JPH07109101A - Occlusion of hydrogen or lithium to sodium tungsten bronze, occlusion apparatus and sodium tungsten bronze containing occluded hydrogen or lithium - Google Patents

Occlusion of hydrogen or lithium to sodium tungsten bronze, occlusion apparatus and sodium tungsten bronze containing occluded hydrogen or lithium

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JPH07109101A
JPH07109101A JP5280513A JP28051393A JPH07109101A JP H07109101 A JPH07109101 A JP H07109101A JP 5280513 A JP5280513 A JP 5280513A JP 28051393 A JP28051393 A JP 28051393A JP H07109101 A JPH07109101 A JP H07109101A
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lithium
tungsten bronze
hydrogen
sodium tungsten
cathode
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Japanese (ja)
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Makoto Ito
真 伊藤
Hikari Okamoto
光 岡本
Shinji Nezu
伸治 根津
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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable the occlusion of hydrogen and/or lithium in a sodium tungsten bronze and enable the occlusion of a large amount of hydrogen and/or lithium in the bronze. CONSTITUTION:An occlusion apparatus consists of an electrolytic cell 1 into which a cathode 2, an anode 3 and reference electrode 3R are inserted, a voltage controlling apparatus 4 and X-Y recorder 5. Electrolytic cell 1 is filled with lithium hydroxide in the form of an alkaline aqueous solution. Cathode 2 consists of a sodium tungsten bronze (Na0.58WO3). Anode 3 is made of platinum and reference electrode 3R composes of a saturated calomel electrode(SCE). A voltage controlling apparatus 4 is controlling the voltage applied to the cathode 2, the anode 3 and the reference electrode 3R, and an X-Y recorder 5 is recording the change of electric current caused by the sweep of voltage applied to the cathode 2. Lithium is occluded in a sodium tungsten bronze by the above occlusion apparatus.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ水溶液中にお
ける電気分解によりナトリウムタングステンブロンズに
水素あるいはリチウムを吸蔵させるナトリウムタングス
テンブロンズへの水素またはリチウムの吸蔵方法および
吸蔵装置、ならびに水素またはリチウムを吸蔵したナト
リウムタングステンブロンズに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for storing hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze which causes hydrogen or lithium to be stored in the sodium tungsten bronze by electrolysis in an alkaline aqueous solution, and hydrogen or lithium. Regarding sodium tungsten bronze.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来ナトリウムタングステンブロンズ
(Nax WO3 )のようなタングステンブロンズ型結晶
は、xの値が不定比をとり電気伝導性を持つことが知ら
れている。ナトリウムタングステンブロンズは、水素を
吸蔵することが報告されており、それらはナトリウムタ
ングステンブロンズを気体水素と接触させる等の方法に
より行われていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, it is known that a tungsten bronze type crystal such as sodium tungsten bronze (Na x WO 3 ) has a nonstoichiometric value of x and has electrical conductivity. Sodium tungsten bronze has been reported to occlude hydrogen, which has been done by methods such as contacting sodium tungsten bronze with gaseous hydrogen.

【0003】また硫酸水溶液中においてナトリウムタン
グステンブロンズをカソードとして電気分解を行い、こ
のカソード上に水素を発生させると同時にカソード中に
水素を吸蔵させる試みも行われており、上述のガス吸蔵
の場合に比べて多量の水素の吸蔵可能性が示唆されてい
る。
It has also been attempted to electrolyze sodium tungsten bronze in a sulfuric acid aqueous solution as a cathode to generate hydrogen on the cathode and at the same time store hydrogen in the cathode. In comparison, it is suggested that a large amount of hydrogen can be stored.

【0004】さらにナトリウムタングステンブロンズへ
のリチウムの吸蔵も公知であり、リチウムイオンを含む
溶融塩中あるいは、リチウムイオンを含む非水溶媒中で
ナトリウムタングステンブロンズをカソードとして電気
分解を行うものであった。
Further, it is also known to occlude lithium in sodium tungsten bronze, and electrolysis is carried out using sodium tungsten bronze as a cathode in a molten salt containing lithium ions or in a non-aqueous solvent containing lithium ions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の気体水素と
接触させる方法においては、1気圧の水素ガスを用いて
吸蔵させることことの出来る水素の量が極めてわずかで
あり、Na73WO3 の組成のナトリウムタングステンブ
ロンズに対し、原料比で0.0059(Na0.73
0.0059WO3 )との報告がされている。従って、水素の
吸蔵率が低いため、特表平4−506564号公報に示
される過剰熱の発生には、適していないと考えられる。
In the above conventional method of contacting with gaseous hydrogen, the amount of hydrogen that can be occluded using hydrogen gas at 1 atm is extremely small, and the composition of Na 73 WO 3 is 0.0059 (Na 0.73 H
0.0059 WO 3 ) has been reported. Therefore, since the hydrogen storage rate is low, it is considered that it is not suitable for the generation of excess heat disclosed in JP-A-4-506564.

【0006】また、上記従来の硫酸水溶液中で電気分解
する方法においては、我々が行った実験によれば、多量
の水素が吸蔵されているとの決定的な証拠は無く、報告
されているナトリウムタングステンブロンズ中の水素の
拡散定数の値である10-11〜10-12 cm2 /sから考
えても電極の極めて表面のみに水素が吸蔵されていると
考えられる。
Further, in the above-mentioned conventional method of electrolyzing in a sulfuric acid aqueous solution, according to the experiments conducted by us, there is no definitive evidence that a large amount of hydrogen is occluded, and the reported sodium is reported. Considering the value of the diffusion constant of hydrogen in the tungsten bronze of 10 −11 to 10 −12 cm 2 / s, it is considered that hydrogen is absorbed only on the very surface of the electrode.

【0007】さらに、リチウムイオンを含む溶融塩ある
いは非水溶媒中で電気分解する方法においては、電気化
学的におこなわれているが、リチウムイオンを含む非水
溶媒あるいは溶融中のみで行われている。その理由は、
水溶液中での電界ではリチウムの侵入よりも貴な電位に
おいて水素が発生すると考えたものと推測される。
Further, the method of electrolyzing in a molten salt containing a lithium ion or a non-aqueous solvent is performed electrochemically, but is performed only in the non-aqueous solvent containing a lithium ion or in a molten state. . The reason is,
It is presumed that hydrogen was generated at a potential nobler than the penetration of lithium in the electric field in the aqueous solution.

【0008】そこで本発明者らは、アルカリ水溶液中の
電気分解においてカソードおよびアノードに白金を用い
れば、水の分解電圧以上の加電圧を与えることによりカ
ソードでは水素、アノードでは酸素が発生すると考えら
れるが、ナトリウムタングステンブロンズをカソードと
したときアルカリ水溶液の種類により、その挙動に大き
な差があることを見出し、系統的に調べた結果アルカリ
水溶液中においてナトリウムタングステンブロンズをカ
ソードとして電気分解することによりナトリウムタング
ステンブロンズに水素またはおよびリチウムを吸蔵する
という本発明の技術的思想に着眼し、ナトリウムタング
ステンブロンズに水素およびリチウムの吸蔵を可能とし
て、多量の水素およびリチウムをナトリウムタングステ
ンブロンズに吸蔵させるという目的を達成する本発明に
到達した。
Therefore, the inventors of the present invention believe that when platinum is used for the cathode and the anode in electrolysis in an aqueous alkaline solution, hydrogen is generated at the cathode and oxygen is generated at the anode by applying an applied voltage higher than the decomposition voltage of water. However, it was found that the behavior of sodium tungsten bronze varies greatly depending on the type of alkaline aqueous solution when it is used as a cathode. As a result of a systematic investigation, sodium tungsten bronze was used as a cathode in the alkaline aqueous solution to electrolyze sodium tungsten. Focusing on the technical idea of the present invention that hydrogen or lithium is stored in bronze, hydrogen and lithium can be stored in sodium tungsten bronze, and a large amount of hydrogen and lithium can be stored in sodium tungsten bronze. It has reached the present invention for achieving the goal of.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明(請求項1に記載
の第1発明)のナトリウムタングステンブロンズへの水
素またはリチウムの吸蔵方法は、アルカリ水溶液中にお
いて、ナトリウムタングステンブロンズをカソードとし
て電気分解することにより、水素およびリチウムのうち
少なくとも一方をナトリウムタングステンブロンズに吸
蔵させるものである。
The method for occluding hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze according to the present invention (the first invention according to claim 1) is to electrolyze sodium tungsten bronze as a cathode in an aqueous alkali solution. As a result, at least one of hydrogen and lithium is occluded in the sodium tungsten bronze.

【0010】本発明(請求項2に記載の第2発明)のナ
トリウムタングステンブロンズへの水素またはリチウム
の吸蔵装置は、アルカリ水溶液が充填された電解槽と、
前記電解槽中に挿置されナトリウムタングステンブロン
ズにより構成されるカソードと、前記電解槽中に挿置さ
れたアノードと、前記カソードとアノードに印加する電
圧を制御する電圧制御装置と、からなり、水素およびリ
チウムのうち少なくとも一方をナトリウムタングステン
ブロンズに吸蔵させるものである。
The storage device for hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze of the present invention (the second invention according to claim 2) is an electrolytic cell filled with an alkaline aqueous solution,
A cathode that is placed in the electrolytic cell and is made of sodium tungsten bronze; an anode that is placed in the electrolytic cell; and a voltage control device that controls the voltage applied to the cathode and the anode. At least one of lithium and lithium is stored in a sodium tungsten bronze.

【0011】本発明(請求項3に記載の第3発明)の水
素またはリチウムを吸蔵したナトリウムタングステンブ
ロンズは、アルカリ水溶液中において、ナトリウムタン
グステンブロンズをカソードとして電気分解することに
より、水素およびリチウムのうち少なくとも一方が吸蔵
されているものである。
The hydrogen- or lithium-occluded sodium tungsten bronze of the present invention (the third invention according to claim 3) is electrolyzed with sodium tungsten bronze as a cathode in an alkaline aqueous solution to obtain hydrogen or lithium. At least one is occluded.

【0012】[0012]

【作用】上記構成より成る第1発明のナトリウムタング
ステンブロンズへの水素またはリチウムの吸蔵方法は、
アルカリ水溶液中において、ナトリウムタングステンブ
ロンズをカソードとして電気分解することにより、水素
およびリチウムのうち少なくとも一方をナトリウムタン
グステンブロンズに吸蔵させるものである。
The method for storing hydrogen or lithium in the sodium tungsten bronze of the first invention having the above-mentioned structure is
By electrolyzing sodium tungsten bronze as a cathode in an alkaline aqueous solution, at least one of hydrogen and lithium is occluded in the sodium tungsten bronze.

【0013】上記構成より成る第2発明のナトリウムタ
ングステンブロンズへの水素またはリチウムの吸蔵装置
は、前記電解槽内のアルカリ水溶液中において、ナトリ
ウムタングステンブロンズにより構成される前記カソー
ドとアノードに前記電圧制御装置により制御された電圧
を印加することにより電気分解させることによって、水
素およびリチウムのうち少なくとも一方をナトリウムタ
ングステンブロンズに吸蔵させるものである。
A device for storing hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze according to the second aspect of the present invention, which has the above-mentioned structure, has the voltage control device for the cathode and the anode made of sodium tungsten bronze in the alkaline aqueous solution in the electrolytic cell. At least one of hydrogen and lithium is occluded in sodium tungsten bronze by electrolyzing by applying a voltage controlled by.

【0014】上記構成より成る第3発明の水素またはリ
チウムを吸蔵したナトリウムタングステンブロンズは、
ナトリウムタングステンブロンズに吸蔵された水素ある
いはリチウムを用途に応じて種々利用するものである。
The sodium tungsten bronze containing hydrogen or lithium according to the third aspect of the present invention having the above structure,
Various uses are made of hydrogen or lithium occluded in sodium tungsten bronze depending on the application.

【0015】[0015]

【発明の効果】上記作用を奏する第1発明のナトリウム
タングステンブロンズへの水素またはリチウムの吸蔵方
法は、ナトリウムタングステンブロンズに水素およびリ
チウムのうち少なくとも一方の吸蔵を可能にするととも
に、水素およびリチウムのうち少なくとも一方の多量の
吸蔵を可能にするという効果を奏する。
The method of storing hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze according to the first aspect of the present invention, which enables the storage of at least one of hydrogen and lithium in sodium tungsten bronze, as well as hydrogen and lithium. The effect that a large amount of at least one of them can be stored is exhibited.

【0016】上記作用を奏する第2発明のナトリウムタ
ングステンブロンズへの水素またはリチウムの吸蔵装置
は、前記カソードを構成するナトリウムタングステンブ
ロンズに水素およびリチウムのうち少なくとも一方の吸
蔵を可能にするとともに、水素およびリチウムのうち少
なくとも一方の多量の吸蔵を可能にするという効果を奏
する。
The device for storing hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze according to the second aspect of the present invention, which enables the storage of at least one of hydrogen and lithium in the sodium tungsten bronze constituting the cathode, and hydrogen and lithium The effect is that a large amount of at least one of lithium can be stored.

【0017】上記作用を奏する第3発明の水素またはリ
チウムを吸蔵したナトリウムタングステンブロンズは、
水素あるいはリチウムを多量に吸蔵することが可能であ
るので、かかるナトリウムタングステンブロンズを利用
して二次電池、表示素子、pHセンサーへの応用を可能に
するとともに、核融合反応への応用の可能性があるとい
う効果を奏する。
The sodium tungsten bronze containing hydrogen or lithium according to the third aspect of the present invention, which has the above-mentioned function, is:
Since it is possible to store a large amount of hydrogen or lithium, it is possible to use such a sodium tungsten bronze for secondary batteries, display devices, pH sensors, and also for fusion reactions. The effect that there is.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(第1実施例)第1実施例のナトリウムタ
ングステンブロンズへのリチウムの吸蔵方法および吸蔵
装置は、図1に示すようにアルカリ水溶液として水酸化
リチウムが充填された電解槽1と、前記電解槽1中に挿
置されナトリウムタングステンブロンズ(Na0.58WO
3 )により構成されるカソード2と、前記電解槽1中に
挿置された白金により構成されるアノード3と、前記電
解槽1中に挿置され飽和カロメル電極(SCE)で構成
される参照電極3Rと、前記カソード2とアノード3と
参照電極3Rとに印加する電圧を制御する電圧制御装置
4と、カソード2に作用する電位をスイープしたときの
電流変化を記録するX−Yレコーダ5とから成り、リチ
ウムをカソード2を構成するナトリウムタングステンブ
ロンズに吸蔵させるものである。
(First Embodiment) A method and apparatus for storing lithium in sodium tungsten bronze according to the first embodiment are, as shown in FIG. 1, an electrolytic cell 1 filled with lithium hydroxide as an alkaline aqueous solution, and Sodium tungsten bronze (Na 0.58 WO
3 ), a cathode 2 composed of 3 ), an anode 3 composed of platinum inserted in the electrolytic cell 1, and a reference electrode composed of a saturated calomel electrode (SCE) inserted in the electrolytic cell 1. 3R, a voltage controller 4 that controls the voltage applied to the cathode 2, the anode 3, and the reference electrode 3R, and an XY recorder 5 that records the change in current when the potential acting on the cathode 2 is swept. In other words, lithium is occluded in the sodium tungsten bronze forming the cathode 2.

【0020】前記電解槽1は、有底中空円筒体10で構
成され、1Mの水酸化リチウムが充填されている。
The electrolytic cell 1 is composed of a hollow cylindrical body 10 with a bottom and is filled with 1M lithium hydroxide.

【0021】前記カソード2は、ナトリウムタングステ
ンブロンズ(Na0.58WO3 )の直方体により構成さ
れ、有底中空円筒体10内のほぼ中央にに配置されてい
る。
The cathode 2 is composed of a rectangular parallelepiped of sodium tungsten bronze (Na 0.58 WO 3 ), and is arranged substantially in the center of the bottomed hollow cylindrical body 10.

【0022】前記アノード3は、前記電解槽1内におい
て前記カソード2を包囲するように同軸的且つスパイラ
ルに配設されている。
The anode 3 is coaxially and spirally arranged so as to surround the cathode 2 in the electrolytic cell 1.

【0023】前記電圧制御装置4は、電気分解および測
定に必要な信号を出力する関数発生器41に接続された
ポテンショスタット40で構成され、前記カソード2、
アノード3および参照電極3Rに接続され、ナトリウム
タングステンブロンズにより構成されたカソード2にお
いて水素の発生が起こらないように電位を規制して3
9.62クーロンの電気量を電気分解中に流すように制
御し得る構成より成る。
The voltage controller 4 comprises a potentiostat 40 connected to a function generator 41 which outputs the signals required for electrolysis and measurement, the cathode 2,
It is connected to the anode 3 and the reference electrode 3R and regulates the potential so that hydrogen is not generated in the cathode 2 composed of sodium tungsten bronze.
It is configured so that an electric quantity of 9.62 coulombs can be controlled so as to flow during electrolysis.

【0024】上記構成より成る第1実施例のナトリウム
タングステンブロンズへのリチウムの吸蔵装置を用いた
第1実施例のナトリウムタングステンブロンズへのリチ
ウムの吸蔵方法は、1Mの水酸化リチウムが充填された
前記電解槽1内に配置された前記ナトリウムタングステ
ンブロンズのカソード2において水素の発生が起こらな
いように前記電圧制御装置4により参照電極3Rに対し
て、電位を規制して39.62クーロンの電気量を流す
ように制御して、約16時間電気分解を行ない、前記カ
ソード2を構成するナトリウムタングステンブロンズに
リチウムを吸蔵させるものである。
The method of storing lithium in the sodium tungsten bronze of the first embodiment using the device for storing lithium in the sodium tungsten bronze of the first embodiment having the above-mentioned structure is as follows. In order to prevent hydrogen from being generated in the cathode 2 of the sodium tungsten bronze arranged in the electrolytic cell 1, the voltage control device 4 regulates the potential with respect to the reference electrode 3R so that an electric quantity of 39.62 coulomb is obtained. It is controlled so as to flow, and electrolysis is performed for about 16 hours to occlude lithium in the sodium tungsten bronze forming the cathode 2.

【0025】上記第1実施例のナトリウムタングステン
ブロンズへのリチウムの吸蔵方法および吸蔵装置は、図
2のカソード2の電位を毎秒50mVでスイープした時
のサイクリックボルタモグラムに示すように、上記従来
に比べカソード2を構成するナトリウムタングステンブ
ロンズにリチウムが多量に吸蔵されるという効果を奏す
る。
The method and apparatus for storing lithium in the sodium tungsten bronze of the first embodiment are different from the conventional one as shown in the cyclic voltammogram when the potential of the cathode 2 is swept at 50 mV / sec in FIG. The effect is that a large amount of lithium is occluded in the sodium tungsten bronze forming the cathode 2.

【0026】前記電気分解終了後カソード2を構成する
ナトリウムタングステンブロンズを図3に示す手順に従
い、分解して高周波プラズマ発光分析の原子吸光分析法
により分析し、リチウム含有量を測定したところ、以下
の結果を得た。 ナトリウムタングステンブロンズ電極重量:0.7900グラ
ム 電解後に検出されたリチウム量: 0.00265 グ
ラム 電気量から計算された理論量: 0.00285 グ
ラム 前記理論量0.00285 グラムからしても、検出されたリチ
ウム量0.00265 グラムは、良く対応しているということ
ができる。
After completion of the electrolysis, the sodium tungsten bronze constituting the cathode 2 was decomposed according to the procedure shown in FIG. 3 and analyzed by atomic absorption spectrometry of high frequency plasma emission spectrometry to measure the lithium content. I got the result. Sodium Tungsten Bronze Electrode Weight: 0.7900 g Lithium amount detected after electrolysis: 0.00265 g Theoretical amount calculated from electricity amount: 0.00285 g Even from the theoretical amount of 0.00285 g, the detected lithium amount of 0.00265 g corresponds well. It can be said that they are doing.

【0027】(第2実施例)第2実施例のナトリウムタ
ングステンブロンズへの水素の吸蔵方法は、1Mの水酸
化カリウムを電解液とし、ナトリウムタングステンブロ
ンズ(Na0.67WO3 )をカソードとし、白金をアノー
ドとしてカソードの電極電位を参照電極である飽和カロ
メル電極に対して、−2.0Vに規制して一定時間通電
して、電気分解を行った。
(Second Embodiment) A method for storing hydrogen in sodium tungsten bronze according to the second embodiment is as follows. 1M potassium hydroxide is used as an electrolytic solution, sodium tungsten bronze (Na 0.67 WO 3 ) is used as a cathode, and platinum is used. The electrode potential of the cathode as the anode was regulated to -2.0 V with respect to the saturated calomel electrode as the reference electrode, and electricity was supplied for a certain period of time to perform electrolysis.

【0028】上記第2実施例において、一定時間通電後
図4に示すようにナトリウムタングステンブロンズによ
り構成されるカソードの電位を毎秒100mVでスイー
プして、4時間22分、8時間24分、21時間49分
通電した時のアノーディックボルタモグラムを記録し
た。図4から明らかなように、通電時間とともにアノー
ド電流は大きくなり、約1時間で一定値に達した。この
ピーク位置のpH依存性から、このピークは、吸蔵され
た水素の放出によると判断され、ピークの高さから以下
の数1を用いてナトリウムタングステンブロンズの表面
の水素濃度を算出した。
In the second embodiment, after energization for a certain period of time, the potential of the cathode made of sodium tungsten bronze was swept at 100 mV per second as shown in FIG. 4, and then 4 hours 22 minutes, 8 hours 24 minutes, and 21 hours. The anodic voltammogram was recorded when electricity was applied for 49 minutes. As is clear from FIG. 4, the anode current increased with the energization time and reached a constant value in about 1 hour. From the pH dependence of this peak position, this peak was determined to be due to the release of absorbed hydrogen, and the hydrogen concentration on the surface of sodium tungsten bronze was calculated from the height of the peak using the following formula 1.

【数1】 その結果水素の原子比は、0.3〜0.4と見積もら
れ、Na0.670.33WO3 の生成が確認された。
[Equation 1] As a result, the atomic ratio of hydrogen was estimated to be 0.3 to 0.4, and production of Na 0.67 H 0.33 WO 3 was confirmed.

【0029】(第3実施例)第3実施例のナトリウムタ
ングステンブロンズへの水素の吸蔵方法は、1Mの水酸
化ナトリウムを電解液とし、ナトリウムタングステンブ
ロンズ(Na0.67WO 3)をカソードとし、白金をアノ
ードとしてカソードの電極電位を飽和カロメル電極に対
して、−2.0Vに規制して一定時間通電して、電気分
解を行った。
(Third Embodiment) A method of occluding hydrogen in sodium tungsten bronze of the third embodiment uses 1 M sodium hydroxide as an electrolyte, sodium tungsten bronze (Na 0.67 WO 3 ) as a cathode, and platinum. The electrode potential of the cathode as the anode was regulated to -2.0 V with respect to the saturated calomel electrode, and electricity was supplied for a certain period of time to perform electrolysis.

【0030】上記第3実施例においても、第2実施例と
同様に水素が吸蔵され、Na0.670.33WO3 の生成が
確認された。
In the third embodiment as well, it was confirmed that hydrogen was occluded in the same manner as in the second embodiment and that Na 0.67 H 0.33 WO 3 was produced.

【0031】(第4実施例)第4実施例のナトリウムタ
ングステンブロンズへの水素およびリチウムの吸蔵方法
は、1Mの水酸化カリウムの電解液に10-6Mの濃度に
なるようにリチウムイオンを添加し、ナトリウムタング
ステンブロンズ(Na0.67WO3 )をカソードとし、白
金をアノードとしてカソードの電極電位を飽和カロメル
電極に対して、−2.0Vに規制して1時間通電して、
電気分解を行った。
(Fourth Embodiment) A method for storing hydrogen and lithium in sodium tungsten bronze according to a fourth embodiment is as follows. Lithium ions are added to a 1 M potassium hydroxide electrolytic solution so as to have a concentration of 10 -6 M. Then, sodium tungsten bronze (Na 0.67 WO 3 ) was used as the cathode, platinum was used as the anode, and the electrode potential of the cathode was regulated to -2.0 V with respect to the saturated calomel electrode and energized for 1 hour,
It was electrolyzed.

【0032】上記第4実施例において、ナトリウムタン
グステンブロンズにより構成されるカソードのアノーデ
ィックボルタモグラムが図5に示すように記録された。
図5から明らかなように、2つのピークのうち、より卑
の電位でのピークは、添加されたリチウム濃度に依存す
ることからナトリウムタングステンブロンズに吸蔵され
たリチウムの放出によるものであることが確認され、水
素およびリチウムの両者がナトリウムタングステンブロ
ンズに吸蔵されたものと判断される。
In the above fourth example, the anodic voltammogram of the cathode composed of sodium tungsten bronze was recorded as shown in FIG.
As is clear from FIG. 5, of the two peaks, the peak at the more noble potential is dependent on the concentration of added lithium, and is therefore confirmed to be due to the release of lithium occluded in the sodium tungsten bronze. Therefore, it is judged that both hydrogen and lithium are occluded in the sodium tungsten bronze.

【0033】(比較例)比較例のナトリウムタングステ
ンブロンズへの水素の吸蔵方法は、1Nの硫酸を電解液
とし、上述の実施例と同様にナトリウムタングステンブ
ロンズ(Na0.67WO3 )をカソードとし、白金をアノ
ードとしてカソードの電極電位を飽和カロメル電極に対
して、−2.0Vに規制して一定時間通電して、電気分
解を行った。
(Comparative Example) A method of occluding hydrogen in the sodium tungsten bronze of the comparative example is as follows. 1N sulfuric acid is used as an electrolytic solution, sodium tungsten bronze (Na 0.67 WO 3 ) is used as a cathode, and platinum is used as in the above-mentioned embodiment. As an anode, the electrode potential of the cathode was regulated to -2.0 V with respect to the saturated calomel electrode, and electricity was applied for a certain period of time to perform electrolysis.

【0034】上記比較例においては、図6に示すように
不明瞭なピークがみられるが、実施例のアルカリ電解液
のように、水素の吸蔵は認められなかった。
In the above comparative example, an unclear peak was observed as shown in FIG. 6, but hydrogen storage was not observed as in the alkaline electrolytes of the examples.

【0035】(応用例)上記実施例におけるアルカリ水
溶液中でのナトリウムタングステンブロンズの電解還元
によるリチウムのインターカレーションを用いれば、水
酸化ニッケルの様な適当な正極と組み合わせることによ
り、水溶液電解質を用いて二次電池の作製も可能であ
る。すなわち本実施例のナトリウムタングステンブロン
ズNa0.58WO3 を負極活物質、正極にオキシ水酸化ニ
ッケル、電解液には1Mの水酸化リチウムを使用し、二
次電池を構成した。正極および負極の化学反応は、以下
の化1および化2に示すようになり、電池電圧は1.6
Vであった。
(Application Example) If the intercalation of lithium by electrolytic reduction of sodium tungsten bronze in an alkaline aqueous solution in the above-mentioned example is used, an aqueous solution electrolyte is used by combining with a suitable positive electrode such as nickel hydroxide. It is also possible to fabricate a secondary battery. That is, a secondary battery was constructed by using sodium tungsten bronze Na 0.58 WO 3 of this example as a negative electrode active material, a positive electrode of nickel oxyhydroxide, and an electrolyte of 1M lithium hydroxide. The chemical reactions of the positive electrode and the negative electrode are as shown in the following chemical formulas 1 and 2, and the battery voltage is 1.6.
It was V.

【化1】 [Chemical 1]

【化2】 [Chemical 2]

【0036】また、ナトリウムタングステンブロンズへ
の水素の吸蔵量の変化に伴い明瞭な色の変化が生ずるこ
とから、これを利用した表示素子、表示材料、ミラーへ
の応用も可能である。
Further, since a clear color change occurs with a change in the amount of hydrogen stored in the sodium tungsten bronze, it can be applied to a display element, a display material and a mirror using this.

【0037】さらに、ナトリウムタングステンブロンズ
電極の水溶液中の電極電位は、水溶液の水素イオン濃度
に依存して変化するため、これをガラス電極に変わるp
Hセンサーへの応用も可能である。
Further, since the electrode potential of the sodium tungsten bronze electrode in the aqueous solution changes depending on the hydrogen ion concentration of the aqueous solution, this is changed to a glass electrode.
Application to H sensor is also possible.

【0038】また、上記ナトリウムタングステンブロン
ズのその他の応用としては、上記ポンズ・フライシュマ
ン効果を応用した過剰熱発生が考えられるが、そのメカ
ニズムは、現在のところ明らかではなく、核融合はPd
のような金属中で重水素原子核どうしが核反応すると
も、あるいは重水素とリチウム6、あるいは軽水素とリ
チウム7が反応するとも考えられているが、いずれにし
てもアルカリ金属の存在が大きく関与していると信じら
れている。
Further, as another application of the sodium tungsten bronze, it is considered that excess heat is generated by applying the Ponds-Fleishman effect, but its mechanism is not clear at present, and Pd is used for fusion.
It is considered that deuterium nuclei react with each other in a metal like this, or deuterium reacts with lithium 6 or light hydrogen reacts with lithium 7, but in any case, the presence of alkali metals is a major factor. Is believed to be doing.

【0039】従って、上記実施例によるナトリウムタン
グステンブロンズが、多量の水素を吸蔵することができ
ることから、特表平4−506564号公報に示される
過剰熱発生に極めて有利であるということができる。以
下その応用例を説明する。
Therefore, since the sodium tungsten bronze according to the above-mentioned embodiment can store a large amount of hydrogen, it can be said that it is extremely advantageous for excessive heat generation as disclosed in JP-A-4-506564. The application example will be described below.

【0040】水酸化リチウム電解液を用いた場合、リチ
ウムおよび水素の両方がタングステンブロンズに吸蔵さ
れると考えられ電極表面あるいは、内部において化3等
の核融合反応を期待することができる。
When a lithium hydroxide electrolyte is used, both lithium and hydrogen are considered to be occluded in the tungsten bronze, and a nuclear fusion reaction such as Chemical formula 3 can be expected on the electrode surface or inside.

【化3】 [Chemical 3]

【0041】また、水酸化カリウムあるいは水酸化ナト
リウムを電解液に用いる場合には、上述の水酸化リチウ
ムを用いる場合以上に多量の吸蔵が可能のため、予め、
水酸化リチウム電解液を用いてタングステンブロンズ中
にリチウムを吸蔵させておき、その後、電解液を水酸化
カリウムあるいは、水酸化ナトリウムに電解液を替えて
水素を吸蔵させることにより予め吸蔵されたリチウムと
水素との核融合反応を起こすことが期待できる。
When potassium hydroxide or sodium hydroxide is used as the electrolytic solution, a larger amount of occlusion can be obtained than when lithium hydroxide is used.
Lithium was occluded in a tungsten bronze using a lithium hydroxide electrolytic solution, and then potassium hydroxide or sodium hydroxide was used as the electrolytic solution to replace the electrolytic solution with hydrogen and occlude hydrogen with lithium stored in advance. It can be expected to cause a nuclear fusion reaction with hydrogen.

【0042】また、水酸化ナトリウムあるいは、水酸化
カリウムを電解液に用いた場合にあっても電気化学的あ
るいは通常の元素分析においては検出されない量ではあ
るが少量のナトリウム、あるいは、カリウムがタングス
テンブロンズ中に吸蔵あるいは、表面吸着されていると
考えられるため化4のような核融合反応が期待できる。
Further, even when sodium hydroxide or potassium hydroxide is used as the electrolytic solution, a small amount of sodium or potassium is not detected by electrochemical or ordinary elemental analysis, but a small amount of sodium or potassium is tungsten bronze. Since it is considered that they are occluded or adsorbed on the surface, a nuclear fusion reaction such as Chemical formula 4 can be expected.

【化4】 [Chemical 4]

【0043】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
The embodiments described above are merely examples for the purpose of explanation, and the present invention is not limited to them. Those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention and the description of the drawings. Modifications and additions can be made without departing from the technical idea of the present invention.

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

【図1】本発明の第1実施例の吸蔵方法および吸蔵装置
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a storage method and storage device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例におけるサイクリックボルタモグラ
ムを示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cyclic voltammogram in the first embodiment.

【図3】第1実施例におけるサンプル分解手順を示すチ
ャート図である。
FIG. 3 is a chart showing a sample disassembling procedure in the first embodiment.

【図4】第2および第3実施例におけるアノーディック
ボルタモグラムを示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing anodic voltammograms in the second and third embodiments.

【図5】第4実施例におけるアノーディックボルタモグ
ラムを示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing an anodic voltammogram in a fourth embodiment.

【図6】比較例におけるアノーディックボルタモグラム
を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing an anodic voltammogram in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解槽 2 カソード 3 アノード 4 電圧制御装置 40 ポテンショスタット 41 関数発生器 5 X−Yレコーダ 1 Electrolyzer 2 Cathode 3 Anode 4 Voltage Control Device 40 Potentiostat 41 Function Generator 5 XY Recorder

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルカリ水溶液中において、ナトリウム
タングステンブロンズをカソードとして電気分解するこ
とにより、水素およびリチウムのうち少なくとも一方を
ナトリウムタングステンブロンズに吸蔵させることを特
徴とするナトリウムタングステンブロンズへの水素また
はリチウムの吸蔵方法。
1. A method of electrolyzing sodium tungsten bronze as a cathode in an alkaline aqueous solution to occlude at least one of hydrogen and lithium in the sodium tungsten bronze. Storage method.
【請求項2】 アルカリ水溶液が充填された電解槽と、 前記電解槽中に挿置されナトリウムタングステンブロン
ズにより構成されるカソードと、 前記電解槽中に挿置されたアノードと、 前記カソードとアノードに印加する電圧を制御する電圧
制御装置と、からなり、 水素およびリチウムのうち少なくとも一方をナトリウム
タングステンブロンズに吸蔵させることを特徴とするナ
トリウムタングステンブロンズへの水素またはリチウム
の吸蔵装置。
2. An electrolytic cell filled with an alkaline aqueous solution, a cathode which is inserted into the electrolytic cell and is made of sodium tungsten bronze, an anode which is inserted into the electrolytic cell, and the cathode and the anode. A device for storing hydrogen or lithium in sodium tungsten bronze, comprising: a voltage control device for controlling an applied voltage; and storing at least one of hydrogen and lithium in sodium tungsten bronze.
【請求項3】 アルカリ水溶液中において、ナトリウム
タングステンブロンズをカソードとして電気分解するこ
とにより、水素およびリチウムのうち少なくとも一方が
吸蔵されていることを特徴とする水素またはリチウムを
吸蔵したナトリウムタングステンブロンズ。
3. A sodium tungsten bronze containing hydrogen or lithium, wherein at least one of hydrogen and lithium is stored by electrolyzing sodium tungsten bronze as a cathode in an alkaline aqueous solution.
JP5280513A 1993-10-13 1993-10-13 Occlusion of hydrogen or lithium to sodium tungsten bronze, occlusion apparatus and sodium tungsten bronze containing occluded hydrogen or lithium Pending JPH07109101A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2365023A (en) * 2000-07-18 2002-02-13 Ionex Ltd Increasing the surface area of an electrode

Cited By (3)

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GB2365023B (en) * 2000-07-18 2002-08-21 Ionex Ltd A process for improving an electrode
US7341655B2 (en) 2000-07-18 2008-03-11 Ionex Limited Process for improving an electrode

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