JPS60208068A - 亜鉛−塩素電池 - Google Patents
亜鉛−塩素電池Info
- Publication number
- JPS60208068A JPS60208068A JP59065635A JP6563584A JPS60208068A JP S60208068 A JPS60208068 A JP S60208068A JP 59065635 A JP59065635 A JP 59065635A JP 6563584 A JP6563584 A JP 6563584A JP S60208068 A JPS60208068 A JP S60208068A
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- JP
- Japan
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- chlorine
- electrolyte
- gas
- tank
- hydrate
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
- H01M12/085—Zinc-halogen cells or batteries
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は亜鉛−塩素電池に関するもので、特に放電時の
電解液の塩素濃度を適正濃度に維持し、電池のエネルギ
ー効率を向上せしめたものである。
電解液の塩素濃度を適正濃度に維持し、電池のエネルギ
ー効率を向上せしめたものである。
一般に亜鉛−塩素電池は、塩素を正極活物質とし、亜鉛
を負極活物質として、電解液に塩化亜鉛を主成分とする
水溶液を用い、充電時に正極で塩素イオンを塩素に酸化
し、負極で亜鉛イオンを金属イオンとして析出し、放電
時に堪素極（カソード）で塩素を還元し、亜鉛極（アノ
ード）′ｒ′金属亜鉛を溶出してイオンとする亜鉛−塩
素電池部と、該電池部に電解液を循環させる電解液槽と
、充電時に電池部で発生する塩素ガスを水和物として貯
蔵し、放電時に水和物を分解させて、塩素ガスを発生さ
せる水和物槽からなり、放電時に水和物槽で発生させた
塩素ガスを電解液に所定濃度まで溶解し、これを塩素極
に供給して発電反応を起させている。しかしながら電解
液中の塩素ｉ１度が非常に高いと亜鉛極での自己腐食が
大ぎくなり、電池の電流効率を大巾に低下する。また電
解液中の塩素濃度が低くなりすぎると塩素極での分極が
大きくなり、電池の電圧効率を大巾に低下ダる。従って
放電時には塩素極で消費される電解液中の遊離塩素と同
量の塩素を絶えず電解液中に供給する心間４があり１．
このため水和物槽における水和物の分解と電解液中の塩
素濃度の制御が重要な問題となつτいる。
を負極活物質として、電解液に塩化亜鉛を主成分とする
水溶液を用い、充電時に正極で塩素イオンを塩素に酸化
し、負極で亜鉛イオンを金属イオンとして析出し、放電
時に堪素極（カソード）で塩素を還元し、亜鉛極（アノ
ード）′ｒ′金属亜鉛を溶出してイオンとする亜鉛−塩
素電池部と、該電池部に電解液を循環させる電解液槽と
、充電時に電池部で発生する塩素ガスを水和物として貯
蔵し、放電時に水和物を分解させて、塩素ガスを発生さ
せる水和物槽からなり、放電時に水和物槽で発生させた
塩素ガスを電解液に所定濃度まで溶解し、これを塩素極
に供給して発電反応を起させている。しかしながら電解
液中の塩素ｉ１度が非常に高いと亜鉛極での自己腐食が
大ぎくなり、電池の電流効率を大巾に低下する。また電
解液中の塩素濃度が低くなりすぎると塩素極での分極が
大きくなり、電池の電圧効率を大巾に低下ダる。従って
放電時には塩素極で消費される電解液中の遊離塩素と同
量の塩素を絶えず電解液中に供給する心間４があり１．
このため水和物槽における水和物の分解と電解液中の塩
素濃度の制御が重要な問題となつτいる。
従来電解液中の塩素濃度を適正に維持するためには、水
和物の分解を水和物槽の温度制御で行なうか、又は電解
液中の塩素濃度を適時滴定して調節している。しかるに
水和物槽の温度制御では貯えられた水和物の量の多少に
より、同じ温度に保持しても発生する塩素ガス量に相違
が生ずる。例えば容量一杯に水和物・力γ′貯えられて
いる場合はわずかの温度上昇でも多但の塩素ガスを発生
し、電池内圧力の急激な上昇を招くばかりか、電解液中
の塩素濃度の上昇を招き、その結果電池の信頼性及び効
率の低下を引き起し、また放置末期のように水和物が少
ない場合は温度上昇による塩素ガスの兄生石が少なく、
電解液中の塩素ｍ度の不足をＩＢき、その結果電池電圧
の低下を引き起す欠点があった。また電解液中の塩素１
１度を監視しながら電解液を滴定して調節するには、限
られた範囲内に１２ａ素濃度を制ａｌｌづ゛るのにかな
りの人手を要し、実用化し難いものである。
和物の分解を水和物槽の温度制御で行なうか、又は電解
液中の塩素濃度を適時滴定して調節している。しかるに
水和物槽の温度制御では貯えられた水和物の量の多少に
より、同じ温度に保持しても発生する塩素ガス量に相違
が生ずる。例えば容量一杯に水和物・力γ′貯えられて
いる場合はわずかの温度上昇でも多但の塩素ガスを発生
し、電池内圧力の急激な上昇を招くばかりか、電解液中
の塩素濃度の上昇を招き、その結果電池の信頼性及び効
率の低下を引き起し、また放置末期のように水和物が少
ない場合は温度上昇による塩素ガスの兄生石が少なく、
電解液中の塩素ｍ度の不足をＩＢき、その結果電池電圧
の低下を引き起す欠点があった。また電解液中の塩素１
１度を監視しながら電解液を滴定して調節するには、限
られた範囲内に１２ａ素濃度を制ａｌｌづ゛るのにかな
りの人手を要し、実用化し難いものである。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、放電時の電解液の
塩素濃度を適正濃度に維持し、エネルギー効率の高い亜
鉛−塩素電池を開発したもので、亜鉛−塩素電池部に電
解液槽よりポンプで電解液を供給循環する回路に塩素濃
度計を設り電解液の供給側回路に電解液の一部を気液混
合器を通して電解液槽に戻す分流管を設け、塩素ガスを
貯蔵する水和物槽に圧力計を取付け、放電時に塩素水和
物の分解制御し、発生した塩素ガスを気液混合器に送入
して電解液に混合溶解させるガスポンプを電解液中の塩
素濃度によって制御することを待１敗とするものである
。
塩素濃度を適正濃度に維持し、エネルギー効率の高い亜
鉛−塩素電池を開発したもので、亜鉛−塩素電池部に電
解液槽よりポンプで電解液を供給循環する回路に塩素濃
度計を設り電解液の供給側回路に電解液の一部を気液混
合器を通して電解液槽に戻す分流管を設け、塩素ガスを
貯蔵する水和物槽に圧力計を取付け、放電時に塩素水和
物の分解制御し、発生した塩素ガスを気液混合器に送入
して電解液に混合溶解させるガスポンプを電解液中の塩
素濃度によって制御することを待１敗とするものである
。
即ち本発明は第１図に示すように亜鉛−ｊ′ＩＡ素電池
部（１）に電解液槽（２）よりポンプ（３）で電解液を
図に示す矢印方向に供給循環する電解液の戻り側回路（
４ｂ）に塩素濃度計（５）を設置プ、電解液の供給側回
路（４ａ、）に供給づる電解液の一部を分流し、気液混
合器（６）を通して電ｗｌ液１（２＞に戻す分流管（７
）を設昏ノる。′塩素ガスを水和物として貯蔵する水和
物１（８）に圧力計（９）を取付多プ、槽（８）内に水
和物を分解して塩素ガスを発生させる熱交換器（１０）
を配置する。
部（１）に電解液槽（２）よりポンプ（３）で電解液を
図に示す矢印方向に供給循環する電解液の戻り側回路（
４ｂ）に塩素濃度計（５）を設置プ、電解液の供給側回
路（４ａ、）に供給づる電解液の一部を分流し、気液混
合器（６）を通して電ｗｌ液１（２＞に戻す分流管（７
）を設昏ノる。′塩素ガスを水和物として貯蔵する水和
物１（８）に圧力計（９）を取付多プ、槽（８）内に水
和物を分解して塩素ガスを発生させる熱交換器（１０）
を配置する。
水和物４１（８）で発生させた塩素ガスはガスポンプ（
１２）により気液混合器（６）に送入し、分流管（７）
を通して電解液１１ｔ（２＞に戻す電解液に塩素ガスを
混合溶解させる。尚図において（１１）は熱交換器（１
０）に供給する熱源調節用バルブを示す。
１２）により気液混合器（６）に送入し、分流管（７）
を通して電解液１１ｔ（２＞に戻す電解液に塩素ガスを
混合溶解させる。尚図において（１１）は熱交換器（１
０）に供給する熱源調節用バルブを示す。
本発明電池は以上の・構成がらなり、電解液中の塩素濃
度と塩素水和物槽の圧力を設定し、電解液への塩素溶解
と水和物の分解を独立して制御するものである。即ち放
電時の電解液中の塩素濃度を塩素１３度針で連続的に測
定し、該測定値が設定値より低い場合には気液混合器に
塩素ガスを供給（。
度と塩素水和物槽の圧力を設定し、電解液への塩素溶解
と水和物の分解を独立して制御するものである。即ち放
電時の電解液中の塩素濃度を塩素１３度針で連続的に測
定し、該測定値が設定値より低い場合には気液混合器に
塩素ガスを供給（。
るガスポンプを作動させ、高い場合にはガスポンプを停
止させて電解液中の塩素濃度を設定値に維持する。一方
塩素水和物槽では槽内圧を測定し、該測定値が設定値よ
り低い場合には槽内に配置した熱交換器に温水を通して
水和物の分解を促進し、設定値より高い場合には温水を
止めて水和物の分解を送らせ水和物槽の内圧を設定値に
維持する。
止させて電解液中の塩素濃度を設定値に維持する。一方
塩素水和物槽では槽内圧を測定し、該測定値が設定値よ
り低い場合には槽内に配置した熱交換器に温水を通して
水和物の分解を促進し、設定値より高い場合には温水を
止めて水和物の分解を送らせ水和物槽の内圧を設定値に
維持する。
一般に亜鉛−塩素電池の充放電効率は電Ｗｌ′ａ中の塩
素濃度により大きく左右され、通常放電時には塩素濃度
を０．８〜１．３９ ／ 、ｅで運転することが望まれ
ている。電解液中の塩素濃度は塩素分圧と相関関係を有
Ｊることが知られており、例えば、塩素濃度が０．８〜
１．３９／ぶの場合、塩素分圧は０．４８〜０．７５
Ｋｙ／ａｄに相当し、塩素分圧と塩素置換率及び全圧の
間には次の関係がある。
素濃度により大きく左右され、通常放電時には塩素濃度
を０．８〜１．３９ ／ 、ｅで運転することが望まれ
ている。電解液中の塩素濃度は塩素分圧と相関関係を有
Ｊることが知られており、例えば、塩素濃度が０．８〜
１．３９／ぶの場合、塩素分圧は０．４８〜０．７５
Ｋｙ／ａｄに相当し、塩素分圧と塩素置換率及び全圧の
間には次の関係がある。
塩素分圧＝全圧×塩素置換率・・・（１）従って例えば
放電時の塩素濃度を１．Ｏシ／、１運転する場合、塩素
分圧は０．６Ｋｇ／ｄとなり、上記〈１）式で塩素ＩＩ
換率を０．７に規定づると、水和物槽内の全圧は約０．
８６Ｎｇ／ｌ：ｌＩｉどなる。そこで水和物槽の圧力設
定値をこの全圧より幾分高い値に設定して塩素水和物の
分解を制ｗ−ｎる。このように幾分高い値に設定する”
のは、水和物槽の上部空間に塩素ガスを貯えておき、電
解液中の塩素濃度の変動にいち早く対応させるためであ
る。
放電時の塩素濃度を１．Ｏシ／、１運転する場合、塩素
分圧は０．６Ｋｇ／ｄとなり、上記〈１）式で塩素ＩＩ
換率を０．７に規定づると、水和物槽内の全圧は約０．
８６Ｎｇ／ｌ：ｌＩｉどなる。そこで水和物槽の圧力設
定値をこの全圧より幾分高い値に設定して塩素水和物の
分解を制ｗ−ｎる。このように幾分高い値に設定する”
のは、水和物槽の上部空間に塩素ガスを貯えておき、電
解液中の塩素濃度の変動にいち早く対応させるためであ
る。
電解液への塩素溶解に用いる気液混合器としてはスタチ
ックミキサーやエゼクタ−等を用い、前記の如く電解液
中の塩素濃度が設定値よりも低くなれば、ガスポンプを
作動させて水和物槽の上部空間にある塩素ガスを気液混
合器に送り、電解液の塩素ガスを溶解させ、塩素濃度が
設定値より高くなるとガスポンプを停止する。一方水和
物槽では上部塩素ガスが減少して全圧が設定値より低下
づ゛ると、熱交換器に温水が入り、水和物の分解が起る
。
ックミキサーやエゼクタ−等を用い、前記の如く電解液
中の塩素濃度が設定値よりも低くなれば、ガスポンプを
作動させて水和物槽の上部空間にある塩素ガスを気液混
合器に送り、電解液の塩素ガスを溶解させ、塩素濃度が
設定値より高くなるとガスポンプを停止する。一方水和
物槽では上部塩素ガスが減少して全圧が設定値より低下
づ゛ると、熱交換器に温水が入り、水和物の分解が起る
。
以下本発明電池を実施例について説明する。
電解液に塩素ガスを混合溶解させる気液混合器に、スタ
チックミキサーを用いて第１図に示す１ＫＷ級の本発明
電池を組立て、電解液に塩化亜鉛２ｍｏｌ／ア＋塩化カ
リウム１１Ｉｌｏ１／ぶ十塩化ナトｌＪウム２ｍｏｌ
／、ｅ、ＰＨ＝１を用い、液温３５℃の条件で、４時間
充電した後４時間放電を行なった。この時塩素置換率７
０％、充電時の電池内圧を０．８Ｋｇ／ＣＩｉ、電解液
の塩素濃度を０．９５ｙ／λ以下、放電時の電池内圧を
１．０に９／ＣＩｉ、電解液の塩素濃度を１．０！ｉＦ
／ ｆ 、水和物槽の内圧を１．０にシ／ｃＩｉに設
定し、放電時に水和物槽の水和物の分解を圧力制御する
と共に、電池部内に供給循環させる電解液の塩素濃度に
より気液混合器に塩素ガスを供給するガスポンプを制御
した。その結果、第２図に示すように電解液の塩素濃度
を精度よくコントロールすることができた。また、充放
電ｌネルギー効率は７６％とかなり高い値が得られた。
チックミキサーを用いて第１図に示す１ＫＷ級の本発明
電池を組立て、電解液に塩化亜鉛２ｍｏｌ／ア＋塩化カ
リウム１１Ｉｌｏ１／ぶ十塩化ナトｌＪウム２ｍｏｌ
／、ｅ、ＰＨ＝１を用い、液温３５℃の条件で、４時間
充電した後４時間放電を行なった。この時塩素置換率７
０％、充電時の電池内圧を０．８Ｋｇ／ＣＩｉ、電解液
の塩素濃度を０．９５ｙ／λ以下、放電時の電池内圧を
１．０に９／ＣＩｉ、電解液の塩素濃度を１．０！ｉＦ
／ ｆ 、水和物槽の内圧を１．０にシ／ｃＩｉに設
定し、放電時に水和物槽の水和物の分解を圧力制御する
と共に、電池部内に供給循環させる電解液の塩素濃度に
より気液混合器に塩素ガスを供給するガスポンプを制御
した。その結果、第２図に示すように電解液の塩素濃度
を精度よくコントロールすることができた。また、充放
電ｌネルギー効率は７６％とかなり高い値が得られた。
比較のため同じ電解液を用い、気液混合器を用いること
なく塩素ガスを直接電解液槽中に吹き込んで電解液に塩
素ガスを混合溶解させる従来電池について、同じ運転条
件で１ＫＷ級電池を４時間充放電した。この時放電時の
塩素濃度は液中の塩素濃度の設定値より塩素水和物の分
解を制御しで行なった。その結果第３図に示すように塩
素水和物の分解及び塩素溶解に時間的ずれが生じ、電解
液中の塩素濃度を一定にすることか困難であった。
なく塩素ガスを直接電解液槽中に吹き込んで電解液に塩
素ガスを混合溶解させる従来電池について、同じ運転条
件で１ＫＷ級電池を４時間充放電した。この時放電時の
塩素濃度は液中の塩素濃度の設定値より塩素水和物の分
解を制御しで行なった。その結果第３図に示すように塩
素水和物の分解及び塩素溶解に時間的ずれが生じ、電解
液中の塩素濃度を一定にすることか困難であった。
また放電エネルギー効率も７２％に止まった。
尚第２図及び第３図は縦軸に電解液の塩素８３５度（ｔ
ｊ／（）、横軸に充放電時間（ｈｒ）を取り、充電時と
放電時の電解液の塩素濃度の変動を示したもので、図中
（ａ ）は充電時、（ｂ）（１１’）は放電時、（Ｃ）
は放電時の塩素濃度設定値を示し、図から判るように本
発明電池によれば放電時の電解液の塩素濃度を精度よく
コントロールすることができる。
ｊ／（）、横軸に充放電時間（ｈｒ）を取り、充電時と
放電時の電解液の塩素濃度の変動を示したもので、図中
（ａ ）は充電時、（ｂ）（１１’）は放電時、（Ｃ）
は放電時の塩素濃度設定値を示し、図から判るように本
発明電池によれば放電時の電解液の塩素濃度を精度よく
コントロールすることができる。
このように本発明電池によれば放電時の電解液の塩素ｍ
度を精度よくコントロールすることができるばかりか、
内圧を大気圧に対して±０．２１（ｙ／ｃｍ以内とづる
ことか可能とｆなり、電池の安全性及び信頼性を向上り
る等工業上顕著な効果を奏するものである。
度を精度よくコントロールすることができるばかりか、
内圧を大気圧に対して±０．２１（ｙ／ｃｍ以内とづる
ことか可能とｆなり、電池の安全性及び信頼性を向上り
る等工業上顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明電池の一例を示す概念図、第２図は本発
明電池の充放電における電解液の塩素濃度変化を示ず説
明図、第３図は従来電池の放電時にお【プるｒａ電解液
塩素濃度変化を示づ説明図である。 １・・・亜鉛−塩素電池部 ２・・・電解液槽 ３・・・ポンプ ４ａ、４ｂ・・・循環回路 ５・・・塩素濃度計 ６・・・気液混合器 ７・・・分流管 ８・・・水和物槽 ９・・・圧力計 １０・・・熱交換器 １２・・・ガスボンブ
明電池の充放電における電解液の塩素濃度変化を示ず説
明図、第３図は従来電池の放電時にお【プるｒａ電解液
塩素濃度変化を示づ説明図である。 １・・・亜鉛−塩素電池部 ２・・・電解液槽 ３・・・ポンプ ４ａ、４ｂ・・・循環回路 ５・・・塩素濃度計 ６・・・気液混合器 ７・・・分流管 ８・・・水和物槽 ９・・・圧力計 １０・・・熱交換器 １２・・・ガスボンブ
Claims (1)
- 亜鉛−塩素電池部に電解液槽よりポンプで電解液を供給
循環する回路に塩素濃度計を設け、電解液の供給側回路
に電解液め一部を気液混合器を通して電解液槽に戻す分
流管を設け、塩素ガスを貯蔵する水和物槽に圧力計を取
付け、放電時に塩素水和物の分解を圧力制御し、発生し
た塩素ガスを気液混合器に送入して電解液に混合溶解さ
せるガスポンプを電解液中の塩素濃度によって制ｔｉＩ
ｌすることを特徴とする亜鉛−塩素電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065635A JPS60208068A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 亜鉛−塩素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065635A JPS60208068A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 亜鉛−塩素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60208068A true JPS60208068A (ja) | 1985-10-19 |
Family
ID=13292676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59065635A Pending JPS60208068A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 亜鉛−塩素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60208068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2109913A2 (en) * | 2007-01-16 | 2009-10-21 | Premium Power Corporation | Electrochemical energy cell system |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59065635A patent/JPS60208068A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2109913A2 (en) * | 2007-01-16 | 2009-10-21 | Premium Power Corporation | Electrochemical energy cell system |
| EP2109913A4 (en) * | 2007-01-16 | 2012-04-04 | Primus Power Corp | ELECTROCHEMICAL ENERGY CELL SYSTEM |
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