Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2017228351A - Reversible fuel cell storage battery - Google Patents

Reversible fuel cell storage battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017228351A
JP2017228351A JP2016121573A JP2016121573A JP2017228351A JP 2017228351 A JP2017228351 A JP 2017228351A JP 2016121573 A JP2016121573 A JP 2016121573A JP 2016121573 A JP2016121573 A JP 2016121573A JP 2017228351 A JP2017228351 A JP 2017228351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
fuel cell
storage battery
reversible fuel
cell storage
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.)
Granted
Application number
JP2016121573A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6288655B2 (en
Inventor
堤 香津雄
Kazuo Tsutsumi
香津雄 堤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exergy Power Systems Inc
Original Assignee
Exergy Power Systems Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exergy Power Systems Inc filed Critical Exergy Power Systems Inc
Priority to JP2016121573A priority Critical patent/JP6288655B2/en
Publication of JP2017228351A publication Critical patent/JP2017228351A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6288655B2 publication Critical patent/JP6288655B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a fuel cell is inferior in followability for load variation, and a secondary cell can store power but the capacity stored in a battery is limited.SOLUTION: A reversible fuel cell storage battery has a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing hydrogen-storing alloy, a third electrode containing manganese dioxide, and a separator interposed between the first, second, and third electrodes. Oxygen gas generated from the first electrode by oxidation-reduction between the first and third electrodes, and hydrogen gas generated from the second electrode by oxidation-reduction between the second and third electrodes are stored separately in oxygen gas holder and hydrogen gas holder, and power is generated by the oxygen gas and hydrogen gas from the oxygen gas holder and hydrogen gas holder.SELECTED DRAWING: Figure 5A

Description

本発明は、充電時に供給される電気エネルギーを化学エネルギーとして貯蔵し、貯蔵した化学エネルギーを、電気エネルギーに再変換して利用することができるリバーシブル燃料電池に関する。   The present invention relates to a reversible fuel cell that can store electrical energy supplied at the time of charging as chemical energy, and convert the stored chemical energy into electrical energy for use.

二次電池および燃料電池は、高効率でクリーンなエネルギー源として知られている。近年、世界的にこのような二次電池および燃料電池を電源とする電気自動車、燃料電池自動車、電車の開発が進んでいる。   Secondary batteries and fuel cells are known as highly efficient and clean energy sources. In recent years, development of electric vehicles, fuel cell vehicles, and trains that use such secondary batteries and fuel cells as power sources has been progressing worldwide.

燃料電池は、高いエネルギー変換効率を有し、環境負荷の少ない電源として注目されている。燃料電池は、蓄電することはできない。しかし、燃料電池と水の電気分解による水素製造装置等とを組み合わせることによって、一種の電力貯蔵システムを構築することは可能である。このような電力貯蔵システムは、リバーシブル燃料電池と呼ばれている(特許文献1および特許文献2参照)。このような、燃料電池と水の電気分解装置とを組み合わせたリバーシブル燃料電池では、発電していないときには、自然エネルギーあるいは夜間電力を用いて発電の逆反応である水の電気分解が行われる。このようにリバーシブル燃料電池を用いた発電システムは、自らの燃料を製造する。   Fuel cells are attracting attention as power sources with high energy conversion efficiency and low environmental impact. The fuel cell cannot store electricity. However, it is possible to construct a kind of electric power storage system by combining a fuel cell and a hydrogen production apparatus using water electrolysis. Such a power storage system is called a reversible fuel cell (see Patent Document 1 and Patent Document 2). In such a reversible fuel cell in which a fuel cell and a water electrolyzer are combined, electrolysis of water, which is a reverse reaction of power generation, is performed using natural energy or night power when power is not generated. Thus, the power generation system using the reversible fuel cell manufactures its own fuel.

一方、二次電池は電子機器のみならず電動工具等の大電流放電を必要とする電気設備用の電源として用いられている。特に、最近では、エンジンおよび電池で駆動されるハイブリッド自動車用の電池として、ニッケル水素二次電池およびリチウムイオン二次電池が注目されている。   On the other hand, the secondary battery is used not only as an electronic device but also as a power source for electric facilities such as electric tools that require large current discharge. In particular, recently, nickel hydride secondary batteries and lithium ion secondary batteries have attracted attention as batteries for hybrid vehicles driven by engines and batteries.

通常の二次電池は、電気エネルギーの供給を受けることにより充電され、電気を蓄えることができる。特許文献3には、ガスを用いて充電ができる二次電池が開示されている。また、特許文献4には、正極活物質に水酸化マンガンを使用し、負極活物質に水素吸蔵合金を使用した燃料電池と二次電池を組み合わせた新たなタイプの燃料電池が開示されている。   A normal secondary battery is charged by receiving supply of electric energy and can store electricity. Patent Document 3 discloses a secondary battery that can be charged using a gas. Patent Document 4 discloses a new type of fuel cell that combines a secondary battery and a fuel cell that uses manganese hydroxide as a positive electrode active material and a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material.

特開2002−348694号公報JP 2002-348694 A 特開2005−65398号公報JP 2005-65398 A 特開2010−15729号公報JP 2010-15729 A 特開2010−15783号公報JP 2010-15783 A

二次電池は、蓄電することが可能である。また、出力特性に優れていて負荷追従性が良好である。しかし、負極及び正極の活物質の量は、電池の容積に依存する。このため、電池に蓄えることのできる電気容量には限界がある。そして、二次電池は、エネルギー密度を大幅に高めることは困難である。   The secondary battery can store electricity. In addition, the output characteristics are excellent and the load followability is good. However, the amount of the negative electrode and the positive electrode active material depends on the volume of the battery. For this reason, there is a limit to the electric capacity that can be stored in the battery. And it is difficult for a secondary battery to raise energy density significantly.

一方、燃料電池は、外部から供給される水素ガスあるいは酸素ガスを用いて発電(放電)する。このため、燃料電池は、二次電池が有するような、エネルギー密度の限界に関する問題はない。しかし、燃料電池は、放電時の負荷変動に対する追従性に劣るので、負荷変動の大きい用途に適用することが困難であり、通常は二次電池やキャパシタなどの蓄電装置と組み合わせて使用されることが多い。さらに、燃料電池はガス拡散電極という気体と液体と固体が同時に接触する線を反応の空間にしているため、反応空間が少なく、反応速度が遅いという構造的特徴がある。これを解決するために白金のような高価な触媒が必要であるなどの課題を抱えている。   On the other hand, the fuel cell generates power (discharges) using hydrogen gas or oxygen gas supplied from the outside. For this reason, the fuel cell does not have a problem related to the limit of energy density, as the secondary battery has. However, since the fuel cell is inferior to the load fluctuation at the time of discharge, it is difficult to apply to a use with a large load fluctuation, and it is usually used in combination with a power storage device such as a secondary battery or a capacitor. There are many. Further, the fuel cell has a structural feature that the reaction space is small and the reaction rate is low because the gas diffusion electrode, which is a line where gas, liquid and solid simultaneously contact, is used as the reaction space. In order to solve this problem, there is a problem that an expensive catalyst such as platinum is required.

さらに、燃料電池に用いられる水素ガス等の燃料ガスは、水素製造装置(例えば特許文献1)から取り出されるのであるが、発生するガスは水素と酸素との比率が2:1となるブラウンガスである。このため、安全性の確保に注意が必要となる。   Further, a fuel gas such as hydrogen gas used in the fuel cell is taken out from a hydrogen production apparatus (for example, Patent Document 1), and the generated gas is a brown gas in which the ratio of hydrogen to oxygen is 2: 1. is there. Therefore, care must be taken to ensure safety.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、エネルギー密度が高く、負荷追従性に優れたリバーシブル燃料電池蓄電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a reversible fuel cell storage battery having high energy density and excellent load followability.

前記した目的を達成するために、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、水酸化ニッケルを含む第1電極と、水素吸蔵合金を含む第2電極と、標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータとを備え、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極は穴を有している。
この構成において、第3電極は第1電極と前記第2電極に間に配置されている。なお、リバーシブル燃料電池蓄電池とは燃料ガスと電気エネルギーを可逆的に変換することができる蓄電が可能な燃料電池のことをいう。
In order to achieve the above object, a reversible fuel cell storage battery according to the present invention includes a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen storage alloy, and a standard electrode having a standard electrode potential of the first electrode. A third electrode that is smaller than the potential and larger than the standard electrode potential of the second electrode, and a separator that passes ions but does not allow electrons to pass between the electrodes, the first electrode, the first electrode, The two electrodes and the third electrode have holes.
In this configuration, the third electrode is disposed between the first electrode and the second electrode. The reversible fuel cell storage battery refers to a fuel cell capable of storing electricity capable of reversibly converting fuel gas and electric energy.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを保有する酸素ガスホルダと、前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを保有する水素ガスホルダとを備えている。
リバーシブル燃料電池蓄電池は、満充電状態の第1電極をアノードとする酸化反応により第1電極から酸素が発生し、満充電状態の第2電極をカソードとする酸化反応により第2電極から水素が発生する。電気的エネルギーを酸素および水素の化学的エネルギーに変換する。
この構成において、発生した水素ガスおよび酸素ガスは、混合することなく、それぞれ個別に水素ガスホルダおよび酸素ガスホルダに保存されるので、両者が接触してブラウンガスが発生することがなく、安全の確保がなされている。また、水素ガスホルダおよび酸素ガスホルダに貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスの化学エネルギーは、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。
The reversible fuel cell storage battery according to the present invention includes an oxygen gas holder that holds oxygen gas generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode; And a hydrogen gas holder for holding hydrogen gas generated from the second electrode by an oxidation reaction using the second electrode as a cathode and a reduction reaction using the third electrode as an anode.
In a reversible fuel cell battery, oxygen is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the fully charged first electrode as an anode, and hydrogen is generated from the second electrode by an oxidation reaction using the fully charged second electrode as a cathode. To do. Convert electrical energy into chemical energy of oxygen and hydrogen.
In this configuration, the generated hydrogen gas and oxygen gas are individually stored in the hydrogen gas holder and the oxygen gas holder without being mixed, so that they do not contact each other to generate Brownian gas, ensuring safety. Has been made. Further, the chemical energy of the hydrogen gas and oxygen gas stored in the hydrogen gas holder and the oxygen gas holder can be reconverted to electric energy when the battery is discharged.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第2電極と、前記第3電極の間にガス不透過セパレータが配されている。また、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記ガス不透過セパレータが前記セパレータの間に挟まれている。更に、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記ガス不透過セパレータの開孔径が1μm以下である。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, a gas impermeable separator is disposed between the second electrode and the third electrode. In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the gas impermeable separator is sandwiched between the separators. Furthermore, in the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the gas impermeable separator has an opening diameter of 1 μm or less.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極と前記水素ガスホルダの間に酸素ガスパッキンが配されていて、前記第2電極と前記酸素ガスホルダの間に水素ガスパッキンが配されている。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, an oxygen gas packing is disposed between the first electrode and the hydrogen gas holder, and a hydrogen gas packing is disposed between the second electrode and the oxygen gas holder.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極の穴に内接する第1電極集電体が設けられ、前記3電極の穴に内接する第3電極集電体が設けられ、前記第2電極の周縁に外接して第2電極集電体が設けられている。   The reversible fuel cell storage battery according to the present invention includes a first electrode current collector that is inscribed in the hole of the first electrode, a third electrode current collector that is inscribed in the hole of the three electrodes, and the second electrode current collector. A second electrode current collector is provided around the periphery of the electrode.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極は、いずれも略円板状であって、前記第2電極の周上の一部に切欠きが設けられていて、前記第2電極と前記第2集電体との間に前記水素ガスホルダが形成され、前記第1電極と前記第3電極に接続され、前記第1電極の穴と前記第3電極の穴で形成される内方空間を2分する隔壁を有していて、前記内方空間の一方が前記酸素ガスホルダであり他方が電解液を保有する電解液ホルダである。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are all substantially disk-shaped, and a notch is formed on a part of the circumference of the second electrode. The hydrogen gas holder is formed between the second electrode and the second current collector, connected to the first electrode and the third electrode, and the hole of the first electrode and the third electrode It has a partition which bisects the inner space formed by the hole of the electrode, and one of the inner spaces is the oxygen gas holder, and the other is an electrolyte holder holding the electrolyte.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う。
この構成において、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前述した酸化還元反応により発生する酸素ガスおよび水素ガスを用いて発電することが可能であり、外部から供給された酸素ガスおよび水素ガスでも発電することができる。
The reversible fuel cell storage battery according to the present invention generates power by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas to the third electrode.
In this configuration, the reversible fuel cell storage battery according to the present invention can generate power using the oxygen gas and hydrogen gas generated by the oxidation-reduction reaction described above, and can also generate power using oxygen gas and hydrogen gas supplied from the outside. can do.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第3電極が二酸化マンガンを含んでいる。また、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第3電極が水酸化ニッケルを、更に、含んでいる。
この構成において、第3電極を二酸化マンガンとすることにより、安価にリバーシブル燃料電池蓄電池を構成することができる。また、第3電極に水酸化ニッケルを添加することにより、出力特性および寿命特性に優れた電極を得ることができる。
In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the third electrode contains manganese dioxide. In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the third electrode further contains nickel hydroxide.
In this configuration, by using manganese dioxide as the third electrode, a reversible fuel cell storage battery can be configured at low cost. Further, by adding nickel hydroxide to the third electrode, an electrode excellent in output characteristics and life characteristics can be obtained.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極の基板および前記第3電極の基板がニッケルメッキ鋼板であり、前記第2電極の基板がニッケルフォームである。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the substrate of the first electrode and the substrate of the third electrode are nickel-plated steel plates, and the substrate of the second electrode is nickel foam.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第2電極の外周部に前記水素吸蔵合金が塗工されていない。また、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極および前記第3電極の内周部に活物質が塗工されていない。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the hydrogen storage alloy is not coated on the outer periphery of the second electrode. In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the active material is not applied to the inner peripheral portions of the first electrode and the third electrode.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極に交流電源が接続されている。この構成によれば、第1電極および第2電極の表面に濃度勾配が成長する時間的余裕が少なく、濃度勾配による過電圧を抑制することができる。高効率の水電解を実現することが可能となる。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, an AC power source is connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode. According to this configuration, there is little time margin for the concentration gradient to grow on the surfaces of the first electrode and the second electrode, and overvoltage due to the concentration gradient can be suppressed. Highly efficient water electrolysis can be realized.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記交流電源の一方の端子に前記第3電極が接続され、前記交流電源の他方の端子と前記第1電極の間に前記交流電源への電流を阻止する方向に第1ダイオードが接続され、前記交流電源の他方の端子と前記第2電極の間に前記交流電源からの電流を阻止する方向に第2ダイオードが接続されている。
この構成によれば、第1ダイオードのアノードと交流電源の他方の端子とが接続され第1ダイオードのカソードと第1電極が接続され、第2ダイオードのカソードと交流電源の他方の端子とが接続され第2ダイオードのアノードと第2電極が接続されることになる。
In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the third electrode is connected to one terminal of the AC power source, and current to the AC power source is blocked between the other terminal of the AC power source and the first electrode. A first diode is connected in the direction, and a second diode is connected between the other terminal of the AC power source and the second electrode in a direction to block current from the AC power source.
According to this configuration, the anode of the first diode and the other terminal of the AC power supply are connected, the cathode of the first diode and the first electrode are connected, and the cathode of the second diode and the other terminal of the AC power supply are connected. Thus, the anode of the second diode and the second electrode are connected.

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記交流電源の周波数が0.01〜60Hzである。この構成において、交流電源の周波数が0.01〜2Hzであることがより好ましい。   In the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, the frequency of the AC power source is 0.01 to 60 Hz. In this configuration, the frequency of the AC power source is more preferably 0.01 to 2 Hz.

以上のように、本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池によれば、水素ガスおよび酸素ガスを別個に蓄える空間、すなわちホルダを設けることにより充電時に供給された電気エネルギーをガスとして貯蔵し、電気エネルギーに再変換して利用することが可能となる。このため、本リバーシブル燃料電池蓄電池は、外部に取り出すことができる電気エネルギーは、各ホルダに化学エネルギーとして蓄えられており、電極材に含まれる活物質の量に依存しないので高エネルギー密度化を図ることが可能となる。   As described above, according to the reversible fuel cell storage battery according to the present invention, a space for storing hydrogen gas and oxygen gas separately, that is, by providing a holder, the electric energy supplied at the time of charging is stored as a gas, and the electric energy is stored. It can be used after re-conversion. For this reason, in this reversible fuel cell storage battery, the electrical energy that can be taken out is stored as chemical energy in each holder, and does not depend on the amount of active material contained in the electrode material, so that high energy density is achieved. It becomes possible.

また、従来の密閉型二次電池においては過充電時に熱として廃棄されていたエネルギーを電気エネルギーとして再利用できるので、エネルギー利用効率が向上する。
更に、二次電池の電極反応を介して電気エネルギーを入出力するので、従来の燃料電池と比較して、充電が可能となるとともに負荷変動に対する追従性が大幅に改善される。しかもこのような電池を、ガス供給のための追加の部材・装置を要しない簡単な構造を採用することによって、安価に製造・供給することが可能となる。
In addition, in the conventional sealed secondary battery, energy that has been discarded as heat at the time of overcharging can be reused as electric energy, so that energy utilization efficiency is improved.
Furthermore, since electric energy is input and output through the electrode reaction of the secondary battery, charging is possible and followability with respect to load fluctuations is greatly improved as compared with conventional fuel cells. Moreover, such a battery can be manufactured and supplied at low cost by adopting a simple structure that does not require an additional member or device for supplying gas.

本発明の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池蓄電池は、エネルギー密度が高く、負荷追従性に優れたことを特徴とする。また、酸素を発生する反応と水素を発生する反応を分けることにより、水素ガスと酸素ガスが混合することがなく、安全性が高い。   The reversible fuel cell storage battery provided with the third electrode of the present invention is characterized by high energy density and excellent load followability. In addition, by separating the reaction that generates oxygen and the reaction that generates hydrogen, hydrogen gas and oxygen gas are not mixed, and safety is high.

本発明のリバーシブル燃料電池蓄電池の側面図である。It is a side view of the reversible fuel cell storage battery of this invention. リバーシブル燃料電池蓄電池の一方の蓋部材の正面図である。It is a front view of one lid member of a reversible fuel cell storage battery. リバーシブル燃料電池蓄電池の他方の蓋部材の正面図である。It is a front view of the other lid member of a reversible fuel cell storage battery. リバーシブル燃料電池蓄電池の構造を模式的に示す断面図であって、図1におけるA−A断面を表す図面である。It is sectional drawing which shows the structure of a reversible fuel cell storage battery typically, Comprising: It is drawing showing the AA cross section in FIG. 第1電極(正極)の平面図である。It is a top view of the 1st electrode (positive electrode). 第3電極(中間電極)の平面図である。It is a top view of the 3rd electrode (intermediate electrode). 第2電極(負極)の平面図である。It is a top view of the 2nd electrode (negative electrode). リバーシブル燃料電池蓄電池の構造を模式的に示す断面図であって、図3におけるB−B断面を表す図面である。It is sectional drawing which shows the structure of a reversible fuel cell storage battery typically, Comprising: It is drawing showing the BB cross section in FIG. リバーシブル燃料電池蓄電池の構造を模式的に示す断面図であって、図3におけるC−C断面を表す図面である。It is sectional drawing which shows the structure of a reversible fuel cell storage battery typically, Comprising: It is drawing showing the CC cross section in FIG. リバーシブル燃料電池蓄電池に交流電源を接続したときの回路接続図である。It is a circuit connection diagram when an alternating current power supply is connected to a reversible fuel cell storage battery. 交流電源を用いたときの試験結果を示すグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) which shows a test result when using AC power supply. 交流電源を用いたときの試験結果を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows a test result when using AC power supply.

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various other modifications are possible.

リバーシブル燃料電池蓄電池の詳細な説明に移る前に、主要な構成要素である電極および電池の基本部品について説明し、その後にリバーシブル燃料電池蓄電池について説明を行う。なお、以降説明の都合上、第1電極を正極と称し、第2電極を負極と称し、第3電極を中間電極と称することにより、課題を解決するための手段の記載と整合を図るものとする。   Before moving on to the detailed description of the reversible fuel cell storage battery, the basic components of the electrode and the battery, which are the main components, will be described, and then the reversible fuel cell storage battery will be described. For convenience of explanation, the first electrode will be referred to as the positive electrode, the second electrode will be referred to as the negative electrode, and the third electrode will be referred to as the intermediate electrode. To do.

<正極活物質>
正極活物質は、水酸化ニッケルが好ましい。また、高容量化を達成しやすいことから、正極活物質は、嵩密度が大きなもの、例えば球状のものが好ましい。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material is preferably nickel hydroxide. Moreover, since it is easy to achieve high capacity | capacitance, a positive electrode active material has a large bulk density, for example, a spherical thing is preferable.

<水素吸蔵合金>
負極に含まれる水素吸蔵合金は、水素の吸蔵・放出が行えるものであれば特に限定されない。例えば、希土類系合金であるAB5型、ラーベス相合金であるAB2型、チタン−ジルコニウム系合金であるAB型、マグネシウム系合金であるA2B型などの合金系が挙げられる。
<Hydrogen storage alloy>
The hydrogen storage alloy contained in the negative electrode is not particularly limited as long as it can store and release hydrogen. For example, AB5 type that is a rare earth alloy, AB2 type that is a Laves phase alloy, AB type that is a titanium-zirconium alloy, and A2B type that is a magnesium alloy can be used.

このうち、水素貯蔵容量、充放電特性、自己放電特性およびサイクル寿命特性の観点から、AB5型の希土類−ニッケル合金である、MmNiCoMnAlのミッシュメタルを含んだ5元系合金であることが好ましい。   Among these, from the viewpoints of hydrogen storage capacity, charge / discharge characteristics, self-discharge characteristics, and cycle life characteristics, it is preferable to be an AB5 type rare earth-nickel alloy containing a MmNiCoMnAl misch metal.

<中間電極の活物質>
中間電極の標準電極電位は正極と負極の標準電極電位の間となるような活物質が望ましい。正極活物質である水酸化ニッケルの標準電極電位は0.480Vであり、負極の水素吸蔵合金の標準電極電位は−0.828Vなので、中間電極の標準電極電位は−0.828〜0.480Vの範囲にあればよい。中間電極の活物質としてはカドミウム、亜鉛、鉛、二酸化マンガンなどを挙げることができる。この中でも価格、環境への負荷などを考慮すると、二酸化マンガンが最も適切である。二酸化マンガンを活物質とする中間電極の標準電極電位は0.15Vであり、上記範囲内に適合する。二酸化マンガンは埋蔵量も豊富で水酸化ニッケルの価格の1/5〜1/10である。後述するように、中間電極を導入することにより、反応に必要な水酸化ニッケルの量も大幅減らすことが可能である。
<Active material for intermediate electrode>
The active material is preferably such that the standard electrode potential of the intermediate electrode is between the standard electrode potential of the positive electrode and the negative electrode. Since the standard electrode potential of nickel hydroxide as the positive electrode active material is 0.480 V and the standard electrode potential of the hydrogen storage alloy of the negative electrode is -0.828 V, the standard electrode potential of the intermediate electrode is -0.828 to 0.480 V. If it is in the range. Examples of the active material for the intermediate electrode include cadmium, zinc, lead, and manganese dioxide. Among these, manganese dioxide is the most appropriate considering the price and environmental burden. The standard electrode potential of the intermediate electrode using manganese dioxide as an active material is 0.15 V, which is within the above range. Manganese dioxide has abundant reserves and is 1/5 to 1/10 the price of nickel hydroxide. As will be described later, the amount of nickel hydroxide required for the reaction can be greatly reduced by introducing the intermediate electrode.

中間電極は、二酸化マンガンに加えて水酸化ニッケルを含んでいてもよい。中間電極に水酸化ニッケルを添加することにより、出力特性および寿命特性に優れた電極を得ることができる。   The intermediate electrode may contain nickel hydroxide in addition to manganese dioxide. By adding nickel hydroxide to the intermediate electrode, an electrode excellent in output characteristics and life characteristics can be obtained.

<結着剤>
結着剤としては、例えば、ポリアクリル酸ソーダ、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン−ビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)を含む。結着剤は添加されなくてもよく、必要に応じて添加されればよい。
活物質、結着剤および導電助剤等の電極材料の合計を100重量%とした場合、各電極に配合される結着剤の重量比は、0.1〜10重量%で配合されていることが好ましい。
<Binder>
Examples of the binder include polyacrylic acid soda, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), ethylene-vinyl alcohol, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polyethylene ( PE), polypropylene (PP), and styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS). The binder does not need to be added, and may be added as necessary.
When the total of the electrode materials such as the active material, the binder and the conductive auxiliary agent is 100% by weight, the weight ratio of the binder mixed in each electrode is 0.1 to 10% by weight. It is preferable.

<導電助剤>
導電助剤は、導電性を有する粉末であればよい。この導電助剤は、例えば、黒鉛粉末、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどの、カーボン粉末であってもよい。ニッケルファイバーであってもよい。ニッケルファイバーは耐久性があり長寿命が期待できる。ニッケルファイバーは炭素繊維やオレフィン繊維にニッケルメッキを施して製作することができる。オキシ水酸化ニッケルであってもよい。オキシ水酸化ニッケルは過充電に強いが高価である。活物質、結着剤および導電助剤等の電極材料の合計を100重量%とした場合、各電極に配合される導電助剤の重量比は、0.1〜10重量%の範囲で配合されていることが好ましい。導電助剤は添加されなくてもよく、必要に応じて添加されればよい。
<Conductive aid>
The conductive auxiliary agent may be a conductive powder. The conductive aid may be a carbon powder such as graphite powder, acetylene black, and ketjen black. Nickel fiber may be used. Nickel fiber is durable and has a long life expectancy. Nickel fiber can be produced by applying nickel plating to carbon fiber or olefin fiber. It may be nickel oxyhydroxide. Nickel oxyhydroxide is resistant to overcharging but expensive. When the total of the electrode materials such as the active material, the binder and the conductive auxiliary agent is 100% by weight, the weight ratio of the conductive auxiliary agent mixed in each electrode is in the range of 0.1 to 10% by weight. It is preferable. The conductive auxiliary agent does not need to be added, and may be added as necessary.

<基板>
正極および負極の基板は電子の透過性があるがガス透過性がない金属であることが望ましい。一方、中間電極の基板は電子の透過性とガスの透過性を有していることが好ましい。そこで、正極の基板にニッケルメッキ鋼板を用い、負極の基板にニッケルメッキ鋼板を用い、中間電極の基板にニッケルフォームを用いた。
<Board>
The positive and negative substrates are desirably metals that have electron permeability but no gas permeability. On the other hand, the substrate of the intermediate electrode preferably has electron permeability and gas permeability. Therefore, a nickel-plated steel plate was used for the positive electrode substrate, a nickel-plated steel plate was used for the negative electrode substrate, and nickel foam was used for the intermediate electrode substrate.

[正極]
活物質として水酸化ニッケル、導電助剤としてニッケルファイバー、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は重量比で100:5:5とした。粉末状の正極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストを基板の両面に塗布または充填することにより塗工して、乾燥後にローラープレスで基板を圧延して正極を製作した。なお。基板としてニッケルメッキ鋼板を用いたが、ニッケルメタルやニッケルメッキ箔であってよく、形状も三次元形状もしくは板状であってもよく、活物質を両面に塗工してもよい。
[Positive electrode]
Nickel hydroxide was used as the active material, nickel fiber was used as the conductive additive, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 5: 5 by weight. A powdered positive electrode material was mixed and kneaded into a paste, and the paste was applied or filled on both sides of the substrate. After drying, the substrate was rolled with a roller press to produce a positive electrode. Note that. Although a nickel-plated steel plate is used as the substrate, it may be nickel metal or nickel-plated foil, and the shape may be a three-dimensional shape or a plate shape, and the active material may be applied to both sides.

[負極]
活物質として水素吸蔵合金、導電助剤としてニッケルファイバー、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は重量比で100:15:10とした。粉末状の負極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストを基板の両面に塗布または充填することにより塗工して、乾燥後にローラープレスで基板を圧延して負極を製作した。なお。基板としてニッケルメッキ鋼板を用いたが、ニッケルメタルやニッケルメッキ箔であってよく、形状も三次元形状もしくは板状であってもよい。
[Negative electrode]
A hydrogen storage alloy was used as the active material, nickel fiber was used as the conductive aid, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 15: 10 by weight. Powdered negative electrode materials were mixed and kneaded into a paste, and the paste was applied or filled on both sides of the substrate. After drying, the substrate was rolled with a roller press to produce a negative electrode. Note that. Although a nickel-plated steel plate is used as the substrate, it may be nickel metal or nickel-plated foil, and the shape may be a three-dimensional shape or a plate shape.

[中間電極]
活物質として二酸化マンガン、導電助剤としてニッケルファイバー、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は重量比で100:15:10とした。粉末状の中間電極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストをニッケルフォームの基板に充填することにより塗工して、乾燥後にローラープレスで基板を圧延して中間電極を製作した。なお。基板としてニッケルファイバーを用い、形状を箔状もしくは板状としてもよい。
[Intermediate electrode]
Manganese dioxide was used as the active material, nickel fiber was used as the conductive aid, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 15: 10 by weight. Powdered intermediate electrode materials were mixed and kneaded into a paste, and this paste was applied to a nickel foam substrate and coated, and after drying, the substrate was rolled with a roller press to produce an intermediate electrode. Note that. Nickel fiber may be used as the substrate, and the shape may be foil or plate.

[電解質]
本発明で用いられる電解液は、水電解で通常用いられているアルカリ水溶液であれば特に限定されないが、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリ物質を一種単独もしくは二種以上を水に溶かしたものが好適である。電池の出力特性の観点から、電解液は水酸化カリウム水溶液であることが好ましい。これらの電解液におけるアルカリ物質の濃度は、1〜10mol/Lであることが好ましく、3〜8mol/Lがより好ましい。
[Electrolytes]
The electrolytic solution used in the present invention is not particularly limited as long as it is an alkaline aqueous solution usually used in water electrolysis. For example, potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), sodium hydroxide (NaOH), etc. Those obtained by dissolving one alkali substance or two or more alkali substances in water are preferred. From the viewpoint of battery output characteristics, the electrolytic solution is preferably an aqueous potassium hydroxide solution. The concentration of the alkaline substance in these electrolytic solutions is preferably 1 to 10 mol / L, and more preferably 3 to 8 mol / L.

[セパレータ]
セパレータは、電子は通さずプロトンを透過させる。セパレータの形態としては、微多孔膜、織布、不織布、圧粉体が挙げられ、このうち、出力特性と作製コストの観点から不織布が好ましい。セパレータの材質としては、特に限定されないが、耐アルカリ性を有し、耐酸化性、耐還元性を有するセパレータであることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリアミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の材料が挙げられる。
[Separator]
The separator transmits protons without passing electrons. Examples of the separator include microporous membranes, woven fabrics, non-woven fabrics, and green compacts. Among these, non-woven fabrics are preferable from the viewpoint of output characteristics and production cost. The material of the separator is not particularly limited, but is preferably a separator having alkali resistance, oxidation resistance, and reduction resistance. Examples thereof include materials such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide (PI), polyamide, polyamideimide, aramid, polyethylene, and polypropylene.

厚さは10〜500μmの範囲のものが好ましく、20〜100μmの範囲のものがより好ましい。厚さが10μm以下であるとレアショートの可能性が大きくなり、500μm以上であると電気抵抗が大きくなり、熱損失が増加する。本実施例においては厚さ150μmのポリプロピレン製の不織布を採用した。セパレータは、負極で発生する水素ガスが透過するために、開孔径は10μm以上であることが好ましい。   The thickness is preferably in the range of 10 to 500 μm, more preferably in the range of 20 to 100 μm. If the thickness is 10 μm or less, the possibility of rare short-circuiting increases, and if it is 500 μm or more, the electrical resistance increases and heat loss increases. In this embodiment, a polypropylene nonwoven fabric having a thickness of 150 μm was employed. The separator preferably has an opening diameter of 10 μm or more so that hydrogen gas generated at the negative electrode permeates.

ガス不透過セパレータは、水素ガスや酸素ガス、特に水素ガスを透過させない。形態としては、微多孔膜、不織布、圧粉体が挙げられ、このうち、出力特性と作製コストの観点から不織布が好ましい。セパレータの材質としては、特に限定されないが、耐アルカリ性を有し、耐酸化性、耐還元性を有するセパレータであることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリアミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の材料が挙げられる。   The gas impermeable separator does not allow hydrogen gas or oxygen gas, particularly hydrogen gas, to pass therethrough. Examples of the form include a microporous membrane, a nonwoven fabric, and a green compact. Among these, a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of output characteristics and production cost. The material of the separator is not particularly limited, but is preferably a separator having alkali resistance, oxidation resistance, and reduction resistance. Examples thereof include materials such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide (PI), polyamide, polyamideimide, aramid, polyethylene, and polypropylene.

ガス不透過セパレータは、開孔径が1μm以下であることが好ましい。繊維径が1μm程度の不織布をプレスにより圧縮して、厚さ24μmとしたが、21〜27μmの範囲で適宜選定してもよい。繊維径が小さい不織布を圧縮しているので、開孔径は小さく電解液に濡れるとガスを通さない。不織布の代わりにイオン交換樹脂膜を用いてもよい。   The gas impermeable separator preferably has an aperture diameter of 1 μm or less. A nonwoven fabric having a fiber diameter of about 1 μm was compressed by a press to a thickness of 24 μm, but may be appropriately selected within a range of 21 to 27 μm. Since the nonwoven fabric with a small fiber diameter is compressed, the pore diameter is small and gas does not pass when wetted with the electrolyte. An ion exchange resin membrane may be used instead of the nonwoven fabric.

[電池本体]
本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池の構造について図を用いて説明する。図1はリバーシブル燃料電池蓄電池の側面図である。リバーシブル燃料電池蓄電池1は、直方体の内部に電池本体が格納されてなる。すなわち、角形の合成樹脂製の筒状の外装3と外装3の両端に取付けた蓋部材4により覆われた空間の内部に、円筒形の電池本体が収納されている。蓋部材4a、4bは、外装3の両端の開口部を塞ぐ形で取り付けられていて、左右の蓋部材4と外装3は4本のボルト5により一体に組み立てられている。
[Battery body]
A structure of a reversible fuel cell storage battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a reversible fuel cell storage battery. The reversible fuel cell storage battery 1 has a battery body stored inside a rectangular parallelepiped. That is, a cylindrical battery body is housed in a rectangular sheath made of synthetic resin and a space covered by the lid members 4 attached to both ends of the sheath 3. The lid members 4 a and 4 b are attached so as to close the openings at both ends of the exterior 3, and the left and right lid members 4 and the exterior 3 are integrally assembled by four bolts 5.

左右の蓋部材4の正面図をそれぞれ図2A、図2Bに示す。一方の蓋部材4aには、後述する酸素ホルダ、水素ホルダおよび電解液ホルダに連通する各接続口6a,b,cが設けられている。他方の蓋部材4bには、正極、負極および中間電極と電気的に接続された各端子7a,b,cがそれぞれ設けられていて、これら端子7を介して外部機器と接続する。   Front views of the left and right lid members 4 are shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. One lid member 4a is provided with connection ports 6a, 6b, 6c that communicate with an oxygen holder, a hydrogen holder, and an electrolyte solution holder, which will be described later. The other lid member 4 b is provided with terminals 7 a, b, and c that are electrically connected to the positive electrode, the negative electrode, and the intermediate electrode, and is connected to an external device through these terminals 7.

リバーシブル燃料電池蓄電池の電池本体2の構造について図3〜5を用いて説明する。なお図3は、図1におけるA−A断面であって、電池本体2の軸方向に直角な断面を模式的に表した図面である。図5Aおよび図5Bは、それぞれ、図3におけるB−B断面およびC−C断面図であって、電池本体2の軸方向の断面を模式的に表した図面である。   The structure of the battery body 2 of the reversible fuel cell storage battery will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and schematically showing a cross section perpendicular to the axial direction of the battery body 2. 5A and 5B are a cross-sectional view taken along the line BB and a line CC in FIG. 3, respectively, and schematically showing a cross-section in the axial direction of the battery body 2.

図3に示すように、電池本体2は、正極11、負極12、中間電極13と、これら電極の間に介在するセパレータ14を主な構成要素として、筒形の負極集電体27の内部に収納されて構成されている。   As shown in FIG. 3, the battery body 2 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, an intermediate electrode 13, and a separator 14 interposed between these electrodes as main components inside a cylindrical negative electrode current collector 27. It is housed and configured.

正極11、負極12と中間電極13はセパレータ14を介して電池本体2の軸方向に積層して負極集電体27の内方空間に収納されている(図5参照)。セパレータ14は電解液を保持していて、各電極間の絶縁を図るとともに、イオンの透過を可能にしている。中間電極12は、ガスが透過できるようニッケルフォームの基板に水素吸蔵合金を充填して成形されている。負極12は、外径が負極集電体27の内径より少し大きい略円板状であって、180度離れた周上の一部を切り取った形状を有している。負極12の外周は、切り取った部分を除き負極集電体27の内面に当接して、両者は電気的に接続されている。負極12の切り取った部分と負極集電体12の間の切欠部には水素ガスホルダ24が形成されている。   The positive electrode 11, the negative electrode 12, and the intermediate electrode 13 are stacked in the axial direction of the battery body 2 via the separator 14 and are accommodated in the inner space of the negative electrode current collector 27 (see FIG. 5). The separator 14 holds an electrolytic solution, insulates the electrodes and allows ions to pass therethrough. The intermediate electrode 12 is formed by filling a nickel foam substrate with a hydrogen storage alloy so that gas can pass therethrough. The negative electrode 12 has a substantially disk shape whose outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the negative electrode current collector 27, and has a shape obtained by cutting off a part on the circumference separated by 180 degrees. The outer periphery of the negative electrode 12 is in contact with the inner surface of the negative electrode current collector 27 except for the cut portion, and the two are electrically connected. A hydrogen gas holder 24 is formed in a notch portion between the cut-out portion of the negative electrode 12 and the negative electrode current collector 12.

正極11および中間電極13は、共に、中央に穴のあいた略円板状である。正極11の穴の周縁には、正極11と当接するように正極集電体26が配されている。また、中間電極13の穴の周縁には、中間電極13と当接するように中間電極集電体28が配されている。正極集電体26および中間電極集電体28は、共に、半円より小さい円筒の一部で構成されている。そして、正極集電体26と中間電極集電体28とが位置的に干渉しないように取り付けられているので、正極11と中間電極13が接触して電気的に短絡を生ずることはない。   Both the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 have a substantially disk shape with a hole in the center. A positive electrode current collector 26 is disposed on the periphery of the hole of the positive electrode 11 so as to be in contact with the positive electrode 11. Further, an intermediate electrode current collector 28 is disposed on the periphery of the hole of the intermediate electrode 13 so as to be in contact with the intermediate electrode 13. Both the positive electrode current collector 26 and the intermediate electrode current collector 28 are formed of a part of a cylinder smaller than a semicircle. Since the positive electrode current collector 26 and the intermediate electrode current collector 28 are attached so as not to interfere with each other in position, the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 do not come into contact with each other to cause an electrical short circuit.

正極集電体26と180度離れた位置に取付けられた中間電極集電体28とは、絶縁性の隔壁21により機械的に互いに接続されている。隔壁21は、両者の位置を保持する役割を果たす。正極11の穴と中間電極13の穴で形成される内方空間は、隔壁21により2分され、一方の空間が酸素ガスホルダ22を、他方の空間が電解液ホルダ23を形成する。   The positive electrode current collector 26 and the intermediate electrode current collector 28 attached at a position 180 degrees apart are mechanically connected to each other by an insulating partition wall 21. The partition wall 21 plays a role of holding both positions. An inner space formed by the hole of the positive electrode 11 and the hole of the intermediate electrode 13 is divided into two by the partition wall 21, and one space forms the oxygen gas holder 22 and the other space forms the electrolyte solution holder 23.

負極12で発生する水素ガスと正極11で発生する酸素ガスが互いに接触しないように、水素ガスホルダ24の内方と正極11の外方の間にリング状の酸素ガスパッキン17が設けられている。同様に、酸素ガスホルダ22の外方と負極12の間にリング状の水素ガスパッキン17が設けられている。   A ring-shaped oxygen gas packing 17 is provided between the inside of the hydrogen gas holder 24 and the outside of the positive electrode 11 so that the hydrogen gas generated at the negative electrode 12 and the oxygen gas generated at the positive electrode 11 do not contact each other. Similarly, a ring-shaped hydrogen gas packing 17 is provided between the outside of the oxygen gas holder 22 and the negative electrode 12.

従来技術の電極は基板の両側全面に渡って活物質が塗工されているが、充放電により活物質が膨張すると、塗工部が基板端面より膨出して、電気抵抗の高い塗工部が集電面となるという問題があった。この問題を解決するために、本実施例では塗工方法を工夫した。   In the prior art electrode, the active material is applied over the entire surface of both sides of the substrate. However, when the active material expands due to charge and discharge, the coated portion swells from the end surface of the substrate, and the coated portion with high electrical resistance There was a problem of becoming a current collecting surface. In order to solve this problem, the coating method was devised in this example.

正極11、中間電極13および負極12の平面図を、それぞれ、図4A、図4B、および、図4Cに示す。正極11および中間電極13は、いずれも、穴の一部が穴の内方に伸びる突出部11p、13pを有している。突出部11p、13pは半円よりも小さい。正極11および中間電極13は、突出部11p、13pを除き活物質が塗工されている。すなわち、正極11および中間電極13は、活物質が塗工された部分11a,13aと基板の状態で未塗工の部分11p、13pとを有している。   Plan views of the positive electrode 11, the intermediate electrode 13, and the negative electrode 12 are shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, respectively. Each of the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 has protrusions 11p and 13p in which a part of the hole extends inward of the hole. The protrusions 11p and 13p are smaller than a semicircle. The positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 are coated with an active material except for the protruding portions 11p and 13p. That is, the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 have portions 11a and 13a coated with an active material and uncoated portions 11p and 13p in a substrate state.

そして、正極11の突出部11pと正極集電体26が当接するように組み立てられ、中間電極13の突出部13pと中間電極集電体28が当接するように組み立てられる。電極の突出部11b、13bは活物質が未塗工なので、活物質の体積が変動しても、塗工部が基板を超えて移動することがない。正極11および中間電極13の集電は電気抵抗の小さい基板において行われる。   The protrusion 11p of the positive electrode 11 and the positive electrode current collector 26 are assembled so as to contact each other, and the protrusion 13p of the intermediate electrode 13 and the intermediate electrode current collector 28 are assembled so as to contact each other. Since the active material is not coated on the protruding portions 11b and 13b of the electrode, the coated portion does not move beyond the substrate even if the volume of the active material varies. Current collection of the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 is performed on a substrate having a small electric resistance.

負極12は水素吸蔵合金が塗工された部分12aと基板の状態で未塗工の部分12pを有している。すなわち、負極12の外周は未塗工なので、水素吸蔵合金の体積が変動しても、塗工部が基板の切断面を超えて移動することがなく、集電は電気抵抗の低い基板の切断面にて行われる。   The negative electrode 12 has a portion 12a coated with a hydrogen storage alloy and an uncoated portion 12p in a substrate state. That is, since the outer periphery of the negative electrode 12 is uncoated, even if the volume of the hydrogen storage alloy fluctuates, the coated portion does not move beyond the cut surface of the substrate, and current collection is performed by cutting the substrate with low electrical resistance. Done on the surface.

各電極は、図5Aに示すように、正極11、中間電極13、負極12、正極11の順に電池本体2の軸方向(図5Aの上下方向)に積層されている。各電極11,12,13は、基板11p、12p,13pとその上に塗工された活物質層11a,12a,13aから構成されている。正極11と負極12、および、正極11と中間電極13の間にはセパレータ14が配置されていて、イオンの透過を許容しつつこれら電極間の絶縁を図っている。負極12と中間電極13の間には、2枚のセパレータ14にサンドイッチされた形でガス不透過セパレータ15が配されている。ガス不透過セパレータ15は、負極12で発生する水素ガスが中間電極13に流れるのを防ぐ。これは、正極11と中間電極13との反応により中間電極13から発生する酸素ガスと、負極12で発生する水素ガスが触れるのを防ぐ役割を果たす。   As shown in FIG. 5A, each electrode is laminated in the axial direction of the battery body 2 (up and down direction in FIG. 5A) in the order of the positive electrode 11, the intermediate electrode 13, the negative electrode 12, and the positive electrode 11. Each of the electrodes 11, 12, and 13 includes a substrate 11p, 12p, and 13p and an active material layer 11a, 12a, and 13a coated thereon. A separator 14 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12, and between the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13, and insulates these electrodes while allowing permeation of ions. A gas impermeable separator 15 is disposed between the negative electrode 12 and the intermediate electrode 13 so as to be sandwiched between two separators 14. The gas impermeable separator 15 prevents hydrogen gas generated at the negative electrode 12 from flowing to the intermediate electrode 13. This serves to prevent the oxygen gas generated from the intermediate electrode 13 due to the reaction between the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 and the hydrogen gas generated at the negative electrode 12 from being touched.

正極11および中間電極13の外周端部は、リング状の酸素ガスパッキン17により覆われている。これは、中間電極13で発生する酸素ガスが水素ガスホルダ24の水素ガスと直接接触するのを防ぐと共に、中間電極13と正極11の間のセパレータ14を介して中間電極13で発生する酸素ガスが水素ガスホルダ24の水素ガスと接触するのを防ぐ。   The outer peripheral ends of the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 are covered with a ring-shaped oxygen gas packing 17. This prevents the oxygen gas generated at the intermediate electrode 13 from coming into direct contact with the hydrogen gas in the hydrogen gas holder 24, and the oxygen gas generated at the intermediate electrode 13 through the separator 14 between the intermediate electrode 13 and the positive electrode 11. Contact with the hydrogen gas in the hydrogen gas holder 24 is prevented.

また、負極12の穴の周縁部は、リング状の水素ガスパッキン18により覆われている。これは、負極12で発生する水素ガスが酸素ガスホルダ22の酸素と接触するのを防ぐ。このようなガスパッキン17,18にはポリプロピレンを素材とするものを用いた。絶縁性を有し、耐アルカリ性、耐酸化性、耐還元性を有する素材であればポリプロピレンに限定されない。   Further, the peripheral edge portion of the hole of the negative electrode 12 is covered with a ring-shaped hydrogen gas packing 18. This prevents hydrogen gas generated in the negative electrode 12 from coming into contact with oxygen in the oxygen gas holder 22. Such gas packings 17 and 18 were made of polypropylene. The material is not limited to polypropylene as long as it is an insulating material and has alkali resistance, oxidation resistance, and reduction resistance.

正極11の基板11pはニッケルメッキ鋼板でありガスを透過しないので、基板の外周端部を酸素ガスパッキン17により覆う必要がない。また、負極12の基板12pはニッケルメッキ鋼板でありガスを透過しないので、基板の穴の周縁部を水素ガスパッキン18により覆う必要がない。   Since the substrate 11p of the positive electrode 11 is a nickel-plated steel plate and does not transmit gas, it is not necessary to cover the outer peripheral edge of the substrate with the oxygen gas packing 17. Further, since the substrate 12p of the negative electrode 12 is a nickel-plated steel plate and does not transmit gas, it is not necessary to cover the peripheral portion of the hole in the substrate with the hydrogen gas packing 18.

正極11および中間電極13の内方空間は隔壁21により区分されていて、一方が酸素ガスホルダ22であり、他方が電解液ホルダ23であることは前述した通りである。なお、図5Aは、正極集電体26の方向を見た図であり、図5Bは、中間電極集電体28の方を見た図である。   As described above, the inner space of the positive electrode 11 and the intermediate electrode 13 is divided by the partition wall 21, one being the oxygen gas holder 22 and the other being the electrolyte solution holder 23. 5A is a view of the positive electrode current collector 26 as viewed, and FIG. 5B is a view of the intermediate electrode current collector 28 as viewed.

上記のように構成されたリバーシブル燃料電池蓄電池の動作について、水電解モード、燃料電池作動モードおよび二次電池作動モードに分けて説明する。   The operation of the reversible fuel cell storage battery configured as described above will be described separately for the water electrolysis mode, the fuel cell operation mode, and the secondary battery operation mode.

(水電解モード)
水電解モードは、水の電気分解と電極反応を利用して水素ガスと酸素ガスが発生するモードである。このモードでは、負極12からは水素ガスが、正極11からは酸素ガスがそれぞれ発生するが、これら水素ガスおよび酸素ガスは、互いに接触することなく、別個に酸素ガスホルダ22および水素ガスホルダ24にそれぞれ貯蔵される。
水電解モードについて、酸素ガスの発生ステップと水素ガス発生ステップに分けて、反応式を用いて説明を行う。
(Water electrolysis mode)
The water electrolysis mode is a mode in which hydrogen gas and oxygen gas are generated using water electrolysis and electrode reaction. In this mode, hydrogen gas is generated from the negative electrode 12 and oxygen gas is generated from the positive electrode 11, but these hydrogen gas and oxygen gas are stored separately in the oxygen gas holder 22 and the hydrogen gas holder 24 without contacting each other. Is done.
The water electrolysis mode will be described using a reaction formula, divided into an oxygen gas generation step and a hydrogen gas generation step.

(STEP1)
このステップは酸素発生反応ステップである。正極11に直流電源(図示せず)のプラス極(以下、単にプラス極という)を接続し、中間電極13に直流電源のマイナス極(以下、単にマイナス極という)を接続して正極11の充電を行った場合、正極11の反応式は(1)式となる。
Ni(OH) + OH- → NiOOH + HO + e- (1)
そして、正極11が満充電になると、(2)式の反応式により正極11から酸素が発生する。
2OH- → 2e- + HO + 1/2O (2)
一方、中間電極の反応式は(3)式となる。
MnO + HO + e- → MnOOH + OH- (3)
そして、正極と中間電極の満充電前の全反応式は、
(1)式と(3)式から(4)式となる。
MnO + Ni(OH) → MnOOH + NiOOH (4)
ここで、中間電極13の放電が進むと不可逆物質である四三酸化マンガン(Mn)が発生するので、四三酸化マンガンの発生する手前で反応を停止する。中間電極13の寿命を考慮した措置である。
満充電後の全反応式は(2)式と(3)式から(5)式となる。
2MnO + HO → 2MnOOH + 1/2O (5)
(STEP1)
This step is an oxygen generation reaction step. The positive electrode 11 is connected to a positive pole (hereinafter simply referred to as positive pole) of a DC power source (not shown), and the negative electrode (hereinafter simply referred to as negative pole) of the DC power source is connected to the intermediate electrode 13 to charge the positive electrode 11. When the above is performed, the reaction formula of the positive electrode 11 becomes the formula (1).
Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e (1)
When the positive electrode 11 is fully charged, oxygen is generated from the positive electrode 11 according to the reaction formula (2).
2OH → 2e + H 2 O + 1 / 2O 2 (2)
On the other hand, the reaction formula of the intermediate electrode is the formula (3).
MnO 2 + H 2 O + e → MnOOH + OH (3)
And the total reaction formula before full charge of the positive electrode and the intermediate electrode is
From Equation (1) and Equation (3), Equation (4) is obtained.
MnO 2 + Ni (OH) 2 → MnOOH + NiOOH (4)
Here, as the discharge of the intermediate electrode 13 proceeds, an irreversible manganese trioxide (Mn 3 O 4 ) is generated, so that the reaction is stopped before the generation of trimanganese tetraoxide. This is a measure considering the life of the intermediate electrode 13.
The total reaction formula after full charge is expressed by formulas (2) and (3) to (5).
2MnO 2 + H 2 O → 2MnOOH + 1 / 2O 2 (5)

(STEP2)
このステップは水素生成反応ステップである。中間電極13にプラス極を接続し、負極12にマイナス極を接続して負極12の充電を行った場合、負極12の反応式は水素吸蔵合金をMで表すと(6)式となる。
2M + 2HO +2e- → 2MH + 2OH- (6)
そして、負極12が満充電になり水素吸蔵合金が水素を吸蔵しなくなると、(7)式の反応式により負極12から水素が発生する。
2HO + 2e- → 2OH- + H (7)
一方、中間電極13は、水酸化イオンを取り込んで充電され、反応式は(8)式となる。
2MnOOH + 2OH- → 2MnO + 2HO + 2e- (8)
中間電極13が満充電となると、反応を停止する。
このとき、中間電極13と負極12の全反応式は(9)式となる。
2MnOOH → 2MnO + H (9)
STEP1とSTEP2を含めた、正極11、中間電極13および負極12の全反応は(10)式となる。
O → H + 1/2O (10)
(STEP2)
This step is a hydrogen generation reaction step. When the positive electrode is connected to the intermediate electrode 13 and the negative electrode 12 is connected to the negative electrode 12 to charge the negative electrode 12, the reaction formula of the negative electrode 12 is expressed by equation (6) when the hydrogen storage alloy is represented by M.
2M + 2H 2 O + 2e → 2MH + 2OH (6)
When the negative electrode 12 is fully charged and the hydrogen storage alloy does not store hydrogen, hydrogen is generated from the negative electrode 12 according to the reaction formula (7).
2H 2 O + 2e → 2OH + H 2 (7)
On the other hand, the intermediate electrode 13 is charged by taking in the hydroxide ions, and the reaction equation becomes the equation (8).
2MnOOH + 2OH → 2MnO 2 + 2H 2 O + 2e (8)
When the intermediate electrode 13 is fully charged, the reaction is stopped.
At this time, the total reaction formula between the intermediate electrode 13 and the negative electrode 12 is the formula (9).
2MnOOH → 2MnO 2 + H 2 ( 9)
The total reaction of the positive electrode 11, the intermediate electrode 13, and the negative electrode 12 including STEP1 and STEP2 is represented by the equation (10).
H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2 (10)

以降、STEP1を実施することにより正極11からは酸素ガスが発生し、発生した酸素ガスは酸素ガスホルダ22に貯えられる。つぎに、STEP2を実施することにより負極12からは水素ガスが発生し、発生した水素ガスは水素ガスホルダ24に貯えられる。
上記水素生成反応の特徴は、酸素生成反応において水を電気分解して生じた水素を水素吸蔵合金に貯えておき、電極の酸化還元反応を利用して水素を取り出すことにある。
Thereafter, by performing STEP 1, oxygen gas is generated from the positive electrode 11, and the generated oxygen gas is stored in the oxygen gas holder 22. Next, by performing STEP 2, hydrogen gas is generated from the negative electrode 12, and the generated hydrogen gas is stored in the hydrogen gas holder 24.
A feature of the hydrogen generation reaction is that hydrogen generated by electrolyzing water in the oxygen generation reaction is stored in a hydrogen storage alloy, and hydrogen is taken out using an oxidation-reduction reaction of the electrode.

上記STEP1とSTEP2の反応を繰り返し行うことにより、水素ガスと酸素ガスとを時間差をおいて発生させることができる。時間差を設けることにより、水素と酸素を高い純度を維持した状態で簡単かつ安全に分離・捕集することができる。ここで注目すべきことは、酸素および水素の発生量はそれぞれ(5)式および(7)式で示す通り、水酸化ニッケルおよび水素吸蔵合金の量により規制されるところ、ステップ1とステップ2とを繰り返すことにより、酸素および水素の発生を継続的に行うことができる。つまり、安価な第3電極(中間電極)を導入することにより、反応に必要な正極活物質と負極活物質の量を減らすことが可能となる。   By repeating the reaction of STEP1 and STEP2, hydrogen gas and oxygen gas can be generated with a time difference. By providing a time difference, hydrogen and oxygen can be separated and collected easily and safely while maintaining high purity. It should be noted here that the generation amounts of oxygen and hydrogen are regulated by the amounts of nickel hydroxide and hydrogen storage alloy as shown in the equations (5) and (7), respectively. By repeating the above, oxygen and hydrogen can be continuously generated. That is, by introducing an inexpensive third electrode (intermediate electrode), it is possible to reduce the amount of positive electrode active material and negative electrode active material required for the reaction.

(燃料電池作動モード)
燃料電池作動モードは、水素ガスホルダ24および酸素ガスホルダ22にそれぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスにより発電を行うモードである。また、各ホルダに貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスにより、負極12および正極11をそれぞれ充電するモードも含まれる。水素ガスおよび酸素ガスは燃料ガス発生モードで蓄えた水素ガスおよび酸素ガスを使用してもよく、他所で製造された燃料ガスを使用してもよい。以下、燃料電池作動モードについて、反応式を用いて説明を行う。
(Fuel cell operation mode)
The fuel cell operation mode is a mode in which power generation is performed using hydrogen gas and oxygen gas stored in the hydrogen gas holder 24 and the oxygen gas holder 22, respectively. Also included is a mode in which the negative electrode 12 and the positive electrode 11 are charged with the hydrogen gas and oxygen gas stored in each holder, respectively. As hydrogen gas and oxygen gas, hydrogen gas and oxygen gas stored in the fuel gas generation mode may be used, or fuel gas produced elsewhere may be used. Hereinafter, the fuel cell operation mode will be described using a reaction formula.

負極12は水素ガスホルダ24に貯えられた水素ガスにより充電することができる。その反応式を(11)式に示す。
2M + H → 2MH (11)
また中間電極13は酸素ガスホルダ22に貯えられた酸素ガスにより充電することができる。その反応式を(12)式に示す。
4MnOOH + O → 4MnO + 2HO (12)
負極12および中間電極13が充電状態にあれば、電池ユニット20は燃料電池として発電することができる。
このとき、負極12および中間電極13の反応式は、それぞれ、(13)式および(14)式となる。
2MH + 2OH- → 2M + 2HO + 2e- (13)
2MnO + 2HO + 2e- → 2MnOOH + 2OH- (14)
酸素還元反応速度は水素酸化反応速度よりも遅く、反応速度に差がある。しかし、ここで述べているリバーシブル燃料電池蓄電池は、二酸化マンガンを活物質とする中間電極の電極容量は、水素吸蔵合金を活物質とする負極の電極容量より大きく調製されているので、全体の反応速度は負極および中間電極においてバランスがとれたものとなる。
The negative electrode 12 can be charged with hydrogen gas stored in the hydrogen gas holder 24. The reaction formula is shown in Formula (11).
2M + H 2 → 2MH (11)
The intermediate electrode 13 can be charged with oxygen gas stored in the oxygen gas holder 22. The reaction formula is shown in Formula (12).
4MnOOH + O 2 → 4MnO 2 + 2H 2 O (12)
If the negative electrode 12 and the intermediate electrode 13 are in a charged state, the battery unit 20 can generate power as a fuel cell.
At this time, the reaction formulas of the negative electrode 12 and the intermediate electrode 13 are the formulas (13) and (14), respectively.
2MH + 2OH → 2M + 2H 2 O + 2e (13)
2MnO 2 + 2H 2 O + 2e - → 2MnOOH + 2OH - (14)
The oxygen reduction reaction rate is slower than the hydrogen oxidation reaction rate, and there is a difference in the reaction rate. However, in the reversible fuel cell storage battery described here, the electrode capacity of the intermediate electrode using manganese dioxide as the active material is adjusted to be larger than the electrode capacity of the negative electrode using hydrogen storage alloy as the active material. The speed is balanced at the negative and intermediate electrodes.

負極および中間電極は、それぞれ、水素ガスおよび酸素ガスにより充電されると同時に、充電状態にある負極および中間電極が放電することにより燃料電池は発電を行うことができる。すなわち、負極において(11)式の充電反応が生じると共に、(13)式の放電反応が生じて、負極全体として(15)式に示す反応となる。
+ 2OH- → 2HO + 2e- (15)
このとき負極の水素吸蔵合金は触媒的な働きをすることになる。
また、中間電極において(12)式の充電反応が生じると共に、(14)式の放電反応が生じて、中間電極全体として(16)式に示す反応となる。
1/2O + HO + 2e- → 2OH- (16)
このとき中間電極の二酸化マンガンは触媒的な働きをすることになる。
The negative electrode and the intermediate electrode are charged with hydrogen gas and oxygen gas, respectively. At the same time, the negative electrode and the intermediate electrode in a charged state are discharged, so that the fuel cell can generate power. That is, the charge reaction of the formula (11) occurs in the negative electrode, and the discharge reaction of the formula (13) occurs, so that the negative electrode as a whole has the reaction shown in the formula (15).
H 2 + 2OH → 2H 2 O + 2e (15)
At this time, the hydrogen storage alloy of the negative electrode functions as a catalyst.
In addition, the charging reaction of the formula (12) occurs in the intermediate electrode, and the discharging reaction of the formula (14) occurs, so that the reaction as shown in the formula (16) is performed as the whole intermediate electrode.
1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH (16)
At this time, manganese dioxide of the intermediate electrode acts as a catalyst.

(二次電池作動モード)
二次電池作動モードは、二次電池として充放電を行うモードである。自然エネルギー発電等の外部電源を利用して充電して、自然エネルギーの発電量が低下したときに放電して電力需給調整を行う用途に用いることができる。以下、二次電池作動モードについて、反応式を用いて説明を行う。
正極および負極は、外部電源により充電することができる。正極の反応式を(17)式に、また負極の反応式を(18)式に示す。
Ni(OH) + OH- → NiOOH + HO + e- (17)
2M + 2HO +2e- → 2MH + 2OH- (18)
充電状態の正極および負極は放電により外部負荷に対して電力を供給することができる。その反応式は、上記(17)式と(18)式の逆の反応となる。
(Secondary battery operation mode)
The secondary battery operation mode is a mode for charging and discharging as a secondary battery. The battery can be charged by using an external power source such as natural energy power generation, and discharged when the amount of power generated by natural energy is reduced to be used for adjusting power supply and demand. Hereinafter, the secondary battery operation mode will be described using a reaction formula.
The positive electrode and the negative electrode can be charged by an external power source. The reaction formula of the positive electrode is shown in the formula (17), and the reaction formula of the negative electrode is shown in the formula (18).
Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e (17)
2M + 2H 2 O + 2e → 2MH + 2OH (18)
The positive and negative electrodes in the charged state can supply power to the external load by discharging. The reaction formula is the reverse reaction of the above formulas (17) and (18).

更に、水電解モードのSTEP1とそれに続くSTEP2の反応が終了した状態において、正極および負極は共に充電状態にあり、放電により外部負荷に対して電力を供給することができる。このときの正極の反応式を(19)式に、負極の反応式を(20)式に示す。
NiOOH + HO + e- → Ni(OH) + OH- (19)
MH + OH- → M + HO + e- (20)
Furthermore, in the state where the reaction of STEP1 in the water electrolysis mode and the subsequent STEP2 is completed, both the positive electrode and the negative electrode are in a charged state, and power can be supplied to the external load by discharging. The reaction formula of the positive electrode at this time is shown in Formula (19), and the reaction formula of the negative electrode is shown in Formula (20).
NiOOH + H 2 O + e → Ni (OH) 2 + OH (19)
MH + OH → M + H 2 O + e (20)

本実施形態に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、二次電池として電気による充電により電極に蓄えることのできるエネルギーに加えて、過充電時に供給される電気エネルギーを、各ガスホルダ23,24にガスとして蓄え、これを電気エネルギーに再変換して利用することが可能である。よって、従来の二次電池とは異なり、リバーシブル燃料電池蓄電池の電気容量は、活物質の量による制限を受けないので、リバーシブル燃料電池蓄電池のエネルギー密度を、従来の二次電池と比較して、大幅に(例えば数十倍に)向上することが可能となる。しかもガスホルダ23および24には、過充電時に、正極11で発生した酸素ガスおよび負極12で発生した水素ガスが、直接貯蔵されるので、ガスの昇圧装置あるいは連通路を追加で設ける必要がなく、簡素な構造とすることができる。   The reversible fuel cell storage battery according to the present embodiment stores, in addition to the energy that can be stored in the electrode by charging with electricity as a secondary battery, the electrical energy supplied during overcharging is stored as a gas in each gas holder 23, 24, This can be reconverted into electrical energy and used. Therefore, unlike the conventional secondary battery, the electric capacity of the reversible fuel cell storage battery is not limited by the amount of the active material, so the energy density of the reversible fuel cell storage battery is compared with the conventional secondary battery, It becomes possible to improve significantly (for example, several tens of times). Moreover, since the oxygen gas generated at the positive electrode 11 and the hydrogen gas generated at the negative electrode 12 are directly stored in the gas holders 23 and 24 at the time of overcharging, there is no need to additionally provide a gas booster or a communication path. A simple structure can be obtained.

さらに、上述のように、リバーシブル燃料電池蓄電池の放電時には、電池反応に基づき、電気エネルギーが出力される。このため、従来の燃料電池と比較して、負荷に対する追従性およびパワーが、大幅に向上する。これにより、リバーシブル燃料電池蓄電池は、瞬間的な高出力を要求される負荷変動の大きい用途に使用されることも可能である。この際、リバーシブル燃料電池蓄電池は、追加の二次電池あるいはキャパシタなどの蓄電デバイスを必要とすることなく、単独で使用することが可能となる。   Furthermore, as described above, when the reversible fuel cell storage battery is discharged, electric energy is output based on the cell reaction. For this reason, as compared with the conventional fuel cell, the followability to the load and the power are greatly improved. Thereby, the reversible fuel cell storage battery can also be used for an application with a large load fluctuation that requires instantaneous high output. In this case, the reversible fuel cell storage battery can be used alone without requiring an additional power storage device such as a secondary battery or a capacitor.

水素ガスホルダに貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスホルダに貯蔵された酸素ガスは、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。酸素ガスと水素ガスはガスパッキンにより区分されているので、燃料ガス(酸素ガス、水素ガス)の取り扱いの安全性が向上する。   The hydrogen gas stored in the hydrogen gas holder and the oxygen gas stored in the oxygen gas holder can be reconverted to electric energy and used when the battery is discharged. Since oxygen gas and hydrogen gas are separated by gas packing, the safety of handling fuel gas (oxygen gas, hydrogen gas) is improved.

交流電源を用いて充放電する場合について説明する。図7はリバーシブル燃料電池蓄電池に交流電源を接続したときの回路接続図である。正極11、負極12および中間電極13の各電極は、交流電源45から交流電流の供給を受ける。交流電流の波形は図7の右側に示すように、正側と負側の振れ幅が等しい矩形となっている。   A case of charging / discharging using an AC power supply will be described. FIG. 7 is a circuit connection diagram when an AC power source is connected to the reversible fuel cell storage battery. Each of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the intermediate electrode 13 is supplied with an alternating current from an alternating current power supply 45. As shown on the right side of FIG. 7, the alternating current waveform has a rectangular shape in which the swing widths on the positive side and the negative side are equal.

交流電源15の一方の端子と正極11との間には第1ダイオード16が接続されていて、正極11から交流電源15への電流が遮断されるようになっている。また、交流電源15の一方の端子と負極12との間には第2ダイオード17が接続されていて、交流電源15から負極12への電流が遮断されるようになっている。交流電源15の他方の端子は直接中間電極13に接続されている。   A first diode 16 is connected between one terminal of the AC power supply 15 and the positive electrode 11 so that the current from the positive electrode 11 to the AC power supply 15 is cut off. In addition, a second diode 17 is connected between one terminal of the AC power supply 15 and the negative electrode 12 so that the current from the AC power supply 15 to the negative electrode 12 is cut off. The other terminal of the AC power supply 15 is directly connected to the intermediate electrode 13.

正の半サイクルにおいて、交流電源15からの電流は第1ダイオード16を経由して正極12に流れ、中間電極13を経由して交流電源15に戻る。負の半サイクルにおいて、交流電源15からの電流は中間電極13に流れ、負極12を経由して第2ダイオード17から交流電源15に戻る。プラスの電流が流れる正の半サイクルでは、酸素発生反応(前述のSTEP3)が起こり、マイナスの電流が流れる負の半サイクルでは、水素発生反応(前述のSTEP4)が起こる。   In the positive half cycle, the current from the AC power supply 15 flows to the positive electrode 12 via the first diode 16 and returns to the AC power supply 15 via the intermediate electrode 13. In the negative half cycle, the current from the AC power supply 15 flows to the intermediate electrode 13 and returns from the second diode 17 to the AC power supply 15 via the negative electrode 12. In a positive half cycle in which a positive current flows, an oxygen generation reaction (the above STEP 3) occurs, and in a negative half cycle in which a negative current flows, a hydrogen generation reaction (the above STEP 4) occurs.

本実施形態では、STEP3とSTEP4とに時間的に分けて、交互に反応ステップを切り替えて運転する、いわゆるバッチ運転である。一方、本実施形態では交流電流を用いるので、交互に電流が各電極に流れるので連続運転が可能となる。
水電解システムにおいて、正極および負極での反応はOH-イオンの拡散により起こり、電極の周りに濃度勾配層が生成される。この濃度勾配層は電極反応において抵抗となり、電極間の電圧はこの抵抗により大きくなる。従来の水電解システムでは、電流の流れる向きは負極から正極と一定であるので、反応が継続して進むことにより濃度勾配層が分厚くなり、電極間の電圧は過大となる。
In the present embodiment, the operation is a so-called batch operation in which operation is performed by switching the reaction steps alternately in steps 3 and 4 in terms of time. On the other hand, since an alternating current is used in the present embodiment, a continuous operation is possible because a current flows alternately to each electrode.
In the water electrolysis system, the reaction at the positive electrode and the negative electrode occurs by diffusion of OH - ions, and a concentration gradient layer is generated around the electrode. This concentration gradient layer becomes a resistance in the electrode reaction, and the voltage between the electrodes is increased by this resistance. In the conventional water electrolysis system, the direction of current flow is constant from the negative electrode to the positive electrode, so that the concentration gradient layer becomes thick as the reaction continues and the voltage between the electrodes becomes excessive.

一方、本実施形態では、プラスの電流が流れるサイクルでは正極で反応が起こり、この間負極は休止状態になる。マイナスの電流が流れるサイクルではこの逆の状態になる。これにより、電極の表面では濃度勾配が成長する時間的余裕を与えないので、濃度勾配による過電圧を小さく抑えることができる。   On the other hand, in the present embodiment, a reaction occurs at the positive electrode in a cycle in which a positive current flows, and the negative electrode is in a resting state during this period. In the cycle in which a negative current flows, the reverse state occurs. As a result, there is no time for the concentration gradient to grow on the surface of the electrode, so that the overvoltage due to the concentration gradient can be kept small.

図8および図9に矩形波の電流をパルス状に流した場合の電圧変化を示す。横軸は時間を秒単位で示し、縦軸に電位をV(ボルト)単位で示す。左側の目盛が中間電極−負極間の電位であり、右側の目盛が正極−中間電極間の電位である。実線は中間電極と負極の間の電圧を示すグラフで水素発生反応過程である。一方、破線は正極と中間電極の間の電圧を示すグラフで酸素発生反応過程である。
図8は600秒周期で5mAのパルス状の電流を流した場合の電圧変化を示すグラフである。実線、破線いずれの曲線も、電流を流すと、電気抵抗(IRドロップ)により急激に電圧が立ち上がる(A示す範囲)。その後、電解液での濃度勾配によるイオン拡散律速による抵抗が増えて電圧が徐々に上昇してゆく(Bで示す範囲)。通電時間が長くなれば、イオン拡散による抵抗が大きくなる。
FIG. 8 and FIG. 9 show voltage changes when a rectangular wave current flows in a pulse shape. The horizontal axis indicates time in seconds, and the vertical axis indicates potential in units of V (volts). The scale on the left is the potential between the intermediate electrode and the negative electrode, and the scale on the right is the potential between the positive electrode and the intermediate electrode. The solid line is a graph showing the voltage between the intermediate electrode and the negative electrode and is a hydrogen generation reaction process. On the other hand, the broken line is a graph showing the voltage between the positive electrode and the intermediate electrode, and is an oxygen generation reaction process.
FIG. 8 is a graph showing a change in voltage when a pulsed current of 5 mA is passed in a cycle of 600 seconds. In both the solid line and the broken line, when a current is passed, the voltage suddenly rises due to electric resistance (IR drop) (range indicated by A). Thereafter, the resistance due to ion diffusion rate control due to the concentration gradient in the electrolyte increases, and the voltage gradually increases (range indicated by B). As the energization time becomes longer, the resistance due to ion diffusion increases.

図9は2秒周期で5mAのパルス状の電流を流した場合の電圧変化を示すグラフである。図8に比べて、周期を短くすることによりイオン拡散による抵抗を減らすことができることを確かめた。これにより電解効率は向上する。   FIG. 9 is a graph showing a change in voltage when a pulsed current of 5 mA is applied at a cycle of 2 seconds. Compared to FIG. 8, it was confirmed that the resistance due to ion diffusion can be reduced by shortening the period. Thereby, electrolysis efficiency improves.

本発明で用いる交流電源は0.5Hzの矩形状には限定されない。正弦波の交流電源であってもよく波形の形状は限定されない。交流電源の周波数は0.01〜Hz60Hzが好ましい。0.01Hzより低くなると濃度勾配層が成長する時間的余裕をあたえるし、60Hz以上になると電極間のコンダクタンス分が問題となる。50Hzおよび60Hzであれば系統の電力を使用することができるので電源の準備が簡便となる。   The AC power source used in the present invention is not limited to a rectangular shape of 0.5 Hz. A sine wave AC power supply may be used, and the waveform shape is not limited. The frequency of the AC power supply is preferably 0.01 to 60 Hz. When the frequency is lower than 0.01 Hz, a time margin for growing the concentration gradient layer is provided. When the frequency is higher than 60 Hz, the conductance between the electrodes becomes a problem. Since power of the system can be used at 50 Hz and 60 Hz, power supply preparation becomes simple.

本発明のリバーシブル燃料電池蓄電池は、産業用および民生用の燃料電池として、好適に用いることができる。   The reversible fuel cell storage battery of the present invention can be suitably used as an industrial and consumer fuel cell.

1 リバーシブル燃料電池蓄電池
2 電池本体
3 外装
4 蓋部材
5 ボルト
6 接続口
7 端子
11 正極
12 負極
13 中間電極
14 セパレータ
15 ガス不透過セパレータ
17 酸素ガスパッキン
18 水素ガスパッキン
21 隔壁
22 酸素ガスホルダ
23 電解液ホルダ
24 水素ガスホルダ
26 正極集電体
27 負極集電体
28 中間電極集電体
31 正極端子
32 負極端子
33 中間電極端子
37 酸素ガス接続口
38 水素ガス接続口
39 電解液接続口
40 ボルト
41 ナット
45 交流電源
46 第1ダイオード
47 第2ダイオード

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reversible fuel cell storage battery 2 Battery main body 3 Exterior 4 Cover member 5 Bolt 6 Connection port 7 Terminal
11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Intermediate electrode 14 Separator 15 Gas impermeable separator 17 Oxygen gas packing 18 Hydrogen gas packing 21 Bulkhead 22 Oxygen gas holder 23 Electrolyte holder 24 Hydrogen gas holder 26 Positive electrode current collector 27 Negative electrode current collector 28 Intermediate electrode current collector 31 Positive electrode terminal 32 Negative electrode terminal 33 Intermediate electrode terminal 37 Oxygen gas connection port 38 Hydrogen gas connection port 39 Electrolyte connection port 40 Bolt 41 Nut 45 AC power supply 46 First diode 47 Second diode

本発明に係るリバーシブル燃料電池蓄電池は、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを保有する酸素ガスホルダと、前記第2電極をカソードとする還元反応と前記第3電極をアノードとする酸化反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを保有する水素ガスホルダとを備えている。
リバーシブル燃料電池蓄電池は、満充電状態の第1電極をアノードとする酸化反応により第1電極から酸素が発生し、満充電状態の第2電極をカソードとする酸化反応により第2電極から水素が発生する。電気的エネルギーを酸素および水素の化学的エネルギーに変換する。
この構成において、発生した水素ガスおよび酸素ガスは、混合することなく、それぞれ個別に水素ガスホルダおよび酸素ガスホルダに保存されるので、両者が接触してブラウンガスが発生することがなく、安全の確保がなされている。また、水素ガスホルダおよび酸素ガスホルダに貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスの化学エネルギーは、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。
The reversible fuel cell storage battery according to the present invention includes an oxygen gas holder that holds oxygen gas generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode; And a hydrogen gas holder for holding hydrogen gas generated from the second electrode by a reduction reaction using the second electrode as a cathode and an oxidation reaction using the third electrode as an anode.
In a reversible fuel cell battery, oxygen is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the fully charged first electrode as an anode, and hydrogen is generated from the second electrode by an oxidation reaction using the fully charged second electrode as a cathode. To do. Convert electrical energy into chemical energy of oxygen and hydrogen.
In this configuration, the generated hydrogen gas and oxygen gas are individually stored in the hydrogen gas holder and the oxygen gas holder without being mixed, so that they do not contact each other to generate Brownian gas, ensuring safety. Has been made. Further, the chemical energy of the hydrogen gas and oxygen gas stored in the hydrogen gas holder and the oxygen gas holder can be reconverted to electric energy when the battery is discharged.

交流電源を用いて充放電する場合について説明する。図6はリバーシブル燃料電池蓄電池に交流電源を接続したときの回路接続図である。正極11、負極12および中間電極13の各電極は、交流電源45から交流電流の供給を受ける。交流電流の波形は図6の右側に示すように、正側と負側の振れ幅が等しい矩形となっている。 A case of charging / discharging using an AC power supply will be described. FIG. 6 is a circuit connection diagram when an AC power source is connected to the reversible fuel cell storage battery. Each of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the intermediate electrode 13 is supplied with an alternating current from an alternating current power supply 45. As shown on the right side of FIG. 6 , the waveform of the alternating current has a rectangular shape in which the swing widths on the positive side and the negative side are equal.

図7および図8に矩形波の電流をパルス状に流した場合の電圧変化を示す。横軸は時間を秒単位で示し、縦軸に電位をV(ボルト)単位で示す。左側の目盛が中間電極−負極間の電位であり、右側の目盛が正極−中間電極間の電位である。実線は中間電極と負極の間の電圧を示すグラフで水素発生反応過程である。一方、破線は正極と中間電極の間の電圧を示すグラフで酸素発生反応過程である。
図7は600秒周期で5mAのパルス状の電流を流した場合の電圧変化を示すグラフである。実線、破線いずれの曲線も、電流を流すと、電気抵抗(IRドロップ)により急激に電圧が立ち上がる(A示す範囲)。その後、電解液での濃度勾配によるイオン拡散律速による抵抗が増えて電圧が徐々に上昇してゆく(Bで示す範囲)。通電時間が長くなれば、イオン拡散による抵抗が大きくなる。
FIG. 7 and FIG. 8 show voltage changes when a rectangular wave current flows in a pulse shape. The horizontal axis indicates time in seconds, and the vertical axis indicates potential in units of V (volts). The scale on the left is the potential between the intermediate electrode and the negative electrode, and the scale on the right is the potential between the positive electrode and the intermediate electrode. The solid line is a graph showing the voltage between the intermediate electrode and the negative electrode and is a hydrogen generation reaction process. On the other hand, the broken line is a graph showing the voltage between the positive electrode and the intermediate electrode, and is an oxygen generation reaction process.
FIG. 7 is a graph showing a change in voltage when a pulsed current of 5 mA is passed in a cycle of 600 seconds. In both the solid line and the broken line, when a current is passed, the voltage suddenly rises due to electric resistance (IR drop) (range indicated by A). Thereafter, the resistance due to ion diffusion rate control due to the concentration gradient in the electrolyte increases, and the voltage gradually increases (range indicated by B). As the energization time becomes longer, the resistance due to ion diffusion increases.

図8は2秒周期で5mAのパルス状の電流を流した場合の電圧変化を示すグラフである。図7に比べて、周期を短くすることによりイオン拡散による抵抗を減らすことができることを確かめた。これにより電解効率は向上する。
FIG. 8 is a graph showing a change in voltage when a pulsed current of 5 mA is applied at a cycle of 2 seconds. Compared to FIG. 7 , it was confirmed that the resistance due to ion diffusion can be reduced by shortening the period. Thereby, electrolysis efficiency improves.

Claims (17)

水酸化ニッケルを含む第1電極と、
水素吸蔵合金を含む第2電極と、
標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、
前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータとを備え、
前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極は穴を有しているリバーシブル燃料電池蓄電池
A first electrode comprising nickel hydroxide;
A second electrode containing a hydrogen storage alloy;
A third electrode having a standard electrode potential smaller than the standard electrode potential of the first electrode and larger than the standard electrode potential of the second electrode;
A separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not allow electrons to pass;
Reversible fuel cell storage battery in which the first electrode, the second electrode, and the third electrode have holes
前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを保有する酸素ガスホルダと、
前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを保有する水素ガスホルダとを備えた請求項1に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池
An oxygen gas holder for holding oxygen gas generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode;
2. The reversible fuel cell according to claim 1, further comprising: a hydrogen gas holder that holds hydrogen gas generated from the second electrode by an oxidation reaction using the second electrode as a cathode and a reduction reaction using the third electrode as an anode. Storage battery
前記第2電極と、前記第3電極の間にガス不透過セパレータが配されている請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein a gas-impermeable separator is disposed between the second electrode and the third electrode. 前記ガス不透過セパレータが前記セパレータの間に挟まれている請求項3に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 3, wherein the gas-impermeable separator is sandwiched between the separators. 前記ガス不透過セパレータが開孔径が1μm以下である請求項4に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 4, wherein the gas-impermeable separator has an opening diameter of 1 μm or less. 前記第1電極と前記水素ガスホルダの間に酸素ガスパッキンが配されていて、前記第2電極と前記酸素ガスホルダの間に水素ガスパッキンが配されている請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein an oxygen gas packing is disposed between the first electrode and the hydrogen gas holder, and a hydrogen gas packing is disposed between the second electrode and the oxygen gas holder. 前記第1電極の穴に内接する第1電極集電体が設けられ、前記3電極の穴に内接する第3電極集電体が設けられ、前記第2電極の周縁に外接して第2電極集電体が設けられている請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   A first electrode current collector that is inscribed in the hole of the first electrode; a third electrode current collector that is inscribed in the hole of the three electrode; and a second electrode that circumscribes the periphery of the second electrode. The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, further comprising a current collector. 前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極は、いずれも略円板状であって、
前記第2電極の周上の一部に切欠きが設けられていて、前記第2電極と前記第2集電体との間に前記水素ガスホルダが形成され、
前記第1電極と前記第3電極に接続され、前記第1電極の穴と前記第3電極の穴で形成される内方空間を2分する隔壁を有していて、
前記内方空間の一方が前記酸素ガスホルダであり他方が電解液を保有する電解液ホルダである請求項2〜7のいずれか一項に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池
The first electrode, the second electrode, and the third electrode are all substantially disk-shaped,
A notch is provided in a part on the circumference of the second electrode, and the hydrogen gas holder is formed between the second electrode and the second current collector,
A partition wall that is connected to the first electrode and the third electrode and bisects an inner space formed by the hole of the first electrode and the hole of the third electrode;
The reversible fuel cell storage battery according to any one of claims 2 to 7, wherein one of the inner spaces is the oxygen gas holder and the other is an electrolyte holder that holds an electrolyte.
前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein power generation is performed by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas to the third electrode. 前記第3電極が二酸化マンガンを含んでいる請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein the third electrode contains manganese dioxide. 前記第3電極が水酸化ニッケルを、更に、含んでいる請求項10に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 10, wherein the third electrode further contains nickel hydroxide. 前記第1電極の基板および前記第3電極の基板がニッケルメッキ鋼板であり、前記第2電極の基板がニッケルフォームである請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein the substrate of the first electrode and the substrate of the third electrode are nickel-plated steel plates, and the substrate of the second electrode is nickel foam. 前記第2電極の外周部に前記水素吸蔵合金が塗工されていない請求項12に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 12, wherein the hydrogen storage alloy is not coated on an outer peripheral portion of the second electrode. 前記第1電極および前記第3電極の内周部に活物質が塗工されていない請求項12に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 12, wherein an active material is not coated on inner peripheral portions of the first electrode and the third electrode. 前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極に交流電源が接続された請求項2に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The reversible fuel cell storage battery according to claim 2, wherein an AC power source is connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode. 前記交流電源の一方の端子に前記第3電極が接続され、前記交流電源の他方の端子と前記第1電極の間に前記交流電源への電流を阻止する方向に第1ダイオードが接続され、前記交流電源の他方の端子と前記第2電極の間に前記交流電源からの電流を阻止する方向に第2ダイオードが接続されている請求項15に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池   The third electrode is connected to one terminal of the AC power source, and a first diode is connected between the other terminal of the AC power source and the first electrode in a direction to block current to the AC power source, The reversible fuel cell storage battery according to claim 15, wherein a second diode is connected between the other terminal of the AC power source and the second electrode in a direction to block current from the AC power source. 前記交流電源の周波数が0.01〜60Hzである請求項16に記載のリバーシブル燃料電池蓄電池



The reversible fuel cell storage battery according to claim 16, wherein the frequency of the AC power source is 0.01 to 60 Hz.



JP2016121573A 2016-06-20 2016-06-20 Reversible fuel cell storage battery Active JP6288655B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016121573A JP6288655B2 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Reversible fuel cell storage battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016121573A JP6288655B2 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Reversible fuel cell storage battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017228351A true JP2017228351A (en) 2017-12-28
JP6288655B2 JP6288655B2 (en) 2018-03-07

Family

ID=60889260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016121573A Active JP6288655B2 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Reversible fuel cell storage battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6288655B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019510352A (en) * 2016-03-28 2019-04-11 ビーエーエスエフ コーポレーション Silicon-based solid electrolyte for rechargeable batteries
JP6856293B1 (en) * 2019-11-15 2021-04-07 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
CN113939356A (en) * 2018-11-20 2022-01-14 特拉华大学 Electrochemical device and fuel cell system
CN114207187A (en) * 2019-08-08 2022-03-18 奈诺普特科公司 Radiation assisted electrolytic cell unit and stack
JP2023049484A (en) * 2021-09-29 2023-04-10 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Manufacturing method of power storage device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015783A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell storage battery, and battery module using the same
JP2013080698A (en) * 2011-09-21 2013-05-02 Institute Of Energy Engineering Inc Laminate battery and laminate battery system
JP2016204743A (en) * 2015-04-24 2016-12-08 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Hydrogen production apparatus comprising third electrode and hydrogen production method
JP2017004868A (en) * 2015-06-12 2017-01-05 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Reversible fuel cell employing mixed electrode
JP6060335B2 (en) * 2015-04-24 2017-01-18 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Reversible fuel cell with third electrode
JP2017112036A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Fuel battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015783A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell storage battery, and battery module using the same
JP2013080698A (en) * 2011-09-21 2013-05-02 Institute Of Energy Engineering Inc Laminate battery and laminate battery system
JP2016204743A (en) * 2015-04-24 2016-12-08 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Hydrogen production apparatus comprising third electrode and hydrogen production method
JP2016204745A (en) * 2015-04-24 2016-12-08 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Hydrogen production apparatus and hydrogen production method
JP6060335B2 (en) * 2015-04-24 2017-01-18 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Reversible fuel cell with third electrode
JP2017004868A (en) * 2015-06-12 2017-01-05 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Reversible fuel cell employing mixed electrode
JP2017112036A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Fuel battery

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019510352A (en) * 2016-03-28 2019-04-11 ビーエーエスエフ コーポレーション Silicon-based solid electrolyte for rechargeable batteries
JP7021102B2 (en) 2016-03-28 2022-02-16 ビーエーエスエフ コーポレーション Silicon-based solid electrolyte for rechargeable batteries
CN113939356A (en) * 2018-11-20 2022-01-14 特拉华大学 Electrochemical device and fuel cell system
JP2022513122A (en) * 2018-11-20 2022-02-07 ヤン,ユシャン Electrochemical devices and fuel cell systems
CN114207187A (en) * 2019-08-08 2022-03-18 奈诺普特科公司 Radiation assisted electrolytic cell unit and stack
JP2022543662A (en) * 2019-08-08 2022-10-13 ナンオプテック コーポレイション Radiation-assisted electrolyzer cells and panels
US11739432B2 (en) 2019-08-08 2023-08-29 Nanoptek Corporation Radiation-assisted electrolyzer cell and panel
JP6856293B1 (en) * 2019-11-15 2021-04-07 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
WO2021095243A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
JP2023049484A (en) * 2021-09-29 2023-04-10 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Manufacturing method of power storage device
JP7357035B2 (en) 2021-09-29 2023-10-05 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Manufacturing method of electricity storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6288655B2 (en) 2018-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1307738C (en) Bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells
JP6288655B2 (en) Reversible fuel cell storage battery
RU2584153C1 (en) Reversible fuel cell and battery of reversible fuel cells
JP5644873B2 (en) Air secondary battery
JP4788560B2 (en) Power storage device
WO2012173091A1 (en) Reversible fuel cell, system for reversible fuel cell, reversible fuel cell module, and reversible fuel cell bank
JP6089188B2 (en) Hydrogen production apparatus and hydrogen production method provided with third electrode
US10153528B2 (en) Metal hydride-air (MH-AIR) battery for low cost storage applications
WO2007075483A1 (en) Hybrid cell closed structure
JP6135024B1 (en) Fuel cell
JP2012064477A (en) Hydrogen/air secondary battery
JP6060335B2 (en) Reversible fuel cell with third electrode
JP5594744B2 (en) Reversible fuel cell
JP6627025B2 (en) DC power supply method
JP6856293B1 (en) Reversible fuel cell
JP2014035868A (en) Magnesium secondary battery
JP2020087554A (en) Electrolyte solution for zinc battery and zinc battery
JP5557385B2 (en) Energy storage device with proton as insertion species
US20200358156A9 (en) Secondary cell, accumulator comprising one or more secondary cells, and method for charging and discharging
WO2021100112A1 (en) Dc power supply system
JP6589753B2 (en) Alkaline secondary battery
JP7153279B2 (en) solid electrolyte alkaline battery
JP6874806B2 (en) Aqueous solution-based secondary battery and aqueous solution-based secondary battery system
JP2021185560A (en) Negative electrode for zinc battery and zinc battery
JP2021082383A (en) Negative electrode for zinc battery

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170622

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170622

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170622

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171025

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6288655

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250