JPS5923423B2 - 熱により再生可能な電池 - Google Patents
熱により再生可能な電池Info
- Publication number
- JPS5923423B2 JPS5923423B2 JP53076868A JP7686878A JPS5923423B2 JP S5923423 B2 JPS5923423 B2 JP S5923423B2 JP 53076868 A JP53076868 A JP 53076868A JP 7686878 A JP7686878 A JP 7686878A JP S5923423 B2 JPS5923423 B2 JP S5923423B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- energy
- active material
- electrolyte
- chloride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/182—Regeneration by thermal means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、太陽熱、地熱などの熱ヨネルギーを利用価値
の高い電気エネルギーに直接変換する電気化学的電池に
関するもので、新しい活物質の組合せにより、効率の高
い変換のできる電池を提供・。
の高い電気エネルギーに直接変換する電気化学的電池に
関するもので、新しい活物質の組合せにより、効率の高
い変換のできる電池を提供・。
することを１的とする。石油ショックに端を発したエネ
ルギー危機によ’り省資源、、省エネルギーの社会的運
動は盛んになり、エネルギーの石油への依存度を減少さ
せる脱石抽の動きが活発となつた。
ルギー危機によ’り省資源、、省エネルギーの社会的運
動は盛んになり、エネルギーの石油への依存度を減少さ
せる脱石抽の動きが活発となつた。
石油に代わ魯原子力。エネルギーや石炭の液化などによ
る有効利用、水素エネルギーの開発などとともに、太陽
熱エネルギー、地熱エネルギーなどの利用も、エネルギ
ーの多様化の大きな往となつている。これらの熱エネル
ギーを人類は太古の時代から利用し、生活向上、人類の
発展に大いに役立ててきた。
る有効利用、水素エネルギーの開発などとともに、太陽
熱エネルギー、地熱エネルギーなどの利用も、エネルギ
ーの多様化の大きな往となつている。これらの熱エネル
ギーを人類は太古の時代から利用し、生活向上、人類の
発展に大いに役立ててきた。
このように比較的豊富であり、またクリーンエネルギー
の熱エネルギーをそのまま熱として利用するのみならず
、他のエネルギーとりわけ利用価値の高い電気エネルギ
ーに変換して用い７■！９とは店古くからの人類の夢で
あり、今日までに多・くの変換器が考えられている。た
とえば、熱電発電機、熱電子発電機、犀ＨＤ発電機、あ
るいは蒸気タービン式の太陽熱発電檄海洋温度差発電機
、地熱発電機などがある。＝れらは各方面で多額の開発
費が投入して、熱エネルギーの有効利用のための研究が
続けられている。しかしながら、現在の時点では、非常
に弯換効率力゛抵く、さらに大きな装置を要し、その作
動寿命も充分でないことから、これらの装置の経済的効
電牝・づいては疑問点が多く残されている。熱エネルギ
ーを電気に変換できる装置として、上記変換器の他に、
電気化学的電池がある。
の熱エネルギーをそのまま熱として利用するのみならず
、他のエネルギーとりわけ利用価値の高い電気エネルギ
ーに変換して用い７■！９とは店古くからの人類の夢で
あり、今日までに多・くの変換器が考えられている。た
とえば、熱電発電機、熱電子発電機、犀ＨＤ発電機、あ
るいは蒸気タービン式の太陽熱発電檄海洋温度差発電機
、地熱発電機などがある。＝れらは各方面で多額の開発
費が投入して、熱エネルギーの有効利用のための研究が
続けられている。しかしながら、現在の時点では、非常
に弯換効率力゛抵く、さらに大きな装置を要し、その作
動寿命も充分でないことから、これらの装置の経済的効
電牝・づいては疑問点が多く残されている。熱エネルギ
ーを電気に変換できる装置として、上記変換器の他に、
電気化学的電池がある。
どれは、通常の二次電池とは異なり、電気による充電の
代わりに、加熱あるいは冷却などの熱エネルギーによつ
て、放電可能な状態に再生できるものである。すなわち
、この電池によつて、熱を電気に直接変換することがで
きる。この橿の電池ですでに公表されたものとして、リ
チウム、カルシウム、バリウムなどの金属と水、素を祖
み合わせた電池がある。
代わりに、加熱あるいは冷却などの熱エネルギーによつ
て、放電可能な状態に再生できるものである。すなわち
、この電池によつて、熱を電気に直接変換することがで
きる。この橿の電池ですでに公表されたものとして、リ
チウム、カルシウム、バリウムなどの金属と水、素を祖
み合わせた電池がある。
リチウムが用いた場合の反応式は次のように示される。
放電（５７０℃） ２Ｌ１＋Ｈ２２ＬｉＨ 再生（８５０℃） すなわち、５・ ７０℃で電池を放電すると、リチクム
ど水素より水素化リチウムが生成する。
放電（５７０℃） ２Ｌ１＋Ｈ２２ＬｉＨ 再生（８５０℃） すなわち、５・ ７０℃で電池を放電すると、リチクム
ど水素より水素化リチウムが生成する。
つぎにこの電池を８５０℃に加熱すると、熱化学反応に
よつて水素化リチウムは分解して、リチウムと水素が再
生される。しかし、この系は理論的な開路電圧が０．３
Ｖ／セルと比較的低く、作動温度および再生温度ともか
なり高いので実用上好ましくない。この点はリチウム以
外の前に示した金属でも同様であり、熱エネルギー変換
効率も１０ｑ６以下と低い値にとどまつている。その他
に、常温で作動し、水溶液を電解質とする電池系に、Ｆ
ｅ３＋−Ｆｅ２ｆあるいはＦｅ（ ＣＮ）ｇ＋−Ｆｅ（
ＣＮ）含＋の酸化還元対を用いたものがある。
よつて水素化リチウムは分解して、リチウムと水素が再
生される。しかし、この系は理論的な開路電圧が０．３
Ｖ／セルと比較的低く、作動温度および再生温度ともか
なり高いので実用上好ましくない。この点はリチウム以
外の前に示した金属でも同様であり、熱エネルギー変換
効率も１０ｑ６以下と低い値にとどまつている。その他
に、常温で作動し、水溶液を電解質とする電池系に、Ｆ
ｅ３＋−Ｆｅ２ｆあるいはＦｅ（ ＣＮ）ｇ＋−Ｆｅ（
ＣＮ）含＋の酸化還元対を用いたものがある。
電池構成は、これらの酸化還元対を含む均一な溶液に二
つの不溶性電池、例えば白金極を挿入し、一方を例えば
３０℃、他方を８０℃に保持する。すると両電極間に電
位差が生じて、電気エネルギーを取り出すことができる
。しかし、この電圧は５０〜７０ｍＶにすぎず、また電
流値も１ｍＡ／一以下にすぎないので、出力特性が劣り
、またエネルギー変換効率も０．１冬以下にすぎない。
本発明は、常温で作動し、３００℃以下の温度，・で再
生できる熱エネルギー再♯：刑電池に関し、具体的には
、正極活物質に塩素あるいは臭素、負極活物質として塩
化鉄あるいは臭化鉄を用いたものである。
つの不溶性電池、例えば白金極を挿入し、一方を例えば
３０℃、他方を８０℃に保持する。すると両電極間に電
位差が生じて、電気エネルギーを取り出すことができる
。しかし、この電圧は５０〜７０ｍＶにすぎず、また電
流値も１ｍＡ／一以下にすぎないので、出力特性が劣り
、またエネルギー変換効率も０．１冬以下にすぎない。
本発明は、常温で作動し、３００℃以下の温度，・で再
生できる熱エネルギー再♯：刑電池に関し、具体的には
、正極活物質に塩素あるいは臭素、負極活物質として塩
化鉄あるいは臭化鉄を用いたものである。
なお２５℃におけるこれらの電池の開路電圧はそれぞれ
５８９ｍＶ１２９４ｍＶである。
５８９ｍＶ１２９４ｍＶである。
この種金属とハロゲンを組み合わせた電池系の特性の比
較を次表に示す。
較を次表に示す。
これらのなかで、開路電圧が大きく、また電池電圧の温
度変化係数が大きく、従つて少し温度を上げると急激に
電池電圧が低くなり、その結果、再生に要する加熱温度
が低いものが好ましい。そのような観点から本発明のも
のが優れていることが明らかである。つぎに本発明の実
施例を説明する。
度変化係数が大きく、従つて少し温度を上げると急激に
電池電圧が低くなり、その結果、再生に要する加熱温度
が低いものが好ましい。そのような観点から本発明のも
のが優れていることが明らかである。つぎに本発明の実
施例を説明する。
第１図は正極活物質に塩素、負極活物質に塩化鉄を用い
た電池の概略構成を示す。
た電池の概略構成を示す。
１は電池室で、ここには多孔質黒鉛板からなる正極２お
よび負極３が設置されている。
よび負極３が設置されている。
７，ぎはそれぞれ正、負極の端子である。
４は塩化アルミニウム６６重量気塩化ナトリウム２０重
量係および塩化カリウム１４重量傷よりなる共融電解質
、５は活物質再生室である。
量係および塩化カリウム１４重量傷よりなる共融電解質
、５は活物質再生室である。
電池室１はその内部の電解質が固化しない範囲内で、で
きるだけ低温、例えば１００℃に保つようにする。
きるだけ低温、例えば１００℃に保つようにする。
一方活物質再生室５は３００℃に加熱する。そして電池
室において放電反応生成物である塩化第二鉄ＦｅＣｔ３
を多く含んだ電解質はその重力差により負極の背面より
通路６を通じて再生室５に導入し、ここでＦｅＣｔ３を
塩化第一鉄ＦｅＣｔ２と塩素ガスに分解する。室５で生
成した塩素ガスは通路Ｔの途中で電解質と分離され、通
路８より電池室の正極背面に導入されて電池反応に与る
。一方塩素ガスを分離した電解質は通路Ｔから分岐した
通路９を通つて電池室の正、負極間に導入される。１０
は塩素ガスを収容するトラツプである。
室において放電反応生成物である塩化第二鉄ＦｅＣｔ３
を多く含んだ電解質はその重力差により負極の背面より
通路６を通じて再生室５に導入し、ここでＦｅＣｔ３を
塩化第一鉄ＦｅＣｔ２と塩素ガスに分解する。室５で生
成した塩素ガスは通路Ｔの途中で電解質と分離され、通
路８より電池室の正極背面に導入されて電池反応に与る
。一方塩素ガスを分離した電解質は通路Ｔから分岐した
通路９を通つて電池室の正、負極間に導入される。１０
は塩素ガスを収容するトラツプである。
なおこの電池装置はガラスで構成してある。１１は加熱
装置である。
装置である。
つぎにこの装置を用いて熱エネルギーを電気エネルギー
に変換することを試みた。
に変換することを試みた。
まず、再生室５の温度を３００℃と〒定にし、電池室１
の温度を変化させ、その時の開路電圧を求めムその結果
、第２図に示すように、１００℃では約４００ｍＶであ
つたが、温度の上昇とともに直線的に低下し、約２７５
℃で電圧が零となつた。
の温度を変化させ、その時の開路電圧を求めムその結果
、第２図に示すように、１００℃では約４００ｍＶであ
つたが、温度の上昇とともに直線的に低下し、約２７５
℃で電圧が零となつた。
そしてさらに温度を上げると電圧は負となり、上記反応
式が再生方向に進む傾向があることがれかつた。したが
つて、電池室の温度を上げ下げすれば、間欠的に電力は
得られるが、第１図に示す装置では、電解質を循環させ
ることによつて、電力を連続的に得られる特徴がある。
ついで、出力特性を求めるために、電池室を１００℃、
再生室を３００℃に保つて、正極端子７と負極端子ざの
間で放電させた。
式が再生方向に進む傾向があることがれかつた。したが
つて、電池室の温度を上げ下げすれば、間欠的に電力は
得られるが、第１図に示す装置では、電解質を循環させ
ることによつて、電力を連続的に得られる特徴がある。
ついで、出力特性を求めるために、電池室を１００℃、
再生室を３００℃に保つて、正極端子７と負極端子ざの
間で放電させた。
その結果、第３図に示すように、２ｍＡ／Ｃｔｉｌで２
５０ｍＶ１４ｍＡ／Ｃｔｌｌで１５０ｍＶなどの値が得
られた。このように簡単な装置で連続的に電力が得られ
ることが判明した。最大エネルギー変換効率は、カルノ
一の法則によりつぎのように示される。
５０ｍＶ１４ｍＡ／Ｃｔｌｌで１５０ｍＶなどの値が得
られた。このように簡単な装置で連続的に電力が得られ
ることが判明した。最大エネルギー変換効率は、カルノ
一の法則によりつぎのように示される。
晶ｚ
ここで、この法則を適応すると．．Ｔ２＝２７３＋３０
０℃、Ｔ１＝２７３＋１００℃なので、η＝３４Ｊ（至
）となる。
０℃、Ｔ１＝２７３＋１００℃なので、η＝３４Ｊ（至
）となる。
化学的エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換でき
る電池においても、電流効率はほぼ１００％であるが、
電圧効率は約８０＃）と考えられるので、この装置を用
いれば、２７．９ｑｂの総合効率が得られる可能性があ
る。
る電池においても、電流効率はほぼ１００％であるが、
電圧効率は約８０＃）と考えられるので、この装置を用
いれば、２７．９ｑｂの総合効率が得られる可能性があ
る。
この値は他の直接エネルギー変換方式に比べ、非常にす
ぐれたものであり、さらに、これらの酸化還元系は可逆
的であり、長期にわたり安定に作動することがわかつた
。なお、塩素の代わりに臭素、塩化鉄の代わりに臭化鉄
を用いた場合には、常温で２９０ｍＶ．．１００℃で１
６０ｍＶを示し、再生温度は約１９０℃であつた。また
、用いる電解質は、これらの活物質と直接反応しないこ
と、塩素、臭素を溶解しなくて、塩化鉄あるいは臭化鉄
を溶解させること、および電池の作動温度の常温から３
００℃あるいは１９０℃まで熱的に安定であり、また当
然のことながらイオン電導度の大きいものなどの性質を
満足するものが好ましい。
ぐれたものであり、さらに、これらの酸化還元系は可逆
的であり、長期にわたり安定に作動することがわかつた
。なお、塩素の代わりに臭素、塩化鉄の代わりに臭化鉄
を用いた場合には、常温で２９０ｍＶ．．１００℃で１
６０ｍＶを示し、再生温度は約１９０℃であつた。また
、用いる電解質は、これらの活物質と直接反応しないこ
と、塩素、臭素を溶解しなくて、塩化鉄あるいは臭化鉄
を溶解させること、および電池の作動温度の常温から３
００℃あるいは１９０℃まで熱的に安定であり、また当
然のことながらイオン電導度の大きいものなどの性質を
満足するものが好ましい。
とくに溶融塩電解質が有望であり、なかでも塩化アルミ
ニウム一塩化ナトリウム一塩化カリウムの共融混合物が
最適であることがわかつた。実施例では電解質と活物質
を循環させて連続的に電力を得るようにしたが、活物質
等を循環させる代わりに電池を加熱、冷却するサイクル
を繰り返して間欠的に電力を得ることもできる。
ニウム一塩化ナトリウム一塩化カリウムの共融混合物が
最適であることがわかつた。実施例では電解質と活物質
を循環させて連続的に電力を得るようにしたが、活物質
等を循環させる代わりに電池を加熱、冷却するサイクル
を繰り返して間欠的に電力を得ることもできる。
以上のように、本発明によれば、簡単な装置で効率よく
熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる
。
熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる
。
第１図は熱エネルギー再生型の塩素一塩化鉄電池の概要
構成を示す図、第２図はその電池室の温度と間路電圧の
関係を示す図、第３図は電流｛圧特性を示す。
構成を示す図、第２図はその電池室の温度と間路電圧の
関係を示す図、第３図は電流｛圧特性を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気
化学的電池であつて、正極活物質、負極活物質に塩素−
塩化鉄もしくは臭素臭化鉄の組合せを用い、電池の作動
温度範囲で前記活物質と反応しない電解質を用いたこと
を特徴とする熱により再生可能な電池。 ２ 電解質が、塩化アルミニウム−塩化ナトリウム−塩
化カリウム溶融塩電解質である特許請求の範囲第１項記
載の熱により再生可能な電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53076868A JPS5923423B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 熱により再生可能な電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53076868A JPS5923423B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 熱により再生可能な電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS554816A JPS554816A (en) | 1980-01-14 |
| JPS5923423B2 true JPS5923423B2 (ja) | 1984-06-01 |
Family
ID=13617615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53076868A Expired JPS5923423B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 熱により再生可能な電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923423B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH031653Y2 (ja) * | 1986-12-08 | 1991-01-18 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100291699B1 (ko) * | 1999-10-13 | 2001-05-15 | 이강수 | 납축전지의 전해액 조성물 |
-
1978
- 1978-06-23 JP JP53076868A patent/JPS5923423B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH031653Y2 (ja) * | 1986-12-08 | 1991-01-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS554816A (en) | 1980-01-14 |
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