KR20230121747A - 습도 변동을 이용한 발전 방법 및 발전 소자 - Google Patents

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겐지 가나자와
다이키 노베시마
히로타다 히라마
유이치 와타나베
세이 우에무라
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Abstract

환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻을 수 있어, 동작 안정성이 우수한 발전 방법 및 발전 소자를 제공한다. 조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액을 이온 투과막에 의해 분리하여 그 양측에 각각 전극을 삽입하고, 한쪽을 외기와 차단하여 밀폐함과 함께 다른 쪽을 외기와 접속시키고, 외기 중의 습도 변화에 의해 이온 투과막을 사이에 두고 수용액 중의 이온성 화합물에서 유래하는 이온 농도차를 발생시켜 전극 사이에 기전력을 발생시킨다.

Description

습도 변동을 이용한 발전 방법 및 발전 소자
본 발명은, 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻는 발전 방법 및 발전 소자에 관한 것으로, 특히, 조해성 재료를 사용한 습도 변동을 이용한 발전 방법 및 발전 소자에 관한 것이다.
IoT 기술의 보급에 수반하여, 방대한 수의 소형의 센서나 전자 기기가 모든 장소에 설치되게 된다. 이들 소형 센서 등의 구동원으로서, 전원으로부터 전선을 배선하거나 또는 교환이 필요한 대형의 전지를 개개에 내장해 가는 것은 현실적이지 않다. 그래서, 장기간에 걸쳐서 안정된 동작을 얻을 수 있는 일차 전지로서의 마이크로 배터리를 이용하는 것이 요구되었다.
예를 들어, 특허문헌 1에서는, 전력을 공급하는 디바이스와 동일한 기판 상에 직접 일체화할 수 있는 이온 액체 겔 전해질을 사용한 마이크로 배터리를 개시하고 있다. 실온에서 이온 액체 전해질을 폴리머에 팽윤시켜 비수성 겔을 형성하고, 아연-금속 산화물 배터리의 종래의 알칼리성 및 산성 액체 전해질(및 세퍼레이터)을 치환한 구조를 채용하고 있다. 이러한 셀은 1개당 1.5V, 5㎃h 정도의 전력을 안정적으로 얻을 수 있다고 한다.
그런데, 태양 전지(태양광 패널)와 같은 광-전기 변환 소자, 열을 전기로 변환하는 열전 소자를 비롯하여, 진동이나 전자파 등의 환경 중에 존재하는 에너지를 전력으로 변환하는 발전 방법이 많이 제안되어 있다. 이것들은, 환경 발전이나 에너지 하베스팅 등이라고도 칭해지고 있다. 이러한 발전 방법을 이용한 발전 장치에 대해서도, 상기한 IoT 센서 등의 구동원에 사용하는 것이 고려된다.
일본 특허 공개 제2018-49833호 공보
환경 발전에 대해서는, 예를 들어 태양 전지라면, 동작이 천후에 좌우되기 쉬운 것처럼, 환경 에너지원에 따라서는, 전지 동작에 환경 변화의 영향을 크게 받아, 간헐 동작이 되는 등의 안정성이 부족하다는 문제가 지적된다. 한편, 공기 중의 습도의 변화를 기전력으로 변환할 수 있으면, 1일을 통해 연속하여 어느 정도의 변화를 거치게 되기 때문에, 1차 전지로서의 일정한 안정성을 얻을 수 있다고 생각된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻을 수 있어, 동작 안정성이 우수한 발전 방법 및 발전 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 발전 방법은, 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻는 발전 방법이며, 조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액을 이온성 투과막에 의해 분리하여 그 양측에 각각 전극을 삽입하고, 한쪽을 외기와 차단하여 밀폐함과 함께 다른 쪽을 외기와 접속시키고, 외기 중의 습도 변화에 의해 상기 이온 투과막을 사이에 두고 상기 수용액 중의 상기 이온성 화합물에서 유래하는 이온 농도차를 발생시켜 상기 전극 사이에 기전력을 발생시키는 데 있다.
또한, 본 발명에 의한 발전 소자는, 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻는 발전 소자이며, 조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액을 분리하는 이온 투과막과, 그 양측의 상기 수용액의 각각에 삽입된 전극을 갖고, 이온 투과막에 의해 분리된 상기 수용액의 한쪽을 외기와 차단하여 밀폐함과 함께 다른 쪽을 외기와 접속시키고, 외기 중의 습도 변화에 의해 상기 이온 투과막을 사이에 두고 상기 수용액 중의 상기 이온성 화합물에서 유래하는 이온 농도차를 발생시켜 상기 전극 사이에 기전력을 발생시키는 데 있다.
상기한 발명에서는, 일 중 변동이 큰 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻을 수 있어, 동작 안정성이 우수한 것이다. 또한 습도 변동은 환경 중의 모든 장소에서 발생하기 때문에, 그 설치 장소에도 의존하지 않고, 편리성도 우수한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 발전 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 발전 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 다른 발전 소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 또 다른 발전 소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 또 다른 발전 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 또 다른 발전 소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 발전 소자에 습도 변화를 부여했을 때의 개방 전압의 그래프이다.
도 8은 본 발명에 의한 발전 소자에 습도 변화를 부여했을 때의 개방 전압의 그래프이다.
도 9의 (a)는 발전 소자에 부하를 접속했을 때의 전압 및 전류의 그래프 및 (b)는 얻어진 전압 및 전류로부터 산출된 출력의 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의한 발전 소자를 2개 직렬 접속했을 때의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 발전 소자에 습도 변화를 부여했을 때의 개방 전압의 그래프이다.
[실시예 1]
이하에, 본 발명에 의한 하나의 실시예인 발전 소자에 대하여, 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 발전 소자(10)는, 수용액(9a) 및 수용액(9b)을 각각 수용한 폐쇄조(1) 및 개방조(2)를 구비한다. 폐쇄조(1) 및 개방조(2)는, 서로 이온 투과막(3)에 의해 분리된다. 폐쇄조(1) 및 개방조(2)에는, 수용액(9a 및 9b)에 접촉하도록 각각 전극(4a) 및 전극(4b)이 삽입되어 있다. 또한, 폐쇄조(1)는, 외기와 차단하여 밀폐되어 있고, 개방조(2)는 외기와 연통하여, 수용한 수용액을 외기에 접속시키도록 되어 있다. 또한, 전극(4a) 및 전극(4b)은, 이들 사이에 발생한 기전력을 외부로 취출하기 위한 배선 등에 접속된다.
수용액(9a), 수용액(9b)은, 조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액이다. 그 때문에, 개방조(2)에 있어서 외기와 접속함으로써, 외기 중의 습도 변화에 의해 수분을 흡수 또는 배출하여 수용액(9b)의 이온 농도를 변화시킨다. 또한, 조해성을 갖는 이온성 화합물로서는, 예를 들어 염화물이나 브롬화물 등의 할로겐화물을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 개방조(2)는, 외부와 수분의 교환을 할 수 있으면 되므로, 수증기를 투과하여 수용액(9b)을 투과시키지 않는 막체 등에 의한 덮개를 마련해도 된다. 개방조(2) 내의 수용액(9b)의 외부로의 유출을 억제할 수 있어, 발전 소자(10)의 취급을 용이하게 할 수 있다.
여기서는, 폐쇄조(1)를 형성하기 위한 오목부를 구비하는 판체(11)와 이온 투과막(3)과 개방조(2)를 형성하기 위한 구멍을 구비하는 판체(12)를 차례로 겹치고, 판체(11)와 판체(12) 사이를 패킹(14)으로 밀봉하면서 이온 투과막(3)의 외주를 판체(11) 및 판체(12)에 고정하여 발전 소자(10)를 얻기 위한 셀을 형성하고 있다.
이어서, 도 2를 사용하여, 발전 소자(10)를 사용한 발전 방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 수용액(9a, 9b)으로서 염화리튬 수용액을 사용하고, 전극(4a, 4b)으로서 은-염화은 전극을 사용하고, 이온 투과막(3)으로서 양이온 교환막을 사용한 경우에 대하여 설명한다.
발전 소자(10)의 외기의 습도를 낮게 하는 경우, 개방조(2)의 수용액(9b)은 수분을 증발시켜, 용질인 염화리튬의 농도를 높게 한다. 한편, 폐쇄조(1)에서는 수분의 출입은 없기 때문에 수용액의 농도에 변화는 없다. 그 결과, 개방조(2)의 수용액(9b)은, 폐쇄조(1)의 수용액(9a)에 비해 농후해진다. 이때, 수용액(9b)의 양이온인 Li+의 농도에 대해서도 수용액(9a)에 비해 높아져, 이온 투과막(3)을 사이에 두고 Li+의 농도차를 발생시킨다. 이러한 이온 농도차를 구동력으로 하여, Li+가 폐쇄조(1)의 수용액(9a)을 향해 이온 투과막(3)을 투과한다.
개방조(2)에서는, 수용액(9b) 중의 음이온인 Cl-가 양이온인 Li+에 비해 과다가 되고, 평형을 얻기 위해 이하의 화학 반응식(식 1)에 나타내는 바와 같이 전극(4b)의 은과 반응하여 염화은과 전자를 생성한다.
Figure pct00001
한편, 폐쇄조(1)에서는, Cl-가 Li+에 비해 적어져, 평형을 얻기 위해 이하의 화학 반응식(식 2)에 나타내는 바와 같이 전자를 사용하여 전극(4a)의 염화은을 분해하여 은과 Cl-를 생성한다.
Figure pct00002
이 경우, (식 1)에서 얻어진 전자가 개방조(2)의 전극(4b)으로부터 폐쇄조(1)의 전극(4a)을 향해 회로(13)를 흐른다. 바꾸어 말하면, 전극(4a)으로부터 전극(4b)을 향해 전류가 흐른다. 즉, 전극(4a) 및 전극(4b)에 의한 전극 사이에 기전력을 발생시킬 수 있다.
한편, 발전 소자(10)의 외기의 습도를 높게 하는 경우, 개방조(2)의 수용액(9b)은 그 조해성에 의해 수분을 흡수하여, 용질인 염화리튬의 농도를 낮게 한다. 한편, 폐쇄조(1)에서는 수분의 출입은 없기 때문에 수용액(9a)의 농도에 변화는 없다. 그 결과, 개방조(2)의 수용액(9b)은, 폐쇄조(1)의 수용액(9a)에 비해 희박해진다. 이때, 수용액(9b)의 양이온인 Li+의 농도에 대해서도 수용액(9a)에 비해 낮아져, 이것을 밸런스 잡히도록 Li+가 개방조(2)의 수용액(9b)을 향해 이온 투과막(3)을 투과한다.
그러면, 상기와는 반대로, 폐쇄조(1)에 있어서 (식 1)의 반응이 일어나고, 개방조(2)에 있어서 (식 2)의 반응이 일어난다. 즉, 상기와는 역방향으로 반응이 진행되어, 역방향의 기전력을 얻을 수 있다.
이와 같이, 발전 소자(10)에 의하면, 외기 중의 습도 변동에 의해 폐쇄조(1)와 개방조(2) 사이에서 수용액 중의 이온성 화합물 유래의 이온에 농도차를 발생시켜, 전극 사이에 기전력을 발생시킬 수 있다. 특히, 외기 중의 습도가 높아졌을 때와 낮아졌을 때에 화학 반응의 방향을 반대로 하여 각각 기전력을 발생시킬 수 있다. 이러한 가역 반응을 반복함으로써 기전력을 얻을 수 있기 때문에, 일 중 변동이 큰 환경 중의 습도 변동을 이용함으로써, 동작 안정성이 우수하다. 또한, 습도 변동은 환경 중의 모든 장소에서 발생하기 때문에, 발전 소자(10)의 설치 장소에도 의존하지 않고, 편리성도 우수하다. 또한, 발전 소자(10)로부터 상실되는 반응 물질이 없기 때문에, 이론적으로는 완전한 가역성을 갖는 반응에 의해 기전력을 얻을 수 있다.
또한, (식 1) 및 (식 2)와 같이, 수용액에 용해시키는 이온성 화합물에 염화물을 사용한 경우, 전극에도 염화물을 포함함으로써 상기한 바와 같은 가역 반응을 얻을 수 있다. 즉, 수용액에 사용하는 이온성 화합물과 전극의 재료는 동일한 이온에 의한 화합물을 포함하는 조합이 된다.
또한, 발전 소자로서는 그 내부 저항을 작게 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 10옴 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기한 염화리튬 수용액, 은-염화은 전극의 조합에 의하면, 내부 저항을 수 옴 정도로 할 수 있다.
[실시예 2]
이어서, 다른 실시예인 종형의 발전 소자에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 발전 소자(10a)는 상기한 발전 소자(10)와 마찬가지로, 발전 소자(10a)에 있어서도 폐쇄조(1)를 형성하기 위한 오목부를 구비하는 판체(11)와 이온 투과막(3)과 개방조(2)를 형성하기 위한 구멍을 구비하는 판체(12)를 겹치고, 판체(11)와 판체(12) 사이를 패킹(14)으로 밀봉하면서 이온 투과막(3)의 외주를 판체(11) 및 판체(12)에 고정하고 있다. 여기서, 개방조(2)를 형성하는 판체(12)에 있어서는, 구멍의 개구의 하측의 일부를 덮도록 벽부(12b)를 구비하고, 종형으로서도 수용한 수용액(9b)을 개방조(2) 내에 보유 지지할 수 있다. 또한, 전극(4b)은, 수용액(9b)을 침투시켜 보유 지지할 수 있는 다공질체(5b)의 판 형상의 주면 상에 일체적으로 마련된다. 다공질체(5b)는, 개방조(2) 내의 하단으로부터 상단에 걸쳐서 연장되어 있고, 수용액(9b)을 상단까지 침투시켜 보유 지지할 수 있다. 그 때문에, 전극(4b)은, 다공질체(5b) 상에서 수용액(9b)과 확실하게 접할 수 있다. 폐쇄조(1)에 있어서도 마찬가지로, 전극(4a)은 다공질체(5a)의 주면 상에 일체로 마련되어, 전극(4a)의 접액이 확실하게 된다. 여기서는, 다공질체(5b)로서 여과지를 사용하고, 여과지에 인쇄함으로써 전극을 형성하여, 일체로 했다.
발전 소자(10a)에 의하면, 종형의 배치로 해도 다공질체(5a) 및 다공질체(5b)에 의해 전극(9a) 및 전극(9b)의 접액을 확실하게 얻어, 기전력을 얻을 수 있다. 이에 의해, 중력으로 하방으로 흐르는 수용액(9b)을 개방조(2)에 보유 지지하고 있어도, 발전 소자(10a)에 대해서는 배치의 자유도를 비교적 높게 할 수 있다.
[실시예 3]
또 다른 실시예로서, 3실형의 발전 소자에 대하여 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 발전 소자(10b)는, 밀폐조(1)를 사이에 두도록 개방조(2b) 및 개방조(2c)의 2개가 배치되고, 밀폐조(1)와 각각의 사이에는 이온 투과막으로서 음이온 교환막(3b) 및 양이온 교환막(3c)이 배치되어 있다. 즉, 판체(11')에 마련된 구멍에 의해 밀폐조(1)가 형성되고, 음이온 교환막(3b) 및 양이온 교환막(3c)을 통해 판체(11')를 끼우도록 배치되는 2개의 판체(12)에 마련된 구멍에 의해 개방조(2b 및 2c)가 형성되어 있다. 개방조(2a) 및 개방조(2b) 내에는 각각 판 형상의 다공질체(5b) 및 다공질체(5c)가 하단으로부터 상단으로 연장되도록 배치되어, 수용액(9b) 및 수용액(9b)을 침투시키고 있다. 다공질체(5b) 및 다공질체(5c)는, 각각 전극(4b) 및 전극(4c)을 일체로 형성하고 있고, 전극(4b) 및 전극(4c)의 접액을 확보하고 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면서, 발전 소자(10b)를 사용한 발전 방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 수용액(9a, 9b, 9c)으로서 염화리튬 수용액을 사용하고, 전극(4b, 4c)으로서 은-염화은 전극을 사용한 경우에 대하여 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 발전 소자(10b)의 외기의 습도를 낮게 하는 경우, 개방조(2b) 및 개방조(2c)의 수용액(9b) 및 수용액(9c)은 수분을 증발시켜, 용질인 염화리튬의 농도를 높게 한다. 한편, 폐쇄조(1)에서는 수분의 출입은 없기 때문에 수용액의 농도에 변화는 없다. 그 결과, 개방조(2b) 및 개방조(2c)의 수용액(9b) 및 수용액(9c)은, 폐쇄조(1)의 수용액(9a)에 비해 농후해진다. 이때, 수용액(9b) 및 수용액(9c)의 양이온인 Li+의 농도 및 음이온인 Cl-의 농도에 대해서도 수용액(9a)에 비해 높아져, 음이온 교환막(3b) 및 양이온 교환막(3c)을 사이에 두고 Li+ 및 Cl-의 농도차를 발생시킨다. 이러한 이온 농도차를 구동력으로 하여, Cl-가 폐쇄조(1)의 수용액(9a)을 향해 개방조(2b)로부터 음이온 교환막(3b)을 투과하고, Li+가 폐쇄조(1)의 수용액(9a)을 향해 개방조(2c)로부터 양이온 교환막(3c)을 투과한다.
개방조(2b)에서는, 수용액(9b) 중의 양이온인 Li+가 음이온인 Cl-에 비해 과다해져, 평형을 얻기 위해 상기한 화학 반응식(식 2)에 나타낸 바와 같이, 전극(4b)의 염화은을 분해하여 은과 Cl-를 생성한다.
한편, 개방조(2c)에서는, 수용액(9c) 중의 음이온인 Cl-가 양이온인 Li+에 비해 과다해져, 평형을 얻기 위해 상기한 화학 반응식(식 1)에 나타낸 바와 같이 전극(4c)의 은과 반응하여 염화은과 전자를 생성한다.
이 경우, (식 1)에서 얻어진 전자가 개방조(2c)의 전극(4c)으로부터 개방조(2b)의 전극(4b)를 향해 회로(13)를 흐른다. 바꾸어 말하면, 전극(4b)으로부터 전극(4c)을 향해 전류가 흐른다. 즉, 전극(4b) 및 전극(4c)에 의한 전극 사이에 기전력을 발생시킬 수 있다.
한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 발전 소자(10b)의 외기의 습도를 높게 하는 경우, 개방조(2b) 및 개방조(2c)의 수용액(9b) 및 수용액(9c)은 그 조해성에 의해 수분을 흡수하여, 용질인 염화리튬의 농도를 낮게 한다. 한편, 폐쇄조(1)에서는 수분의 출입은 없기 때문에 수용액(9a)의 농도에 변화는 없다. 그 결과, 개방조(2b) 및 개방조(2c)의 수용액(9b) 및 수용액(9c)은, 폐쇄조(1)의 수용액(9a)에 비해 희박해진다. 이때, 수용액(9b) 및 수용액(9c)의 양이온인 Li+의 농도 및 음이온인 Cl-의 농도에 대해서도 수용액(9a)에 비해 낮아지고, 이것을 밸런스를 잡히도록 폐쇄조(1) 내의 수용액(9a)으로부터 Cl-가 개방조(2b)의 수용액(9b)을 향해 음이온 교환막(3b)을 투과하고, Li+가 개방조(2c)의 수용액(9c)을 향해 양이온 교환막(3c)을 투과한다.
그러면, 상기와는 반대로, 개방조(2b)에 있어서 (식 1)의 반응이 일어나고, 개방조(2c)에 있어서 (식 2)의 반응이 일어난다. 즉, 상기와는 역방향으로 반응이 진행되어, 역방향의 기전력을 얻을 수 있다.
이와 같이, 3실형의 발전 소자(10b)에 의해서도, 외기 중의 습도 변동에 의해 폐쇄조(1)와 개방조(2b) 및 개방조(2)와의 사이에서 수용액 중의 이온성 화합물 유래의 이온에 농도차를 발생시켜, 전극(4b) 및 전극(4c) 사이에 기전력을 발생시킬 수 있다. 또한, 외기 중의 습도가 높아졌을 때와 낮아졌을 때 화학 반응의 방향을 반대로 하여 각각 기전력을 발생시킬 수 있다.
[제조 시험]
상기한 바와 같은 발전 소자를 실제로 제조하여, 그 성능에 대하여 조사한 결과에 대하여, 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한다.
여기서는, 상기한 발전 소자(10)나 발전 소자(10a)와 같은 2실형과 발전 소자(10b)와 같은 3실형의 발전 소자를 제조하여, 수용액과 이온 투과막의 조합을 바꾼 시험을 행하였다. 수용액에는 염화리튬 수용액 또는 염화칼슘 수용액을 사용했다. 염화리튬 수용액은 20％의 농도로 조정하여, 폐쇄조 및 개방조에 각각 0.75mL씩 수용시켰다. 염화칼슘 수용액은 30％의 농도로 조정하여, 폐쇄조 및 개방조에 각각 0.75mL씩 수용시켰다. 2실형의 발전 소자에서는, 양이온 교환막에는 네오셉터 CSE(등록 상표, 가부시키가이샤 애스톰사제) 또는 Nafion117(등록 상표, 시그마 알드리치사제)을 사용했다. 3실형의 발전 소자에서는, 상기와 동일한 양이온 교환막을 사용함과 함께, 음이온 교환막으로서 네오셉터 ASE(등록 상표, 가부시키가이샤 애스톰사제)를 사용했다. 또한, 전극으로서는 은-염화은 전극을 사용했다. 전극은, 여과지 상에 은 페이스트를 메쉬상으로 인쇄한 후, 염화리튬 수용액 중에서 양극 산화를 행하여 제작했다.
도 7 및 도 8에는, 얻어진 발전 소자에 습도 변화를 부여했을 때의 개방 전압을 측정한 결과를 나타냈다. 발전 소자를 항온 항습조에 넣고, 25℃로 유지한 후, 4시간마다 습도 30％와 90％에서 교호로 반복하는 습도 변화를 부여했다. 그 결과, 2실형에서 염화리튬 수용액과 양이온 교환막으로서 네오셉터 CSE를 사용한 것에서 가장 높은 전압을 얻을 수 있었다. 이러한 전압은, 습도 30％일 때 26 내지 28㎷ 정도, 습도 90％일 때에 -18 내지 -19mV 정도였다. 염화칼슘 수용액을 사용한 경우에 있어서도, 네오셉터 CSE를 사용한 2실형의 발전 소자에 있어서 가장 높은 전압을 얻을 수 있었다.
도 9에는, 2실형에서 염화리튬 수용액과 네오셉터 CSE를 사용한 발전 소자로부터 28㎷의 전압을 얻을 수 있을 때 부하를 접속하여 출력을 측정한 결과를 나타냈다. 단락 전류는 4.6㎃였다(도 9의 (a)). 또한, 전류 및 전압으로부터 산출된 출력에 의하면, 최댓값은 부하를 5Ω로 했을 때 얻을 수 있고, 34㎼였다(도 9의 (b)).
도 10에 나타낸 바와 같이, 종형의 발전 소자(10a) 2개를 서로 등을 맞대어 배치하여, 직렬로 접속한 발전 소자를 제조했다. 즉, 한쪽(도시 우측)의 발전 소자(10a-1)의 개방조(2) 내의 전극(4b)을 GND 접속으로 하고, 폐쇄조(1) 내의 전극(4a)을 다른 쪽(도시 좌측)의 발전 소자(10a-2)의 개방조(2) 내의 전극(4b)과 접속한다. 그리고, 발전 소자(10a-2)의 폐쇄조(1) 내의 전극(4a)의 전압을 측정할 수 있도록 배선했다. 또한, 수용액에는 염화리튬 수용액을 사용하고, 양이온 교환막(3)에는 네오셉터 CSE를 사용했다.
도 11에는, 얻어진 발전 소자에 습도 변화를 부여했을 때의 개방 전압을 측정한 결과를 나타냈다. 발전 소자를 항온 항습조에 넣고, 25℃로 유지한 후, 4시간마다 습도 30％와 90％에서 교호로 반복하는 습도 변화를 부여했다. 그 결과, 1개의 발전 소자에 의해 얻어지는 전압의 약 2배의 전압을 얻을 수 있었던 것을 확인했다.
이상, 본 발명에 의한 대표적인 실시예를 설명했지만, 이것에 한정되는 것을 의도하지 않고, 당업자라면 본 발명의 주지 또는 첨부한 특허 청구의 범위를 일탈하지 않고, 다양한 대체 실시예 및 개변예를 알아낼 수 있을 것이다.
1: 폐쇄조
2: 개방조
3: 이온 투과막
4a, 4b: 전극
9a, 9b: 수용액
10: 발전 소자

Claims (11)

  1. 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻는 발전 방법이며,
    조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액을 이온 투과막에 의해 분리하여 그 양측에 각각 전극을 삽입하고, 한쪽을 외기와 차단하여 밀폐함과 함께 다른 쪽을 외기와 접속시키고, 외기 중의 습도 변화에 의해 상기 이온 투과막을 사이에 두고 상기 수용액 중의 상기 이온성 화합물에서 유래하는 이온 농도차를 발생시켜 상기 전극 사이에 기전력을 발생시키는, 습도 변동을 이용한 발전 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온 투과막은 양이온 교환막인, 발전 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이온성 화합물은 할로겐화물이고, 상기 전극은 은-할로겐화은 전극인, 발전 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 할로겐화물은 리튬의 할로겐화물인, 발전 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용액은 다공질체에 침투 보유 지지되어 있는, 발전 방법.
  6. 환경 중의 습도 변동을 이용하여 기전력을 얻는 발전 소자이며,
    조해성을 갖는 이온성 화합물의 수용액을 분리하는 이온 투과막과, 그 양측의 상기 수용액의 각각에 삽입된 전극을 갖고,
    상기 이온 투과막에 의해 분리된 상기 수용액의 한쪽을 외기와 차단하여 밀폐함과 함께 다른 쪽을 외기와 접속시키고, 외기 중의 습도 변화에 의해 상기 이온 투과막을 사이에 두고 상기 수용액 중의 상기 이온성 화합물에서 유래하는 이온 농도차를 발생시켜 상기 전극 사이에 기전력을 발생시키는, 습도 변동을 이용한 발전 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이온 투과막은 양이온 교환막인, 발전 소자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 이온성 화합물은 할로겐화물이고, 상기 전극은 은-할로겐화은 전극인, 발전 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 할로겐화물은 리튬의 할로겐화물인, 발전 소자.
  10. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용액은 다공질체에 침투 보유 지지되어 있는, 발전 소자.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 저항이 10옴 이하인, 발전 소자.
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