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混合エントロピー電池及び発電方法

国内特許コード P190016320
整理番号 (S2017-1101-N0)
掲載日 2019年8月27日
出願番号 特願2018-202063
公開番号 特開2019-079814
出願日 平成30年10月26日(2018.10.26)
公開日 令和元年5月23日(2019.5.23)
優先権データ
  • 特願2017-207150 (2017.10.26) JP
発明者
  • 中村 暢文
  • 大野 弘幸
  • 柴田 大貴
  • 佐藤 梨沙
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
発明の名称 混合エントロピー電池及び発電方法
発明の概要 【課題】温度変化により発電を繰り返すことが可能となる混合エントロピー電池を提供すること、及び、上記混合エントロピー電池を用いた発電方法を提供すること。
【解決手段】正極と、負極と、第一の温度区と第二の温度区とを区分する臨界温度を有し、第一の相と第二の相とを含む複数の相に相転移する媒質と、金属塩と、を含み、前記媒質は、前記第一の温度区では、少なくとも第一の媒質と第二の媒質とが混合した混合体の状態であり、前記第二の温度区では、少なくとも二相に相転移した前記複数の相の状態であり、前記正極及び前記負極は、前記第一の温度区においては混合体に接し、前記第二の温度区においては前記複数の相のうち一相のみと接する混合エントロピー電池。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

混合エントロピー電池とは、高塩濃度水溶液と低塩濃度水溶液との塩濃度差により生じるエントロピー差を利用して電気化学エネルギーを得る発電方法に用いられる電池である。
具体的には、塩は溶液中で陽イオンと陰イオンに解離するが、前記陽イオンを可逆的に吸脱着する電極、及び、前記陰イオンを可逆的に吸脱着する電極の少なくとも一方を高濃度の塩溶液に浸漬すると、イオンと電極との酸化還元反応に伴い放電が起こり(発電)、放電後に低濃度の塩溶液に浸漬すると、電極に固定された塩が溶解して、再度高濃度の塩溶液に浸漬した場合に放電が可能な状態へと電極の状態が戻る、という仕組みを利用した発電方法に用いられる電池である。

非特許文献1には、混合エントロピー電池に必要な塩濃度差を生み出すために、汽水域を利用する方法が記載されている。

特許文献1には、「作業媒体を利用して発電する循環型浸透圧発電システムであって:第1の温度区と第2の温度区とを区分する臨界温度で、第1の相と第2の相とに相転移し、前記第1の温度区では、第1の液体と第2の液体と液-液相互溶解した2成分混合溶液の状態であり、当該第2の温度区では、前記第1の液体と前記第2の液体とが相転移した状態である、臨界温度を有する作業媒体;
処理容器と、前記処理容器内を第1の室と第2の室とに区画する浸透膜と、前記第1の室が位置する前記処理容器に設けられ前記第1の液体が流入する第1の流入口と、前記第2の室が位置する前記処理容器に設けられ前記第2の液体が流入する第2の流入口と、前記第2の室が位置する前記処理容器に設けられ、前記第1の室から前記浸透膜を透過する前記第1の液体の一部分と前記第2の液体とが前記第2の室において混合して液-液相互溶解した混合溶液が流出する流出口とを備え、前記作業媒体の前記第1の温度区の温度下に置かれる浸透圧発生器;
前記浸透圧発生器の前記第2の室から前記流出口を通して流出した前記混合溶液の流れで発電するタービン;
前記タービンを稼働した前記混合溶液を収容するタンク;
前記タンクから流出した前記混合溶液を前記第2の温度区の温度で前記第1の室に再流入される前記第1の液体と前記第2の室に再流入される前記第2の液体とに分離する分離塔;および
前記分離塔および前記浸透圧発生器の何れか一方に取り付けられ、前記分離塔または前記浸透圧発生器に収容された液体を前記臨界温度以上に加熱する熱源;
を具備する循環型浸透圧発電システム。」が記載されている。

産業上の利用分野

本開示は、混合エントロピー電池及び発電方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
正極と、
負極と、
第一の温度区と第二の温度区とを区分する臨界温度を有し、第一の相と第二の相とを含む複数の相に相転移する媒質と、
金属塩と、
を含み、
前記媒質は、前記第一の温度区では、少なくとも第一の媒質と第二の媒質とが混合した混合体の状態であり、前記第二の温度区では、少なくとも二相に相転移した前記複数の相の状態であり、
前記正極及び前記負極は、前記第一の温度区においては混合体に接し、前記第二の温度区においては前記複数の相のうち一相のみと接する
混合エントロピー電池。

【請求項2】
前記第一の媒質と第二の媒質との組み合わせが、イオン液体と水との組み合わせである、請求項1に記載の混合エントロピー電池。

【請求項3】
前記第一の媒質と第二の媒質との組み合わせが、双性イオンと水との組み合わせである、請求項1に記載の混合エントロピー電池。

【請求項4】
前記混合体がLCST型相転移挙動を示す、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の混合エントロピー電池。

【請求項5】
前記金属塩が、リチウム塩化合物又はナトリウム塩化合物である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の混合エントロピー電池。

【請求項6】
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の混合エントロピー電池を、前記臨界温度よりも低い温度下に置く工程と、
前記混合エントロピー電池を、前記臨界温度よりも高い温度下に置く工程と、を含む
発電方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018202063thum.jpg
出願権利状態 公開
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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