JPH07113899A

JPH07113899A - 放射線エネルギーを化学エネルギーに変換する方法および装置

Info

Publication number: JPH07113899A
Application number: JP5289724A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Karino; 仁苅野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】化学電池を媒体として、放射線エネルギーを
電気エネルギーに、効率良く変換し、実用性の高い電池
を得る。【構成】放射性元素の天然鉱石を連続多孔質焼結体に
焼成し、これを電池の電解液に浸漬、または電解液補水
用の蒸溜水に浸漬後電池に補水して、放射線化学反応お
よびその二次反応によって電池の活物質を再生する。係
る方法および装置により、電池に自己再生機能を付加す
る。また、二次電池の充電を補水により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線エネルギーを用
いて電池の活物質を再生し、化学エネルギーに変換する
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池は化学エネルギーを直接化学
反応によって、電気エネルギーに変換する装置で、種々
の電池が実用されている。電池には、高い還元状態にあ
る負極活物質と高い酸化状態にある正極活物質が充填さ
れ、活物質の保有する化学エネルギーが電気エネルギー
に変換される。これら高い還元あるいは酸化状態にある
物質は自然界より供給される場合もあれは、人工的に電
気エネルギーを供給して電気分解により得たり、還元剤
や酸化剤を用いて化学反応によって得たりする場合もあ
る。とくに、二次電池では、電気エネルギーを用いて充
電により得る。

【０００３】また、高い還元あるいは酸化状態にある物
質は、熱や光のエネルギーによっても得られ、熱や光の
エネルギーによって活物質を再生し、化学エネルギーを
得る電池も種々考案されている。

【０００４】また、放射線エネルギーを電気エネルギー
に変換する方法および装置においては、従来、二つの系
統による、エネルギー変換方式から成り立つ種々の考案
がなされ、そのいくつかは実用されている。ます第一の
系統は、放射線エネルギーを直接、電気エネルギーに変
換する方式であり、磁力線や半導体等を利用して考案さ
れている（例えば、特開平４−２１８７９９号公報参
照）。

【０００５】そして、第二の系統は、放射線エネルギー
を熱エネルギーのエネルギー源として用い、熱伝対を介
して電気エネルギーに変換する方式であり、長寿命で小
型の電池が考案され、医療用ペースメーカーの電源とし
て実用されている。

【０００６】しかしながら、以上二つの系統によるエネ
ルギー変換方式では、放射線の持つ高いエネルギーを、
効率良く電気エネルギーに変換するのは困難であり、放
射線エネルギーを用いて、日常生活に役立つ量の電気エ
ネルギーを得る方法および装置としては、いずれも不十
分であり、非実用的であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、放射線エネ
ルギーを電気エネルギーに変換するにあたり、化学エネ
ルギーを介在させて、効率の良いエネルギー変換が出来
る新しいエネルギー変換方式を提供し、実用性の高い電
池を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、放射線エネルギーを化学エネル
ギーに変換する方法および装置を提供し、新しいエネル
ギー変換方式を構成した。係る変換方式では、まず、放
射線エネルギーの大部分を電池の電解質で吸収し、放射
線化学反応によって活物質を再生することにより、化学
エネルギーに変換し、その後、直接化学反応によって、
電気エネルギーに変換するものである。

【０００９】従来、放射線化学の分野における多くの研
究結果から、水および水溶液に対する放射線の化学作用
として、化１の放射線化学反応は、公知となっている。

【００１０】

【化１】

【００１１】しかし、酸またはアルカリの水溶液である
電池の電解液に対し、係る化学反応を得る事を目的とし
て、放射線エネルギーを利用する試みは、なされていな
い。

【００１２】そこで、不発明においては、電池の電解液
に放射線エネルギーを供給し、その結果得られる化１の
反応による生成物の二次反応により、電池の活物質が再
生される事を発見するに至り、放射線エネルギーを化学
エネルギーに変換する方法および装置の構成が可能とな
り、これを提供するものである。

【００１３】係る二次反応の過程は、例えば鉛蓄電池に
おいては化２および化３の化学反応となり、電気エネル
ギーを用いた充電による化学変化と同様の結果が得られ
る。しかも、充電時の電池にかかる負荷は、強制的に電
流を流す従来の充電方法に比べ、著しく減少するので、
充放電サイクル寿命も向上する。

【００１４】

【化２】

【００１５】

【化３】

【００１６】本発明において、利用可能な放射線源は、
化１の化学反応を得られるすべてのものが、一応、利用
可能であるが、実用するには、化学的に安定な放射性元
素の酸化物を含有する天然鉱石が好ましい。

【００１７】以上の条件を満たす天然鉱石の一例とし
て、モナザイトが上げられる。その主な成分は、リン、
セリウム、およびランタンの各酸化物であるので、希土
類元素の鉱石としても産出されている。このモナザイト
には、通常５％前後のトリウム２３２の酸化物と、０．
１％前後のウラン２３８の酸化物が含まれているので、
原子核の崩壊により放出される荷電粒子（α粒子および
β粒子）は、モナザイト１グラムにつき、毎秒約２００
個となる。

【００１８】尚、係る鉱石を放射線源として利用する際
は、連続多孔質な焼結体として、任意の形状に焼成して
用いるのが好ましい。

【００１９】

【作用】本発明の、放射線エネルギーを化学エネルギー
に変換する方法および装置を、二次電池の充電に用いる
場合、例えば鉛蓄電池では、補水用の蒸溜水に放射線源
の焼結体を投入浸漬し、化１の放射線化学反応を十分に
得た後、係る蒸溜水を電解液の適止量の約２０％となる
よう補水する。そして、約２時間程度そのまま放置する
と、その間に化２および化３の化学反応が終了し、充電
は完了する。

【００２０】また、放射線源の連続多孔質焼結体を、現
在、二次電池に使用しているセパレータと同様の形状に
焼成し、二次電池のセパレータとして用いると、電解液
に対し、放射線エネルギーを継続的に供給する事とな
り、電池内部では化１の化学反応と、その二次反応が継
続的に起こる事となる。

【００２１】

【実施例１】モナザイトの粉体１００ｇと、粘質陶土１
００ｇ、焼成硬化剤として無鉛フリット４０ｇを混合し
て、直径６．５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒状に成型し、
８５０℃で焼成し、セラミック化した連続多孔質な焼結
体を得た。係る焼結体を、蒸溜水０．５ｌを入れた容量
１ｌのガラス容器内に投入浸漬して１時間後に、係る蒸
留水を、電解液が適正量より約２０％不足し、液の比重
が１．１２となって起電力不足となり、エンジンの始動
が不可能となった自動車搭載用鉛蓄電池に、適正量の不
足分だけ補水し２時間後に電解液の比重を測定したとこ
ろ、その電解液の比重は１．２０となった。また、エン
ジンの速やかな始動が可能となつた。

【００２２】

【実施例２】実施例１で補水に用いた蒸溜水を、自動車
修理工場に於いて修理のため預かっている間に、長期間
浮動充電が為されず起電力不足となって、エンジンの始
動が不可能となった小型自動車３台の鉛蓄電池に、電解
液の約２０％を補水し２時間後にエンジンの始動を試み
たところ、３台供に速やかに始動した。

【００２３】

【発明の効果】本発明の放射線エネルギーを化学エネル
ギーに変換する方法および装置を、二次電池の充電に用
いれば、従来の充電には必要であった電源が不要となる
ので、電源の無い任意の場所での充電が可能となり、ま
た電気料金も不要となる。

【００２４】また、放射線源のセラミックスを電池の内
部に配置し、電池の容量、電気の使用量および供給する
放射線量を調整して電池を構成すると、内蔵する放射線
エネルギーによって、減少した活物質の再生をする自己
再生機能を持つ電池ができる。そして、これを二次電池
に形成すると、移動用電源としての性能が従来の二次電
池に比べ著しく向上する。とくに電気自動車の電源とし
て大きな効果が期待できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水および電解液の放射線分解による生成
物質と、電池の活物質との化学反応により活物質を再生
する事を特徴とする方法および装置。