JP3142093B2 - 蓄電型温度差電池 - Google Patents
蓄電型温度差電池Info
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- JP3142093B2 JP3142093B2 JP04294495A JP29449592A JP3142093B2 JP 3142093 B2 JP3142093 B2 JP 3142093B2 JP 04294495 A JP04294495 A JP 04294495A JP 29449592 A JP29449592 A JP 29449592A JP 3142093 B2 JP3142093 B2 JP 3142093B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、２つの電極間に温度
差があるとき常用発電及び蓄電機能を有し、温度差が消
失したとき放電可能である新規な温度差電池に関するも
ので、特に、低温排熱回収及びコ―ジェネレ―ション用
途のバックアップ電源として有効な蓄電型温度差電池に
関するものである。
差があるとき常用発電及び蓄電機能を有し、温度差が消
失したとき放電可能である新規な温度差電池に関するも
ので、特に、低温排熱回収及びコ―ジェネレ―ション用
途のバックアップ電源として有効な蓄電型温度差電池に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱電変換装置として、陰イオンが
気体化する電解質溶液を用いた濃淡電池が知られてい
る。図２は、この濃淡電池の概要を示したものである。
気体化する電解質溶液を用いた濃淡電池が知られてい
る。図２は、この濃淡電池の概要を示したものである。
【０００３】電池の構成は、図２に示されるように、環
状のガラス管１０の上部及び下部に、それぞれガスブリ
ッジＢ1 及び溶液ブリッジＢ2 で連結された２つのセル
Ｃ1、Ｃ2 、及び黒鉛繊維層間化合物１が充填されてい
る。これらセルＣ1 、Ｃ2 には、白金のリ―ド線２が挿
入されて電極が形成されている。また、黒鉛繊維層間化
合物１が溶液ブリッジＢ2 まで分散しないよう、ガラス
フィルタ３が図示の如く配置されている。
状のガラス管１０の上部及び下部に、それぞれガスブリ
ッジＢ1 及び溶液ブリッジＢ2 で連結された２つのセル
Ｃ1、Ｃ2 、及び黒鉛繊維層間化合物１が充填されてい
る。これらセルＣ1 、Ｃ2 には、白金のリ―ド線２が挿
入されて電極が形成されている。また、黒鉛繊維層間化
合物１が溶液ブリッジＢ2 まで分散しないよう、ガラス
フィルタ３が図示の如く配置されている。
【０００４】電解液４には、Ｂｒ2 で飽和した１０％Ｋ
Ｂｒ水溶液が用いられ、黒鉛繊維層間化合物１の低部が
浸漬される程度に満たされるよう、注入弁５から電解液
が注入されている。そして、セルＣ1 、Ｃ2 間に低温媒
体６、高温媒体７を与え、セルＣ1 及びＣ2 の外部を冷
却、加温して温度差を生じさせる。すると、高低温間で
Ｂｒ2 、Ｂｒ- の濃度差が生じ、低温電極Ｅ1 、高温電
極Ｅ2 間に電位差が現れる。すなわち、温度差による一
種の濃淡電池が形成され、両電極を導線で結べば電子Ｅ
2 からＥ1 に流れる。
Ｂｒ水溶液が用いられ、黒鉛繊維層間化合物１の低部が
浸漬される程度に満たされるよう、注入弁５から電解液
が注入されている。そして、セルＣ1 、Ｃ2 間に低温媒
体６、高温媒体７を与え、セルＣ1 及びＣ2 の外部を冷
却、加温して温度差を生じさせる。すると、高低温間で
Ｂｒ2 、Ｂｒ- の濃度差が生じ、低温電極Ｅ1 、高温電
極Ｅ2 間に電位差が現れる。すなわち、温度差による一
種の濃淡電池が形成され、両電極を導線で結べば電子Ｅ
2 からＥ1 に流れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｂｒ2 ガス
はガスブリッジＢ1 を通って高温側へ拡散し、電極Ｅ1
でＢｒ2 は電子を受けてＢｒ- イオンとなる。また、電
解液中ではＢｒ- が溶液ブリッジＢ2 を通って低温側か
ら高温側に移動し、Ｅ2 電極で電子を放出し、Ｂｒ2 ガ
スとなる。この電池では、低温側が正極、高温側が負極
となる。
はガスブリッジＢ1 を通って高温側へ拡散し、電極Ｅ1
でＢｒ2 は電子を受けてＢｒ- イオンとなる。また、電
解液中ではＢｒ- が溶液ブリッジＢ2 を通って低温側か
ら高温側に移動し、Ｅ2 電極で電子を放出し、Ｂｒ2 ガ
スとなる。この電池では、低温側が正極、高温側が負極
となる。
【０００６】このような温度差を利用した濃淡電池で
は、イオンは電極反応に関与せず、温度差が消失すると
濃度差に起因する起電力も消失し、電力を取り出すこと
は不可能であった。
は、イオンは電極反応に関与せず、温度差が消失すると
濃度差に起因する起電力も消失し、電力を取り出すこと
は不可能であった。
【０００７】この発明は、従来の濃淡電池が蓄電機能を
有していないという課題を解決するため、陰イオンによ
る常用発電機能に加え、高温及び低温電極で生成するそ
れぞれの陽イオンレドックス対を蓄積させ、その濃度差
を保持し濃淡電池を形成させておくことにより蓄電機能
を有し、温度差が消失しても発電を可能にさせた蓄電型
温度差電池を提供することを目的とする。
有していないという課題を解決するため、陰イオンによ
る常用発電機能に加え、高温及び低温電極で生成するそ
れぞれの陽イオンレドックス対を蓄積させ、その濃度差
を保持し濃淡電池を形成させておくことにより蓄電機能
を有し、温度差が消失しても発電を可能にさせた蓄電型
温度差電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、酸
化還元電位が温度によって変化する陽イオンレドックス
対及び該陽イオンレドックス対の対イオンである陰イオ
ンが気体化する電解質溶液を収容する環状の容器と、こ
の容器内で所定の温度差を有して離間された一対の高低
温電極とを有する温度差電池に於いて、上記容器内の下
部に配置されて上記陽イオンレドックス対を透過しない
隔膜を具備し、高低温間での気体の蒸気圧差に起因する
常用発電機能を有し、高低温電極で生成するそれぞれの
陽イオンレドックス対を蓄積させることにより濃度差を
生じさせて蓄電機能を有し、上記高低温電極の温度差が
消失したときに上記陽イオンレドックス対の濃度差が消
失する方向に放電することを特徴とする。
化還元電位が温度によって変化する陽イオンレドックス
対及び該陽イオンレドックス対の対イオンである陰イオ
ンが気体化する電解質溶液を収容する環状の容器と、こ
の容器内で所定の温度差を有して離間された一対の高低
温電極とを有する温度差電池に於いて、上記容器内の下
部に配置されて上記陽イオンレドックス対を透過しない
隔膜を具備し、高低温間での気体の蒸気圧差に起因する
常用発電機能を有し、高低温電極で生成するそれぞれの
陽イオンレドックス対を蓄積させることにより濃度差を
生じさせて蓄電機能を有し、上記高低温電極の温度差が
消失したときに上記陽イオンレドックス対の濃度差が消
失する方向に放電することを特徴とする。
【０００９】
【作用】この発明は、環状の容器内に、酸化還元電位が
温度によって変化する陽イオンレドックス対とその対イ
オンである陰イオンが気体化する電解質溶液と、所定の
温度差を有して離間された一対の高低温電極とを有し、
更に上記陽イオンレドックス対を透過しない隔膜を上記
容器の下部に配置している。これにより、高低温間での
気体の蒸気圧差に起因する濃淡電池の形成による常用発
電機能を有すると共に、高低温電極で生成するそれぞれ
の陽イオンレドックス対を蓄積させることにより濃度差
を生じさせて、濃淡電池を形成させることによる蓄電機
能を有する。更に、両電極の温度差が消失したとき、上
記陽イオンレドックス対の濃度差が消失する方向に放電
可能とさせている。
温度によって変化する陽イオンレドックス対とその対イ
オンである陰イオンが気体化する電解質溶液と、所定の
温度差を有して離間された一対の高低温電極とを有し、
更に上記陽イオンレドックス対を透過しない隔膜を上記
容器の下部に配置している。これにより、高低温間での
気体の蒸気圧差に起因する濃淡電池の形成による常用発
電機能を有すると共に、高低温電極で生成するそれぞれ
の陽イオンレドックス対を蓄積させることにより濃度差
を生じさせて、濃淡電池を形成させることによる蓄電機
能を有する。更に、両電極の温度差が消失したとき、上
記陽イオンレドックス対の濃度差が消失する方向に放電
可能とさせている。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【００１１】この発明の蓄電型温度差電池にあっては、
陰イオンが電子を放出し気体化する反応及びその逆反応
と陽イオンレドックス対の酸化還元反応を同一電極上で
起こさせるため、電解質に陰イオンが気体化するレドッ
クス対化合物を用いる。すなわち、温度差のある電極間
に上記電解質水溶液を満たすことにより、高低温間でガ
ス、イオンの濃度差が生じ、濃淡電池を形成させること
により常用発電機能を発現させる。それと同時に、酸化
還元電位が温度によって変化する陽イオンレドックス対
により、高低温電極で生成するそれぞれの陽イオンレド
ックス対を蓄積させることにより濃度差を生じさせ、濃
淡電池を形成させることにより蓄電機能を有する。ま
た、このような機能を発現させるため、高低温電極間に
陽イオンレドックス対が透過せず、陰イオンが透過可能
な陰イオン交換膜を用いている。
陰イオンが電子を放出し気体化する反応及びその逆反応
と陽イオンレドックス対の酸化還元反応を同一電極上で
起こさせるため、電解質に陰イオンが気体化するレドッ
クス対化合物を用いる。すなわち、温度差のある電極間
に上記電解質水溶液を満たすことにより、高低温間でガ
ス、イオンの濃度差が生じ、濃淡電池を形成させること
により常用発電機能を発現させる。それと同時に、酸化
還元電位が温度によって変化する陽イオンレドックス対
により、高低温電極で生成するそれぞれの陽イオンレド
ックス対を蓄積させることにより濃度差を生じさせ、濃
淡電池を形成させることにより蓄電機能を有する。ま
た、このような機能を発現させるため、高低温電極間に
陽イオンレドックス対が透過せず、陰イオンが透過可能
な陰イオン交換膜を用いている。
【００１２】ここで、この発明をＢｒ- を例として詳細
に説明する。但し、ＭZ+、Ｍ(Z+n)+は、それぞれ価数Ｚ
＋、（Ｚ＋ｎ）＋の陽イオンレドックスである。 温度差あり 高温電極（Ｅ2 ）；２Ｂｒ- →Ｂｒ2 ＋２ｅ- （常用発電）…（１） Ｍ(Z+n)+＋ｅ- →ＭZ+ （蓄電） …（２） 低温電極（Ｅ1 ）；Ｂｒ2 ＋２ｅ- →２Ｂｒ- （常用発電）…（３） ＭZ+→Ｍ(Z+n)+＋ｅ- （蓄電） …（４） 温度差なし Ｅ2 ；ＭZ+→Ｍ(Z+n)+＋ｅ- （濃度差放電） …（５） Ｅ1 ；Ｍ(Z+n)+＋ｅ- →ＭZ+（濃度差放電） …（６） 温度差があるとき、高温電極では（１）式の臭素の酸化
反応が、低温電極では（３）式の還元反応が起こり、電
子は高温側から低温側へ流れる。つまり、回路電流は、
低温側から高温側へ流れる。同時に、高温電極では
（２）式のレドックス対の還元反応が、低温電極では
（４）式の酸化反応が起こる。
に説明する。但し、ＭZ+、Ｍ(Z+n)+は、それぞれ価数Ｚ
＋、（Ｚ＋ｎ）＋の陽イオンレドックスである。 温度差あり 高温電極（Ｅ2 ）；２Ｂｒ- →Ｂｒ2 ＋２ｅ- （常用発電）…（１） Ｍ(Z+n)+＋ｅ- →ＭZ+ （蓄電） …（２） 低温電極（Ｅ1 ）；Ｂｒ2 ＋２ｅ- →２Ｂｒ- （常用発電）…（３） ＭZ+→Ｍ(Z+n)+＋ｅ- （蓄電） …（４） 温度差なし Ｅ2 ；ＭZ+→Ｍ(Z+n)+＋ｅ- （濃度差放電） …（５） Ｅ1 ；Ｍ(Z+n)+＋ｅ- →ＭZ+（濃度差放電） …（６） 温度差があるとき、高温電極では（１）式の臭素の酸化
反応が、低温電極では（３）式の還元反応が起こり、電
子は高温側から低温側へ流れる。つまり、回路電流は、
低温側から高温側へ流れる。同時に、高温電極では
（２）式のレドックス対の還元反応が、低温電極では
（４）式の酸化反応が起こる。
【００１３】ここで、この発明の蓄電型温度差電池で
は、Ｂｒ- は透過するが、陽イオンレドックス対を透過
しない陰イオン交換膜を設置しているため、高温電極上
ではＭ(Z+n)+の消費と共にＭZ+が蓄積され、低温電極上
ではＭZ+の消費と共にＭ(Z+n)+が蓄積される。したがっ
て、両電極間に於けるＭZ+、Ｍ(Z+n)+の濃度差は拡大す
る。
は、Ｂｒ- は透過するが、陽イオンレドックス対を透過
しない陰イオン交換膜を設置しているため、高温電極上
ではＭ(Z+n)+の消費と共にＭZ+が蓄積され、低温電極上
ではＭZ+の消費と共にＭ(Z+n)+が蓄積される。したがっ
て、両電極間に於けるＭZ+、Ｍ(Z+n)+の濃度差は拡大す
る。
【００１４】このように隔膜を設けることにより、高温
側でＭZ+、低温側でＭ(Z+n)+の濃度が増大し、この濃度
差を保持させておくことにより、蓄電機能を発現させ
る。この濃度差を保持した蓄電型温度差電池は、電極間
Ｅ1 、Ｅ2 の温度差が消失すると、濃淡電池として作用
する。すなわち、Ｅ1 ではＭZ+が増加する方向に、Ｅ2
ではＭ(Z+n)+が増加する方向にそれぞれ起電力を生じ、
上記（５）及び（６）式の反応が進行し、２つの電極間
の濃度差がなくなるまで電流が流れる。また、急速充電
したい場合は外部より電圧を印加することが可能であ
る。
側でＭZ+、低温側でＭ(Z+n)+の濃度が増大し、この濃度
差を保持させておくことにより、蓄電機能を発現させ
る。この濃度差を保持した蓄電型温度差電池は、電極間
Ｅ1 、Ｅ2 の温度差が消失すると、濃淡電池として作用
する。すなわち、Ｅ1 ではＭZ+が増加する方向に、Ｅ2
ではＭ(Z+n)+が増加する方向にそれぞれ起電力を生じ、
上記（５）及び（６）式の反応が進行し、２つの電極間
の濃度差がなくなるまで電流が流れる。また、急速充電
したい場合は外部より電圧を印加することが可能であ
る。
【００１５】この発明の蓄電型温度差電池では、電極材
料として黒鉛層間化合物を用いることにより、上記の反
応を効率的に進行させることができる。つまり、電解質
の電荷移動反応を、電極表面だけでなく黒鉛層間内でも
起こさせることにより、実質的な反応面積を増加させ、
単位面積あたりの電流密度の増大を図ることができる。
更に、黒鉛の中では、配向性、結晶性の優れた黒鉛が好
ましく、容易に層間化合物を形成する気相成長法による
炭素繊維（ＶＧＣＦ）、高温圧処理による高配向性熱処
理黒鉛（ＨＯＰＧ）等を用いることができる。但し、電
極材料については特に黒鉛に制限することはなく、陰イ
オンの気体化及びその逆反応とレドックス対の酸化還元
反応が同一電極上で進行すればよい。例えば、遷移金属
ダイカルコゲナイド等の二次元層状物質を挙げることが
できる。
料として黒鉛層間化合物を用いることにより、上記の反
応を効率的に進行させることができる。つまり、電解質
の電荷移動反応を、電極表面だけでなく黒鉛層間内でも
起こさせることにより、実質的な反応面積を増加させ、
単位面積あたりの電流密度の増大を図ることができる。
更に、黒鉛の中では、配向性、結晶性の優れた黒鉛が好
ましく、容易に層間化合物を形成する気相成長法による
炭素繊維（ＶＧＣＦ）、高温圧処理による高配向性熱処
理黒鉛（ＨＯＰＧ）等を用いることができる。但し、電
極材料については特に黒鉛に制限することはなく、陰イ
オンの気体化及びその逆反応とレドックス対の酸化還元
反応が同一電極上で進行すればよい。例えば、遷移金属
ダイカルコゲナイド等の二次元層状物質を挙げることが
できる。
【００１６】また、この発明に利用される電解質系は、
陽イオンのレドックス対が正の熱起電力を有し、その値
ができるだけ大きいものが好ましい。これにより、陰イ
オンが容易に気体化し、その蒸気圧の温度依存性が大き
く、更に層状物質と電荷移動により層間化合物を形成す
る系を用いることができる。このようなものとしては、
ＦｅＢｒ2 ／ＦｅＢｒ3 、ＣｕＢｒ／ＣｕＢｒ2 、Ｆｅ
Ｃｌ2 ／ＦｅＣｌ3 、ＣｕＣｌ／ＣｕＣｌ2 、ＳｂＣｌ
3 ／ＳｂＣｌ5 、Ｆｅ（ＮＯ3 ）2 ／Ｆｅ（Ｎ
Ｏ3 ）3 、ＣｕＮＯ3 ／Ｃｕ（ＮＯ3 ）2 等のレドック
ス対系電解質が好適に用いられる。つまり、このような
系を選択することにより、陰イオンによる常用発電機能
及び陽イオンレドックス対による蓄電機能を発現させる
ことが可能となる。但し、電解質についてはこれらに限
定されず、上記の特性を満足するものであればよい。
陽イオンのレドックス対が正の熱起電力を有し、その値
ができるだけ大きいものが好ましい。これにより、陰イ
オンが容易に気体化し、その蒸気圧の温度依存性が大き
く、更に層状物質と電荷移動により層間化合物を形成す
る系を用いることができる。このようなものとしては、
ＦｅＢｒ2 ／ＦｅＢｒ3 、ＣｕＢｒ／ＣｕＢｒ2 、Ｆｅ
Ｃｌ2 ／ＦｅＣｌ3 、ＣｕＣｌ／ＣｕＣｌ2 、ＳｂＣｌ
3 ／ＳｂＣｌ5 、Ｆｅ（ＮＯ3 ）2 ／Ｆｅ（Ｎ
Ｏ3 ）3 、ＣｕＮＯ3 ／Ｃｕ（ＮＯ3 ）2 等のレドック
ス対系電解質が好適に用いられる。つまり、このような
系を選択することにより、陰イオンによる常用発電機能
及び陽イオンレドックス対による蓄電機能を発現させる
ことが可能となる。但し、電解質についてはこれらに限
定されず、上記の特性を満足するものであればよい。
【００１７】更に、この発明では、陽イオンを透過せ
ず、陰イオンを透過する高イオン伝導性、且つ低抵抗な
陰イオン交換膜を設置することにより、陽イオンレドッ
クス対を蓄積させることが可能となる。このような陰イ
オン交換膜として、各級のアミン基、第四アンモニウム
基、スルホニウム基等を有する高分子系イオン交換膜を
用いることができる。但し、この発明はこれに限定され
るものではなく、陽イオンレドックス対が透過しない隔
膜であればよい。
ず、陰イオンを透過する高イオン伝導性、且つ低抵抗な
陰イオン交換膜を設置することにより、陽イオンレドッ
クス対を蓄積させることが可能となる。このような陰イ
オン交換膜として、各級のアミン基、第四アンモニウム
基、スルホニウム基等を有する高分子系イオン交換膜を
用いることができる。但し、この発明はこれに限定され
るものではなく、陽イオンレドックス対が透過しない隔
膜であればよい。
【００１８】次に、図面を参照して、この発明の実施例
を更に具体的に説明する。
を更に具体的に説明する。
【００１９】高配向性熱処理黒鉛を室温で臭素液に２４
時間浸漬し、得られたものの１部を定量分析すると、ほ
ぼＣ16Ｂｒの組成の層間化合物となる。更に、５×１０
-5Ｔｏｒｒの真空中で１時間保持することにより、大気
中でも安定なＣ43Ｂｒなる組成を有する黒鉛層間化合物
が得られる。これはＸ線回折によると、第１０ステ―ジ
程度の高次層間化合物である。
時間浸漬し、得られたものの１部を定量分析すると、ほ
ぼＣ16Ｂｒの組成の層間化合物となる。更に、５×１０
-5Ｔｏｒｒの真空中で１時間保持することにより、大気
中でも安定なＣ43Ｂｒなる組成を有する黒鉛層間化合物
が得られる。これはＸ線回折によると、第１０ステ―ジ
程度の高次層間化合物である。
【００２０】図１は、この発明の蓄電型温度差電池の一
構成例を示す概念図である。中央部に陰イオン交換樹脂
の隔膜１１を有する環状のガラス管１０中に、電極
Ｅ1 、Ｅ2 として白金のリ―ド線２により固定された、
上記合成した黒鉛層間化合物１２が充填されている。こ
の場合、１つの電極の重量は５ｇである。そして、電解
液として、Ｂｒ2 で飽和した１０％ＦｅＢｒ2 ／ＦｅＢ
ｒ3 水溶液１３が、電極Ｅ1 、Ｅ2 の下部が接触するま
で注入弁１４から注入され密閉されている。
構成例を示す概念図である。中央部に陰イオン交換樹脂
の隔膜１１を有する環状のガラス管１０中に、電極
Ｅ1 、Ｅ2 として白金のリ―ド線２により固定された、
上記合成した黒鉛層間化合物１２が充填されている。こ
の場合、１つの電極の重量は５ｇである。そして、電解
液として、Ｂｒ2 で飽和した１０％ＦｅＢｒ2 ／ＦｅＢ
ｒ3 水溶液１３が、電極Ｅ1 、Ｅ2 の下部が接触するま
で注入弁１４から注入され密閉されている。
【００２１】このような状態に於いて、セルＣ1 側（負
極Ｅ1 ）を低温媒体６により２０℃、セルＣ2 側（正極
Ｅ2 ）を高温側媒体７により８０℃として与える。ここ
で、電極Ｅ1 、Ｅ2 間に電流計及び電圧計を接続する
と、開路電圧及び短絡電流値は、約８５ｍＶの電位差と
約１２５ｍＡの電流を示す。２４時間後、電極Ｅ1 及び
Ｅ2 を一定温度にすると、約３５ｍＶの電位差と約１０
ｍＡの電流が得られる。このことから、Ｆｅ2+及びＦｅ
3+レドックス対に起因する濃淡電池が形成され、蓄電機
能を発現する。
極Ｅ1 ）を低温媒体６により２０℃、セルＣ2 側（正極
Ｅ2 ）を高温側媒体７により８０℃として与える。ここ
で、電極Ｅ1 、Ｅ2 間に電流計及び電圧計を接続する
と、開路電圧及び短絡電流値は、約８５ｍＶの電位差と
約１２５ｍＡの電流を示す。２４時間後、電極Ｅ1 及び
Ｅ2 を一定温度にすると、約３５ｍＶの電位差と約１０
ｍＡの電流が得られる。このことから、Ｆｅ2+及びＦｅ
3+レドックス対に起因する濃淡電池が形成され、蓄電機
能を発現する。
【００２２】同様に、電解液としてＢｒ2 で飽和した１
０％ＣｕＢｒ／ＣｕＢｒ2 水溶液１３を電極Ｅ1 、Ｅ2
の下部が接触するまで注入弁１４から注入して密閉す
る。そして、セルＣ1 側（負極Ｅ1 ）を低温媒体６によ
り２０℃、セルＣ2 側（正極Ｅ2 ）を高温側媒体７によ
り８０℃とし、電極Ｅ1 、Ｅ2 間に電流計及び電圧計を
接続すると、開路電圧及び短絡電流値は約８０ｍＶの電
位差と約１３０ｍＡの電流を示す。次いで、２４時間
後、電極Ｅ1 及びＥ2 を一定温度にすると、約２５ｍＶ
の電位差と約１３ｍＡの電流が得られる。こうして、Ｃ
ｕ+ 及びＣｕ2+レドックス対に起因する濃淡電池による
蓄電機能の発現を確認することができる。
０％ＣｕＢｒ／ＣｕＢｒ2 水溶液１３を電極Ｅ1 、Ｅ2
の下部が接触するまで注入弁１４から注入して密閉す
る。そして、セルＣ1 側（負極Ｅ1 ）を低温媒体６によ
り２０℃、セルＣ2 側（正極Ｅ2 ）を高温側媒体７によ
り８０℃とし、電極Ｅ1 、Ｅ2 間に電流計及び電圧計を
接続すると、開路電圧及び短絡電流値は約８０ｍＶの電
位差と約１３０ｍＡの電流を示す。次いで、２４時間
後、電極Ｅ1 及びＥ2 を一定温度にすると、約２５ｍＶ
の電位差と約１３ｍＡの電流が得られる。こうして、Ｃ
ｕ+ 及びＣｕ2+レドックス対に起因する濃淡電池による
蓄電機能の発現を確認することができる。
【００２３】また、気相成長炭素繊維で合成した黒鉛層
間化合物を用いた場合も、上記と同様の結果を得ること
ができる。
間化合物を用いた場合も、上記と同様の結果を得ること
ができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、気体の
蒸気圧差を利用した温度差常用発電機能と、熱を利用し
レドックス対を隔膜によって蓄積（蓄電機能）、温度差
消失時に濃淡電池により放電させることが可能である。
更に、配向性及び結晶性に優れた黒鉛層間化合物電極を
用いることにより、電解質との接触面積を拡大し高電流
密度化を図っており、この発明の蓄電型温度差電池は低
温排熱回収及びコ―ジェネレ―ション用途のバックアッ
プ電源として極めて有効である。また、温度差による電
解質の循環作用を利用しているので、基本的に可動部が
なく、メンテナンスフリ―な構造であるため、保守コス
ト低減の効果も大きいものである。
蒸気圧差を利用した温度差常用発電機能と、熱を利用し
レドックス対を隔膜によって蓄積（蓄電機能）、温度差
消失時に濃淡電池により放電させることが可能である。
更に、配向性及び結晶性に優れた黒鉛層間化合物電極を
用いることにより、電解質との接触面積を拡大し高電流
密度化を図っており、この発明の蓄電型温度差電池は低
温排熱回収及びコ―ジェネレ―ション用途のバックアッ
プ電源として極めて有効である。また、温度差による電
解質の循環作用を利用しているので、基本的に可動部が
なく、メンテナンスフリ―な構造であるため、保守コス
ト低減の効果も大きいものである。
【図１】この発明の蓄電型温度差電池の一構成例を示す
概念図である。
概念図である。
【図２】従来の温度差電池の一構成例を示す概念図であ
る。
る。
１…黒鉛繊維層間化合物、２…白金リ―ド線、３…ガラ
スフィルタ、４…ＫＢｒ電解液、５…電解液注入弁、６
…低温媒体（Ｔ1 ℃）、７…高温媒体（Ｔ2 ℃）、１０
…ガラス管、１１…陰イオン交換膜、１２…黒鉛層間化
合物、１３…ＫＢｒ2 ／ＫＢｒ3 またはＣｕＢｒ／Ｃｕ
Ｂｒ2 電解液、１４…電解液注入弁、Ｂ1 …ガスブリッ
ジ、Ｂ2 …溶液ブリッジ、Ｃ1 …低温側セル、Ｃ2 …高
温側セル、Ｅ1 …低温電極、Ｅ2 …高温電極。
スフィルタ、４…ＫＢｒ電解液、５…電解液注入弁、６
…低温媒体（Ｔ1 ℃）、７…高温媒体（Ｔ2 ℃）、１０
…ガラス管、１１…陰イオン交換膜、１２…黒鉛層間化
合物、１３…ＫＢｒ2 ／ＫＢｒ3 またはＣｕＢｒ／Ｃｕ
Ｂｒ2 電解液、１４…電解液注入弁、Ｂ1 …ガスブリッ
ジ、Ｂ2 …溶液ブリッジ、Ｃ1 …低温側セル、Ｃ2 …高
温側セル、Ｅ1 …低温電極、Ｅ2 …高温電極。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−82180（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140082（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−166554（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−94067（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−149769（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−145072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−30110（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 14/00
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化還元電位が温度によって変化する陽
イオンレドックス対及び該陽イオンレドックス対の対イ
オンである陰イオンが気体化する電解質溶液を収容する
環状の容器と、この容器内で所定の温度差を有して離間
された一対の高低温電極とを有する温度差電池に於い
て、 上記容器内の下部に配置されて上記陽イオンレドックス
対を透過しない隔膜を具備し、 高低温間での気体の蒸気圧差に起因する常用発電機能を
有し、高低温電極で生成するそれぞれの陽イオンレドッ
クス対を蓄積させることにより濃度差を生じさせて蓄電
機能を有し、上記高低温電極の温度差が消失したときに
上記陽イオンレドックス対の濃度差が消失する方向に放
電することを特徴とする蓄電型温度差電池。 - 【請求項２】 上記陽イオンレドックス対がＦｅ2+／Ｆ
ｅ3+若しくはＣｕ+／Ｃｕ2+であり、該陽イオンレドッ
クス対の対イオンがハロゲン若しくは硝酸イオンである
請求項１に記載の蓄電型温度差電池。 - 【請求項３】 上記高低温電極は、ハロゲン、ハロゲン
化物、若しくは硝酸を挿入物質とした黒鉛層間化合物で
構成される請求項１に記載の蓄電型温度差電池。 - 【請求項４】 上記隔膜は、各級のアミン基、第四アン
モニウム基、スルホニウム基を有する陰イオン交換膜で
構成される請求項１に記載の蓄電型温度差電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04294495A JP3142093B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 蓄電型温度差電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04294495A JP3142093B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 蓄電型温度差電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06150984A JPH06150984A (ja) | 1994-05-31 |
| JP3142093B2 true JP3142093B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=17808507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04294495A Expired - Fee Related JP3142093B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 蓄電型温度差電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142093B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112661242B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-12-20 | 华中科技大学 | 一种流动电极电容去离子系统 |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP04294495A patent/JP3142093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06150984A (ja) | 1994-05-31 |
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