JPS5820110B2 - キヨウセイジユンカンシキチクデンチニデンカイエキオキヨウキユウスルホウホウ オヨビ ソウチ - Google Patents

キヨウセイジユンカンシキチクデンチニデンカイエキオキヨウキユウスルホウホウ オヨビ ソウチ

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JPS5820110B2
JPS5820110B2 JP49141650A JP14165074A JPS5820110B2 JP S5820110 B2 JPS5820110 B2 JP S5820110B2 JP 49141650 A JP49141650 A JP 49141650A JP 14165074 A JP14165074 A JP 14165074A JP S5820110 B2 JPS5820110 B2 JP S5820110B2
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強制循環式電気化学蓄電池に電解液を供給する
方法およびこの方法を実施するための装置に関する。
強制循環式電気化学蓄電池は広く知られており、現在無
公害車輌に塔載するための数多くの研究の対象とされて
いる。
この種の電池のうちでは空気・亜鉛系のものが最もその
将来性が期待されている。
例えば、このような電池は亜鉛粉末をアルカリ溶液中に
混入した懸濁液が通過しその亜鉛成分を酸化せしめる負
の電極と、起電力が生じる際の空気中の酸素の還元につ
いて活性触媒的な働きをする正の電極と隔離板とから構
成される。
従って、電池を構成するにはこのような電池槽（セル）
を電気的かつ水力学的に結合させる必要がある。
一般的には、これらの槽は直列にポンプに依つてアルカ
リ溶液を供給され電気的にも直列に接続される。
このようにモジュールと呼ばれる組合わせられた槽は一
定の個数から成り、勿論所定の電気的特性を有する一つ
の電池を形成するためにこれらのモジュールを結合させ
ることも可能である。
このような結合体に対して電解液が所定の割合で供給さ
れられねばならないが、その割合は槽の寸法と溶液の物
理的特性の関数に依り決定される。
さらにその溶液の平均圧力を外部媒質の圧力、この場合
大気の圧力により、もつと詳しくいうと与えられたある
限界とすべての場合、大気の圧力以下との間に保たなけ
ればならない。
実際、大気と流体間の圧力差はすべての槽内で空気が上
述の槽内に配置された活性触媒部分と容易に接触し、こ
のようにして電気化学反応プロセスを生じる。
さらにこのような電池では、スタートするとき槽を急速
に溶液で満たすことが必要であり、さらに発生電力の低
下や停止を引き起す原因となる供給ポンプにおける呼び
水不足を操作中道けねばならない。
本発明は上述の不備な点を避けられるようにし最小の電
力のみを消費している間信頼性のある動作を行うべく溶
液を数個の槽に直列に所定の割合の流量を一定の平均圧
力にて供給する方法を提供することを目的としている。
本発明の目的は、同数の槽をグループ化したいくつかの
モジュールに電解液を所定の流量および一定の平均圧力
にて循環するように供給する方法を提供することにあり
、その方法は詳しくは各モジュールとその下流の各モジ
ュールとの間に少なくとも１個のポンプを上流のモジュ
ールにおいて発生した圧力降下を補償するために設け、
前記所定の流量を送出し、前記一定の平均圧力と全モジ
ュールにおける圧力降下の半分との差に等しい圧力を発
生する少なくとも１台のポンプを上流に配置されたモジ
ュール組立体の下流に配置する事を特徴としている。
前述の所定の流量において一方では上述の所定の平均圧
力と、他方、下流に配置されたモジュールの圧力降下の
１／２との和に等しい圧力降下を発生するのに適する少
なくも１台のポンプを上述の組立体の上流におく。
本発明はまた上述の方法を実施する装置に関する。
以下、本発明に係る空気・亜鉛電気化学蓄電池に電解液
を供給する方法および装置を一実施例を通じて述べる。
本発明は上述の発明範囲を越えない限り他の溶液と異な
る金属粉末を用いる他の電池に応用できることは明らか
である。
第１図は懸濁液中に亜鉛粉末を含む苛性カリ溶液を用い
て直列供給される互いに同一な槽（セル）２のある数ｎ
により構成されるモジュール１を示す。
供給は管３を通してなされ、矢印Ｆではっきり示す。
このような槽は本願と同一出願人による１９７１年１２
月２０日出願のフランス国特許第２１７３６３７号およ
びその追加特許である１９７２年６月２６日出願の追加
特許第２１９１２８４号および１９７３年４月２４日出
願の追加特許第２２２７６５１号に「強制流通式電気化
学発電機」として示されている。
上述の槽２の各々は負の集電子格子ａ１多孔性隔離板ｂ
１多孔性活性触媒層ｃ１多孔性水反射電極層ｅでおおわ
れた正の集電子格子ｄからなる。
それゆえこのような槽は示されているように懸濁液中の
苛性カリと亜鉛粉末の溶液により槽の全長を通過する。
外部空気の酸素により亜鉛の電気化学的酸化からなる全
反応は、格子ａとｄの間に起電力を生じる。
槽は導体４により電気的に直列連結され、このようなモ
ジュールにより生じる起電力は外部連結端子５に集めら
れることを理解されねばならない。
しかしながらモジュール槽２の夫々は溶液の流れによる
上述の槽中に生じる圧力降下の故に交互に配置されてい
るのが観察される。
槽の圧力降下をΔＰで示すと、モジュール１で圧力降下
はｎ・ΔＰ（ｎ：モジュールの槽の数）であることがわ
かる。
それゆえモジュールから最も遠い下流の槽では、圧力は
他の槽よりや５犬きく、外側の空気と溶液との界面が正
しい方法で触媒層Ｃに保たれるよう、この圧力がある限
界を越えないことが必要である。
それゆえｎの値はこのような制限により限定されること
がわかる。
換言すればモジュール中の溶液の平均圧力をＰｍで示す
と、その圧力について同時に大気圧よりやや低い間はあ
る限界内に留めることが必要である。
第２図は懸濁した亜鉛粉末を含む苛性カリ溶液６（この
ような溶液はタンク７に含まれている）が供給される数
個のモジュール１１，２□・・・・、１ｍ（実際は同一
）から成る電気化学発電機を示している。
回路に備え付けられるポンプ８□、８２・・・・８ｍは
各々のモジュールの間に配置され、これに対してポンプ
９を最後のモジュール１ｍの下流に備え付け、ポンプ１
０を初めのモジュール１１の下流におく。
ポンプ８１，８□・・・・８ｍは実質的には同一特性を
もつ。
これに対して次の本文で、はっきり説明されるようにポ
ンプ９，１０は前者とは異なる特性をもつ。
これら全ポンプは共通の軸で、或いは、それぞれ個別に
駆動される。
第３図は実施したポンプの圧力Ｐと流量りの関係を示す
。
もつと正確にいえば曲線Ｉはポンプ８１゜８□・・・・
８ｍの特性を表わす。
曲線■はポンプ９の特性を表わす。
それに対し曲線■はポンプ１０に関係する。
とりわけ槽の寸法と、苛性カリと亜鉛の溶液それ自体の
物理的特性に依り予め決定される該溶液の槽内における
所要流量をＤｉと設定する。
さらに、前述のように各モジュールには圧力降下ｎ・Δ
Ｐが生じ、さらに空気が各種の活性層Ｃに到達するよう
に平均圧力Ｐｍの差が周囲の大気と各モジュールの内側
との間に行き渡ることが必要で、大気圧を圧力の原点に
とり、従ってＯに等しいと仮定する。
それゆえポンプ８０，８□・・・・８ｍは上流に配置し
た各モジュールの圧力降下ｎ・ΔＰの各補正を例証し、
第３図で距離ＡＤｉはｎ・ΔＰに等しいのがわかる。
これらの考察からモジュールの入力における圧力は−Ｐ
ｏで、出力で−Ｐｏ＋ｎ・ΔＰであることを保証する。
従って、実際モジュール内の平均圧力はＰ ｍ ＝従っ
て、外側の媒質の方へ、すなわちタンクの方へ溶液の通
路を保証するポンプ９は圧力Ｐ。
＋ｎ・ΔＰを供給し、これは第３図の距離ＢＤｉでに等
しい、このことは溶液６をタンク７から吸い上げ再度タ
ンク７へ吐き出すのに必要な圧力を意味している。
ポンプ１０に関する限りその機能は、実際次の通りであ
る。
始めモジュール１１．・・・・１ｍを空気で満たし、ポ
ンプ８１．・・・・８ｍと９を呼び水する必要がある。
それゆえ曲線■の考察に関して上述のポンプ１０は動き
始める際、他の継続的に呼び水したポンプが運転し始め
る点ＤＫまで流れを保証するのがわかる。
その際ポンプ１０の特性Ｐ （Ｄ）は負になり、定格流
れＤｉについて点Ｃではっきり示される。
流れＤｉについて距離ＤｉＣは距離ＡＢに等しい、（す
なわち−ＰｏかＰｍ＋ｎ・ΔＰ）のような方法で上述の
ポンプ１０を構成する。
従って、その瞬間回路においてＰｏに等しい圧力降下を
生じ、それゆえ槽の正常の動作に必要な平均圧力Ｐｍを
保つ。
さらに曲線ｌの部分ＤＫＣではポンプ１０は圧力水頭よ
りむしろ圧力降下を生じるから、理論的にエネルギーを
消費しないのが観察される。
どのポンプにも呼び水がいくらか不足すると、いたると
ころの流量が減少を生じ、そのときポンプ１０の作用は
直ちにこのような流量減少を補正し、そのときポンプの
特性が正になることも全く明らかである。
従って、本発明の対象である方法と装置は、圧力降下を
補正したり、呼び水の不足を避けるのに対して、外側の
媒質のそれと比較して一定平均圧力差の下で槽の溶液供
給を保証する。
各１２個の槽からなる４つのモジュールを電気的に、ま
た水力学的に直列連結したものを一実施例として挙げた
が、こうして構成された電池は電圧４８Ｖ、出力３ｋｗ
を供給する。
所定の変数はＰｏ ： ４０ｍ１ｌｌｉｂａｒｓ、ΔＰ
ｍｉ −１１１ｂａｒｓ、 ｎ ・ΔＰ： １２０ｍｉ
ｌｌｉｂａｒｓ１Ｐｍ ： −１００ｍ１ｌｌｉｂａｒ
ｓで溶液の定格流れはほぼ１ｍ３／ｈである。
本発明は、一例を通してのみ示され、図示された実施例
に決して限らないことを理解せねばならない。
詳しくいうと、本発明の範囲を越えずに細部を修正した
り、配置を変えるか、同等の置換も行いうるものである
。
本発明の実施の態様を列挙すれば大 以下のとおりであ
る。
■、電解液６がその中に金属粉末を懸濁させたものであ
る前記特許請求の範囲第２項記載の蓄電池装置。
２、金属粉末が亜鉛粉末である前記第１項記載の蓄電池
装置。
３、所定の平均圧力Ｐｍが大気圧とは異なった圧力であ
る前記特許請求の範囲第２項記載の蓄電池装置。
４、ポンプ８１・・・・８ｍ、９．１０のロータがすべ
て共通の軸で駆動されている前記特許請求の範囲第２項
記載の蓄電池装置。
５、各ポンプロータが回転速度を同じくシ、その寸法を
異にする前記第４項記載の蓄電池装置。
６、各ポンプロータがそれぞれ異なった速度で駆動され
、同一の寸法を有する前記第４項記載の蓄電池装置。
７．１個の独立したモータが各ポンプ８１・・・・８ｍ
。
９．１０にそれぞれ接続しである前記特許請求の範囲第
２項記載の蓄電池装置。
８、最後のモジュール１ｍから排出させた流体６がタン
ク７に再還流される前記特許請求の範囲第２項記載の蓄
電池装置。
９、特許請求の範囲第１項記載の流体を循環させる電気
化学的蓄電池。
１０、少なくとも１個の前記特許請求の範囲第２項記載
の流体循環装置をそなえた電気化学的蓄電池。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明により槽で作られたモジュールの構造を
示す。 第２図は本発明による装置を示す。第３図は本発明によ
り実施するポンプの特性を示す。 図中、符号１・・・・・・モジュール、２・・・・・・
槽、３・・・・・・管、４・・・・・・導体、６・・・
・・・溶液、８，９．１０・・・・・・ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 同数の電池槽（セル）をグループ化した複数個のモ
    ジュールに所定の流量および一定の平均圧力にて電解液
    を強制的に循環させる形式の蓄電池において、各モジュ
    ールとその下流に位置するモジュールとの間に少なくと
    も１個のポンプを各モジュールにおいて発生した圧力降
    下を補償するために配設し、前記一定の平均圧力Ｐｍと
    全モジュとの圧力差に等しい圧力を生せしめる少なくと
    も１個のポンプ９をモジュール群の下流に配設し、前記
    一定の平均圧力Ｐｍと全モジュール１、・・・・・・い
    圧力降下Ｐｏを生起せしめる少なくとも１個のポンプ１
    ０を前記モジュール群の上流に配設する事に依り、強制
    循環式蓄電池に電解液を供給する方法。 ２ 同数の電池槽（セル）をグループ化した複数個のモ
    ジュールに所定の流量および一定の平均圧力にて電解液
    を強制的に循環させる形式の蓄電池において、各モジュ
    ールとその下流に位置するモジュールとの間に少なくと
    も１個のポンプを各モジュールにおいて発生した圧力降
    下を補償するために配設し、前記一定の平均圧力Ｐｍと
    全モジュとの圧力差に等しい圧力を生せしめる少なくと
    も１個のポンプ９をモジュール群の下流に配設し、前記
    一定の平均圧力Ｐｍと全モジュール１．・・・・・・い
    圧力降下Ｐｏを生起せしめる少なくとも１個のポンプ１
    ０を前記モジュール群の上流に配設した事を特徴とする
    強制循環式蓄電池に電解液を供給する装置。
JP49141650A 1973-12-11 1974-12-11 キヨウセイジユンカンシキチクデンチニデンカイエキオキヨウキユウスルホウホウ オヨビ ソウチ Expired JPS5820110B2 (ja)

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