属空気電池は複
数のセルが共通の電解液マニホールドによってつながれ
ているため、シャント電流（漏れ電流）が生じて、セル
内で反応せずに他のセルと反応してしまうため、結果的
にクーロン効率が悪くなるという問題点もあった。
うな従来の金属空気電池において、負極の合金成分によ
り水素発生反応をある程度低減させるようにしてきた
が、１つのセルから発生する水素はわずかな量でもセル
の数が増えてくると電池全体から発生する水素は無視で
きなくなってくる。例えば、車両の動力源として金属空
気電池を用いる場合、水素の発生は危険因子となるた
め、大がかりな水素ガスの排気手段を必要とし、重量増
加の原因になっていた。また、従来の金属空気電池は複
数のセルが共通の電解液マニホールドによってつながれ
ているため、シャント電流（漏れ電流）が生じて、セル
内で反応せずに他のセルと反応してしまうため、結果的
にクーロン効率が悪くなるという問題点もあった。
【０００４】本発明は、上記課題を解決することを目的
としている。
としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題点に着目してなされたもので、電解液が満たされ、
電極１を有するセル８と、該電解液がセル８からオーバ
ーフローしてリザーブタンク６へ戻るためのリターンパ
イプ５を有する空気および電解液循環型金属空気電池に
おいて、セル８から排出された空気を、エアーフィルタ
ー９を介して該リターンパイプ５中の電解液に吹き込む
か、または空気が該リターンパイプ５中の電解液に吹き
込まれる部分に、触媒層１３を設けたことを特徴とする
改良型金属空気電池を構成とする。
問題点に着目してなされたもので、電解液が満たされ、
電極１を有するセル８と、該電解液がセル８からオーバ
ーフローしてリザーブタンク６へ戻るためのリターンパ
イプ５を有する空気および電解液循環型金属空気電池に
おいて、セル８から排出された空気を、エアーフィルタ
ー９を介して該リターンパイプ５中の電解液に吹き込む
か、または空気が該リターンパイプ５中の電解液に吹き
込まれる部分に、触媒層１３を設けたことを特徴とする
改良型金属空気電池を構成とする。
【０００６】
【作用】本発明の第１図において、セル８中の電解液に
は、電極間で副反応として発生した水素ガスは、気泡と
して存在しているため、エアーパイプ４より送り込まれ
た空気と、発生した水素ガスが空気中の酸素により酸化
されて水となり、水素ガスは消失する。
は、電極間で副反応として発生した水素ガスは、気泡と
して存在しているため、エアーパイプ４より送り込まれ
た空気と、発生した水素ガスが空気中の酸素により酸化
されて水となり、水素ガスは消失する。
【０００７】さらに、複数のセルから構成される電池に
は、各セル８のリターンパイプ５が接続されるマニホー
ルド１０が用いられる。電解液で満たされたマニホール
ド１０が、セルから排出された空気の気泡で満たされる
ため、電気抵抗が増加し、シャント電流が抑制され、ク
ーロン効率が高くなる。
は、各セル８のリターンパイプ５が接続されるマニホー
ルド１０が用いられる。電解液で満たされたマニホール
ド１０が、セルから排出された空気の気泡で満たされる
ため、電気抵抗が増加し、シャント電流が抑制され、ク
ーロン効率が高くなる。
【０００８】
【実施例】通常、金属空気セルは電解液と、該電解液に
一方の面が露出し他方の面が空気に露出するシート状空
気カソードと、カソードの電解液への露出面に対し間隔
をおいて対面し、電解液中に浸漬する例えば、平坦なプ
レートのアルミニウム合金アノード部材からなる。本発
明の金属空気電池は、金属負極に９９．９％アルミニウ
ム板を用い、正極として１［ｇ／ｍ2］白金担持カーボ
ンポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体、電
解液として８［Ｎ］水酸化カリウムを用いている。該電
解液中では、セルの放電反応は次の通りである。 カソード反応：Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→４ＯＨ- アノード反応：ＡＬ＋４ＯＨ-→ＡＬ（ＯＨ）4-＋３ｅ- ４ＡＬ＋３Ｏ3＋６Ｈ2Ｏ＋４ＫＯＨ→４ＡＬ（ＯＨ）4-
（溶液） 次に、溶解したアルミン酸カリウムまたはナトリウムが
飽和濃度を越えると、 ４ＡＬ（ＯＨ）-4＋４Ｋ+→４ＡＬ（ＯＨ）3（固体）＋
ＫＯＨ 上記酸素還元反応に加え、次のようにアルミニウムは両
者の電解液において水素を形成する望ましくない、不利
益な反応を起こす。 ４ＡＬ＋６Ｈ2Ｏ→２ＡＬ（ＯＨ）3＋３Ｈ2（気体） 以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。第１
図、第２図および第３図には本発明の実施例を、第４図
には比較例を示した。
一方の面が露出し他方の面が空気に露出するシート状空
気カソードと、カソードの電解液への露出面に対し間隔
をおいて対面し、電解液中に浸漬する例えば、平坦なプ
レートのアルミニウム合金アノード部材からなる。本発
明の金属空気電池は、金属負極に９９．９％アルミニウ
ム板を用い、正極として１［ｇ／ｍ2］白金担持カーボ
ンポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体、電
解液として８［Ｎ］水酸化カリウムを用いている。該電
解液中では、セルの放電反応は次の通りである。 カソード反応：Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→４ＯＨ- アノード反応：ＡＬ＋４ＯＨ-→ＡＬ（ＯＨ）4-＋３ｅ- ４ＡＬ＋３Ｏ3＋６Ｈ2Ｏ＋４ＫＯＨ→４ＡＬ（ＯＨ）4-
（溶液） 次に、溶解したアルミン酸カリウムまたはナトリウムが
飽和濃度を越えると、 ４ＡＬ（ＯＨ）-4＋４Ｋ+→４ＡＬ（ＯＨ）3（固体）＋
ＫＯＨ 上記酸素還元反応に加え、次のようにアルミニウムは両
者の電解液において水素を形成する望ましくない、不利
益な反応を起こす。 ４ＡＬ＋６Ｈ2Ｏ→２ＡＬ（ＯＨ）3＋３Ｈ2（気体） 以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。第１
図、第２図および第３図には本発明の実施例を、第４図
には比較例を示した。
【０００９】実施例１ 第１図に実施例１を示した。まず構成を説明すると、セ
ル８、空気室３、負極（金属）１および正極（空気拡散
電極）２からなる金属空気電池において、電解液はリザ
ーブタンク６よりポンプ７を通ってセル８に送られる。
オーバーフローした電解液は、リターンパイプ５および
マニホールド１０を通ってリザーブタンク６に戻る。該
電解液中には、副反応として生じた水素ガスが気泡とな
って含まれている。空気は、エアーポンプで空気室３に
送られ、エアーパイプ４およびフィルター９を通ってリ
ターンパイプ５に吹き込まれる。なお、空気の流量はバ
ルブ１１により調節される。マニホールド１０には複数
のセルに続くリターンパイプ５が接続されている。各セ
ルともエアーパイプ４との接続方法は同様である。 実施例２ 次に、実施例２を第２図に示した。図に示すように、エ
アーパイプ４をマニホールド１０部分に接続する以外は
第１図と同様の改良型金属空気電池である。
ル８、空気室３、負極（金属）１および正極（空気拡散
電極）２からなる金属空気電池において、電解液はリザ
ーブタンク６よりポンプ７を通ってセル８に送られる。
オーバーフローした電解液は、リターンパイプ５および
マニホールド１０を通ってリザーブタンク６に戻る。該
電解液中には、副反応として生じた水素ガスが気泡とな
って含まれている。空気は、エアーポンプで空気室３に
送られ、エアーパイプ４およびフィルター９を通ってリ
ターンパイプ５に吹き込まれる。なお、空気の流量はバ
ルブ１１により調節される。マニホールド１０には複数
のセルに続くリターンパイプ５が接続されている。各セ
ルともエアーパイプ４との接続方法は同様である。 実施例２ 次に、実施例２を第２図に示した。図に示すように、エ
アーパイプ４をマニホールド１０部分に接続する以外は
第１図と同様の改良型金属空気電池である。
【００１０】実施例３ 第３図は、リターンパイプ５中の電解液に空気が吹き込
まれる部分に触媒層１３を設けた実施例３である。本実
施例は、触媒１３を設置することにより、発生した水素
ガスの酸化反応を容易にして、水素ガスを消失させるも
のである。
まれる部分に触媒層１３を設けた実施例３である。本実
施例は、触媒１３を設置することにより、発生した水素
ガスの酸化反応を容易にして、水素ガスを消失させるも
のである。
【００１１】実施例および比較例の試験評価 第１図の装置を用いて、セル３台を直列に接続し、電解
液温度５０［℃］、流速１００［ｍＬ／分／セル］、空
気室へのセルの空気流量１０［Ｌ／分］として、負荷１
１を利用して１０［Ａ／ｄｍ2］の出力を取りだした。
電解液への空気吹き込み量は１セル当たり０（比較例
１），１００（実施例１），５００（実施例２），１０
００［ｍＬ／分］（実施例３）とした。また、第１図の
電解液と空気の接触する部分に、触媒層１３（白金担持
カーボン触媒）を設けたものにおいて、電解液への空気
吹き込み量を１セル当たり０（比較例２），１００（実
施例４），５００（実施例５），１０００［ｍＬ／分］
（実施例６）とした。
液温度５０［℃］、流速１００［ｍＬ／分／セル］、空
気室へのセルの空気流量１０［Ｌ／分］として、負荷１
１を利用して１０［Ａ／ｄｍ2］の出力を取りだした。
電解液への空気吹き込み量は１セル当たり０（比較例
１），１００（実施例１），５００（実施例２），１０
００［ｍＬ／分］（実施例３）とした。また、第１図の
電解液と空気の接触する部分に、触媒層１３（白金担持
カーボン触媒）を設けたものにおいて、電解液への空気
吹き込み量を１セル当たり０（比較例２），１００（実
施例４），５００（実施例５），１０００［ｍＬ／分］
（実施例６）とした。
【００１２】水素濃度は、放電中にリザーブタンクの開
口部で測定した。５時間放電した後、各セルごとにアル
ミニウム板を秤量してファラデーの法則よりクーロン効
率を求めた。第５図および第６図にその結果を示した。
試験結果より、空気吹き込み量に応じて水素濃度は低下
し、触媒層を設けると、さらに水素濃度の低減に効果的
であることがわかる。クーロン効率の改善はシャント電
流の影響を受けやすい中央のセルで著しいことが実験的
にわかっているが、これも本発明の理論を裏付けるもの
となっている。
口部で測定した。５時間放電した後、各セルごとにアル
ミニウム板を秤量してファラデーの法則よりクーロン効
率を求めた。第５図および第６図にその結果を示した。
試験結果より、空気吹き込み量に応じて水素濃度は低下
し、触媒層を設けると、さらに水素濃度の低減に効果的
であることがわかる。クーロン効率の改善はシャント電
流の影響を受けやすい中央のセルで著しいことが実験的
にわかっているが、これも本発明の理論を裏付けるもの
となっている。
【００１３】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、セル
から排出された空気が、エアーフィルターを介して該リ
ターンパイプ中の電解液に吹き込まれる構成としたた
め、水素ガス濃度が低減し、装置の安全性が高くなって
いる。また、複数のセルから構成される電池の場合、電
解液で満たされた前記マニホールド部分が各セルのリタ
ーンパイプが接続されるために空気の気泡で満たされ、
電気の流れることができる断面積が減少して電気抵抗が
増加してシャント電流が低減し、クーロン効率も上がっ
てたいへん効率の良い金属空気電池となる。
から排出された空気が、エアーフィルターを介して該リ
ターンパイプ中の電解液に吹き込まれる構成としたた
め、水素ガス濃度が低減し、装置の安全性が高くなって
いる。また、複数のセルから構成される電池の場合、電
解液で満たされた前記マニホールド部分が各セルのリタ
ーンパイプが接続されるために空気の気泡で満たされ、
電気の流れることができる断面積が減少して電気抵抗が
増加してシャント電流が低減し、クーロン効率も上がっ
てたいへん効率の良い金属空気電池となる。
【図１】本発明の構成
【図２】本発明の他の方法
【図３】本発明の反応を促進するための触媒層を設けた
他の方法
他の方法
【図４】従来法
【図５】実施例１〜３および比較例１の試験結果
【図６】実施例４〜６および比較例２の試験結果
１ 負極（金属） ８ セル ２ 正極（ガス拡散電極） ９ エアーフィルター ３ 空気室 １０ マニホールド（電
解液） ４ エアーパイプ １１ バルブ（空気） ５ リターンパイプ（電解液）１２ 負荷 ６ リザーブタンク １３ 触媒 ７ ポンプ
解液） ４ エアーパイプ １１ バルブ（空気） ５ リターンパイプ（電解液）１２ 負荷 ６ リザーブタンク １３ 触媒 ７ ポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】電解液が満たされ、電極を有するセルと、
該電解液がセルからオーバーフローしてリザーブタンク
へ戻るためのリターンパイプとを有する空気および電解
液循環型金属空気電池において、セルから排出された空
気が、エアーフィルターを介して該リターンパイプ中の
電解液に吹き込まれることを特徴とする改良型金属空気
電池。 - 【請求項２】空気が該リターンパイプ中の電解液に吹き
込まれる部分に、触媒層を設けたことを特徴とする第１
項記載の改良型金属空気電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326511A JPH06176776A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 改良型金属空気電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326511A JPH06176776A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 改良型金属空気電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176776A true JPH06176776A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18188648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326511A Pending JPH06176776A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 改良型金属空気電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176776A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101032547B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-05-06 | 현대중공업 주식회사 | 금속 슬러리 순환식 금속공기전지 장치 |
| KR101034751B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-05-17 | 현대중공업 주식회사 | 캠 구동 방식을 이용한 금속공기전지의 금속극 금속 슬러리 자동 공급 장치 |
| KR101048569B1 (ko) * | 2010-03-04 | 2011-07-11 | 현대중공업 주식회사 | 롤형 금속극판 공급장치를 갖는 금속-공기전지 |
| WO2014061865A1 (ko) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 리튬 공기전지 시스템 |
| KR101516187B1 (ko) * | 2013-10-25 | 2015-05-06 | 국방과학연구소 | 아연공기전지용 금속연료산화물의 전기환원장치 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP4326511A patent/JPH06176776A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101032547B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-05-06 | 현대중공업 주식회사 | 금속 슬러리 순환식 금속공기전지 장치 |
| KR101034751B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-05-17 | 현대중공업 주식회사 | 캠 구동 방식을 이용한 금속공기전지의 금속극 금속 슬러리 자동 공급 장치 |
| KR101048569B1 (ko) * | 2010-03-04 | 2011-07-11 | 현대중공업 주식회사 | 롤형 금속극판 공급장치를 갖는 금속-공기전지 |
| WO2011108798A1 (ko) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | 현대중공업 주식회사 | 롤형 금속극판 공급장치를 갖는 금속-공기전지 |
| WO2014061865A1 (ko) * | 2012-10-15 | 2014-04-24 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 리튬 공기전지 시스템 |
| US9559370B2 (en) | 2012-10-15 | 2017-01-31 | Sk Innovation Co., Ltd. | Lithium air battery system |
| KR101516187B1 (ko) * | 2013-10-25 | 2015-05-06 | 국방과학연구소 | 아연공기전지용 금속연료산화물의 전기환원장치 |
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