(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体であって、
フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成されていて、
前記フィルム及び前記マグネシウムフィルムを覆うセパレータをさらに備え、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記セパレータと、からロール状に形成されている、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池用燃料体。
【請求項２】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体であって、
フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成されていて、
前記フィルムは、導電性であって、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記マグネシウムフィルムを覆い、酸素または水酸基が透過可能な透過フィルムと、からロール状に形成されている、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池用燃料体。
【請求項３】
前記マグネシウムフィルムは、前記フィルム上に蒸着により形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマグネシウム空気電池用燃料体。
【請求項４】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体であって、
フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成されている、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池用燃料体と、
空気を正極活物質とする正極と、
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する電解質と、
を備え、
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する炭素フェルトをさらに備え、
前記電解質が溶解された電解液が、前記炭素フェルトに含浸されている、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマグネシウム空気電池用燃料体と、
空気を正極活物質とする正極と、
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する電解質と、
を備え、
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する炭素フェルトをさらに備え、
前記電解質が溶解された電解液が、前記炭素フェルトに含浸されている、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池。
【請求項６】
前記正極と前記炭素フェルトとの接触面積は、前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記炭素フェルトとの接触面積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のマグネシウム空気電池。
【請求項７】
前記炭素フェルトは、前記マグネシウム空気電池用燃料体の上に配置されている、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池。
【請求項８】
前記正極は、箱形の導電性部材と、前記導電性部材に収容された活性炭と、を備える、
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のマグネシウム空気電池。
【請求項９】
前記マグネシウム空気電池用燃料体の下に、他の前記炭素フェルトを介して他の前記正極が配置されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のマグネシウム空気電池。
【請求項１０】
前記正極は、前記電解液が流れる中空管を内部に備え、
前記中空管は、前記中空管を流れる電解液が、前記中空管の外部に移動するための孔を有する、
ことを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載のマグネシウム空気電池。
【請求項１１】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法であって、
フィルム上にマグネシウムフィルムを付着するステップと、
前記フィルム及び前記マグネシウムフィルムを覆うセパレータを設けるステップと、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記セパレータと、をロール状に形成するステップと、
を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法。
【請求項１２】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法であって、
導電性フィルム上にマグネシウムフィルムを付着するステップと、
前記導電性フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記マグネシウムフィルムを覆い、酸素または水酸基が透過可能な透過フィルムと、をロール状に形成するステップと、
を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法。
【請求項１３】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とし、マグネシウム空気電池用燃料体が負極として使用されるマグネシウム空気電池システムであって、
供給部と、電池本体部と、巻取部と、駆動部と、を備え、
前記マグネシウム空気電池用燃料体は、フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成され、
前記供給部は、前記マグネシウム空気電池用燃料体と連結し、連結した前記マグネシウム空気電池用燃料体のロール軸を中心として回転可能であり、前記マグネシウム空気電池用燃料体を前記電池本体部を介して前記巻取部へ送り出し、
前記電池本体部は、正極と、電解質と、を含み、前記供給部から送り出された前記マグネシウム空気電池用燃料体を負極として、前記正極と協働して発電し、
前記巻取部は、前記電池本体部における発電反応後の前記マグネシウム空気電池用燃料体を巻き取り、前記巻取部から取り外し可能なロール状の使用済燃料体を形成し、
前記駆動部は、前記供給部と、前記巻取部とを回転駆動し、
前記供給部と、前記電池本体部と、前記巻取部とを含む、複数の電池ユニットから構成される電池ユニット群を複数備え、
前記駆動部は、電動モータであって、ある電池ユニット群の前記供給部及び前記巻取部を回転駆動する際に、他の電池ユニット群により発電された電気エネルギーを用いる、
ことを特徴とするマグネシウム空気電池システム。
【請求項１４】
前記マグネシウム空気電池システムは、電力供給対象である電気機器内部に収容され、
前記マグネシウム空気電池用燃料体は、前記電気機器に形成された挿入口に挿入されることにより、前記供給部と連結し、
前記使用済燃料体は、前記電気機器に形成された取出口から取り出すことにより、前記巻取部から取り外し可能である、
ことを特徴とする請求項１３に記載のマグネシウム空気電池システム。
【請求項１５】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とし、マグネシウム空気電池用燃料体が負極として使用され、供給部と、電池本体部と、巻取部と、駆動部と、を備えるマグネシウム空気電池システムの使用方法であって、
フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、前記フィルム及び前記マグネシウムフィルムを覆うセパレータと、からロール状に形成された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記供給部に連結するステップと、
前記供給部に連結された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記駆動部によって前記供給部を回転駆動することにより、前記電池本体部を介して前記巻取部に送り出すステップと、
正極と電解質とを含む前記電池本体部において、前記巻取部から送り出された前記マグネシウム空気電池用燃料体を負極として、前記正極と協働して発電するステップと、
前記電池本体部における発電反応後の前記マグネシウム空気電池用燃料体を前記巻取部に巻き取り、ロール状の使用済燃料体を形成するステップと、
形成された前記使用済燃料体を前記巻取部から取り外すステップと、
を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池システムの使用方法。
【請求項１６】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とし、マグネシウム空気電池用燃料体が負極として使用され、供給部と、電池本体部と、巻取部と、駆動部と、を備えるマグネシウム空気電池システムの使用方法であって、
導電性フィルムと、該導電性フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、前記マグネシウムフィルムを覆い、酸素または水酸基が透過可能な透過フィルムと、からロール状に形成された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記供給部に連結するステップと、
前記供給部に連結された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記駆動部によって前記供給部を回転駆動することにより、前記電池本体部を介して前記巻取部に送り出すステップと、
正極と電解質とを含む前記電池本体部において、前記巻取部から送り出された前記マグネシウム空気電池用燃料体を負極として、前記正極と協働して発電するステップと、
前記電池本体部における発電反応後の前記マグネシウム空気電池用燃料体を前記巻取部に巻き取り、ロール状の使用済燃料体を形成するステップと、
形成された前記使用済燃料体を前記巻取部から取り外すステップと、
を備えることを特徴とするマグネシウム空気電池システムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池用燃料体、マグネシウム空気電池、マグネシウム空気電池用燃料体の製造方法、マグネシウム空気電池システム、及びマグネシウム空気電池システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に使用される燃料体の一例として、特許文献１には、カセット型の燃料体が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の燃料体では、マグネシウム薄膜の各端部が一対のリールと接続され、リールを回転させることによりマグネシウム薄膜が巻き取られるとともに、リール間のマグネシウム薄膜と、その近傍に位置する正極とが協働して発電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１等に記載のマグネシウム電池の燃料はカセット型であり、使用前のマグネシウム薄膜が巻かれるリールと、使用後のマグネシウム薄膜が巻かれるリールとの２つのリールを内蔵する必要があるため、小型が困難である。【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、小型化が可能なマグネシウム空気電池用燃料体、マグネシウム空気電池、マグネシウム空気電池用燃料体の製造方法、マグネシウム空気電池システム、及びマグネシウム空気電池システムの使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るマグネシウム空気電池用燃料体は、
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体であって、
フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成されている、
ことを特徴とする。【０００７】
前記フィルム及び前記マグネシウムフィルムを覆うセパレータをさらに備え、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記セパレータと、からロール状に形成されていてもよい。【０００８】
前記フィルムは、導電性であって、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、前記マグネシウムフィルムを覆い、酸素または水酸基が透過可能な透過フィルムと、からロール状に形成されていてもよい。【０００９】
前記マグネシウムフィルムは、前記フィルム上に蒸着により形成されていてもよい。【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るマグネシウム空気電池は、
本発明の第１の観点に係るマグネシウム空気電池用燃料体と、
空気を正極活物質とする正極と、
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する電解質と、
を備えることを特徴とする。【００１１】
前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記正極との間に介在する炭素フェルトをさらに備え、
前記電解質が溶解された電解液が、前記炭素フェルトに含浸されていてもよい。【００１２】
前記正極と前記炭素フェルトとの接触面積は、前記マグネシウム空気電池用燃料体と前記炭素フェルトとの接触面積よりも大きくてもよい。【００１３】
前記炭素フェルトは、前記マグネシウム空気電池用燃料体の上に配置されていてもよい。【００１４】
前記正極は、箱形の導電性部材と、前記導電性部材に収容された活性炭と、を備えてもよい。【００１５】
前記マグネシウム空気電池用燃料体の下に、他の前記炭素フェルトを介して他の前記正極が配置されていてもよい。【００１６】
前記正極は、前記電解液が流れる中空管を内部に備え、
前記中空管は、前記中空管を流れる電解液が、前記中空管の外部に移動するための孔を有してもよい。【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法は、
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に負極として使用されるマグネシウム空気電池用燃料体の製造方法であって、
フィルム上にマグネシウムフィルムを付着するステップと、
前記フィルムと、前記マグネシウムフィルムと、をロール状に形成するステップと、
を備えることを特徴とする。【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るマグネシウム空気電池システムは、
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とし、マグネシウム空気電池用燃料体が負極として使用されるマグネシウム空気電池システムであって、
供給部と、電池本体部と、巻取部と、駆動部と、を備え、
前記マグネシウム空気電池用燃料体は、フィルムと、該フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成され、
前記供給部は、前記マグネシウム空気電池用燃料体と連結し、連結した前記マグネシウム空気電池用燃料体のロール軸を中心として回転可能であり、前記マグネシウム空気電池用燃料体を前記電池本体部を介して前記巻取部へ送り出し、
前記電池本体部は、正極と、電解質と、を含み、前記供給部から送り出された前記マグネシウム空気電池用燃料体を負極として、前記正極と協働して発電し、
前記巻取部は、前記電池本体部における発電反応後の前記マグネシウム空気電池用燃料体を巻き取り、前記巻取部から取り外し可能なロール状の使用済燃料体を形成し、
前記駆動部は、前記供給部と、前記巻取部とを回転駆動する、
ことを特徴とする。【００１９】
前記マグネシウム空気電池システムは、電力供給対象である電気機器内部に収容され、
前記マグネシウム空気電池用燃料体は、前記電気機器に形成された挿入口に挿入されることにより、前記供給部と連結し、
前記使用済燃料体は、前記電気機器に形成された取出口から取り出すことにより、前記巻取部から取り外し可能であってもよい。【００２０】
前記供給部と、前記電池本体部と、前記巻取部とを含む、複数の電池ユニットから構成される電池ユニット群を複数備え、
前記駆動部は、電動モータであって、ある電池ユニット群の前記供給部及び前記巻取部を回転駆動する際に、他の電池ユニット群により発電された電気エネルギーを用いてもよい。【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係るマグネシウム空気電池システムの使用方法は、
空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とし、マグネシウム空気電池用燃料体が負極として使用され、供給部と、電池本体部と、巻取部と、駆動部と、を備えるマグネシウム空気電池システムの使用方法であって、
フィルムと、該導電性フィルム上に付着したマグネシウムフィルムと、からロール状に形成された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記供給部に連結するステップと、
前記供給部に連結された前記マグネシウム空気電池用燃料体を、前記駆動部によって前記供給部を回転駆動することにより、前記電池本体部を介して前記巻取部に送り出すステップと、
正極と電解質とを含む前記電池本体部において、前記巻取部から送り出された前記マグネシウム空気電池用燃料体を負極として、前記正極と協働して発電するステップと、
前記電池本体部における発電反応後の前記マグネシウム空気電池用燃料体を前記巻取部に巻き取り、ロール状の使用済燃料体を形成するステップと、
形成された前記使用済燃料体を前記巻取部から取り外すステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型化が可能なマグネシウム空気電池用燃料体、マグネシウム空気電池、マグネシウム空気電池用燃料体の製造方法、マグネシウム空気電池システム、及びマグネシウム空気電池システムの使用方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体を電気機器が備えるマグネシウム空気電池システムに使用する例を表す図である。
【図２】実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体の概略構成を示す斜視図である。
【図３Ａ】マグネシウム空気電池用燃料体の製造方法を表す図である。
【図３Ｂ】マグネシウム空気電池用燃料体の製造方法を表す図である。
【図４】実施形態１に係るマグネシウム空気電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図５】実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体を大型電気機器が備えるマグネシウム空気電池システムに使用する例を表す図である。
【図６】変形例に係るマグネシウム空気電池用燃料体の概略構成を示す斜視図である。
【図７Ａ】実施形態２に係るマグネシウム空気電池用燃料体の概略構成を表す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す切断線Ｉ−Ｉにおけるマグネシウム空気電池用燃料体の概略断面図である。
【図８】負極におけるマグネシウムフィルム体と負極端子との接触について説明するための図である。
【図９】実施形態３における、図４に示す切断線ＩＩ−ＩＩにおける電池本体部内部の概略断面図である。
【図１０】実施形態３の変形例における、図４に示す切断線ＩＩ−ＩＩにおける電池本体部内部の概略断面図である。
【図１１】実施形態４における、図４に示す切断線ＩＩ−ＩＩにおける電池本体部内部の概略断面図である。
【図１２】実施形態４に係る中空管の要部斜視図である。
【図１３】図１１に示す切断線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける正極の概略断面図である。
【図１４】実施形態５に係るマグネシウム空気電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図１５】実施例に係る電池本体部の概略構成を示す図である。
【図１６Ａ】組立前の銅メッシュの形状と寸法を表す図である。
【図１６Ｂ】組立後の銅メッシュの斜視図である。
【図１７】塩化ナトリウム水溶液使用電池及び溶液再使用電池での実験において抵抗器に印加される電圧の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００を電気機器３００が備えるマグネシウム空気電池システム２００に使用する例を表す図である。
【００２６】
本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００は、空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池用の燃料として使用されるものである。
【００２７】
また、本実施形態に係るマグネシウム空気電池システム２００は、マグネシウム空気電池用燃料体１００を負極として発電するマグネシウム空気電池を備え、発電した電力を電気機器３００に供給するシステムである。
【００２８】
電気機器３００は、マグネシウム空気電池システム２００により供給される電力を電源として駆動する機器であり、例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータである。電気機器３００の筐体３１０内には、マグネシウム空気電池システム２００が収容されている。また、電気機器３００の筐体３１０は、マグネシウム空気電池用燃料体１００をマグネシウム空気電池システム２００に供給するための挿入口３２０と、使用後のマグネシウム空気電池用燃料体１００（以下、「使用済燃料体」と呼ぶ）を取り出すための取出口３３０と、が形成されている。
【００２９】
次に、本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００について詳細に説明する。
【００３０】
図２は本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００の概略構成を示す斜視図、図３Ａ及び図３Ｂはマグネシウム空気電池用燃料体１００の製造方法を表す図である。図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、中空円筒状のリール４１０に巻かれ、導電性フィルム１１０と、導電性フィルム１１０上に付着したマグネシウムフィルム１２０と、マグネシウムフィルム１２０を覆う透過フィルム１３０と、からロール状に形成されている。
【００３１】
ここで、マグネシウム空気電池用燃料体１００の製造方法の一例について説明する。
【００３２】
まず、導電性フィルム１１０上に、蒸着によりマグネシウムフィルム１２０が形成される。具体的には、図３Ａに示すように、照射材料の一例であるマグネシウムにレーザーを照射し、これにより蒸発したマグネシウムを導電性フィルム１１０上に蒸着させることにより、マグネシウムフィルム１２０を形成する。
【００３３】
そして、図３Ｂに示すように、マグネシウムフィルム１２０の表面が、酸素や水酸基などマグネシウムと反応するイオンが透過可能な透過膜１３０で覆われることにより、マグネシウム空気電池用燃料体１００が形成される。このようにして形成されたマグネシウム空気電池用燃料体１００の厚さは、数ミクロン〜数百ミクロンの間が好ましい。そして、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、図２に示すように、リール４１０にロール状に巻き取られる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るマグネシウム空気電池システム２００について詳細に説明する。
【００３５】
図４は、本実施形態１に係るマグネシウム空気電池システム２００の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、マグネシウム空気電池システム２００は、供給部２１０と、電池本体部２２０と、巻取部２３０と、駆動部２４０と、から構成される。
【００３６】
供給部２１０は、マグネシウム空気電池用燃料体１００と連結し、連結したマグネシウム空気電池用燃料体１００のロール軸を中心として回転可能であり、マグネシウム空気電池用燃料体１００を電池本体部２２０を介して巻取部２３０へ送り出すものである。
【００３７】
具体的には、供給部２１０は、図４に示すように、駆動部２４０により時計回りに回転駆動される軸から構成される。供給部２１０の軸は、グネシウム空気電池用燃料１００が巻回されるリール４１０と着脱可能に構成されている。供給部２１０の軸が、マグネシウム空気電池用燃料体１００が巻回されるリール４１０の中心孔を挿通し、供給部２１０とマグネシウム空気電池用燃料体１００とが連結する。これにより、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、供給部２１０とともにロール軸を中心として回転し、電池本体部２２０へ送り出される。
【００３８】
電池本体部２２０は、正極と、電解質と、を含み、供給部２１０から送り出されたマグネシウム空気電池用燃料体１００を負極として、正極と協働して発電するマグネシウム空気電池として機能するものである。具体的には、電池本体部２２０は、マグネシウム空気電池用燃料体１００を挟みこんで支持するとともに、巻取部２３０に発電反応後（使用後）のマグネシウム空気電池用燃料体１００を送る。また電池本体部２２０は、電解液の注入口２２１を有する。
【００３９】
電池本体部２２０の電解質は、例えば塩化ナトリウムである。電解液は、電池本体部２２０の注入口２２１から、電池本体部２２０内に供給される。
【００４０】
巻取部２３０は、電池本体部２２０における発電反応後のマグネシウム空気電池用燃料体１００を巻き取り、巻取部２３０から取り外し可能なロール状の使用済燃料体５００を形成するものである。
【００４１】
具体的には、巻取部２３０は、供給部２１０と同様に、図４に示すように、駆動部２４０により時計回りに回転駆動される軸から構成される。巻取部２３０の軸は、使用済用燃料５００が巻回されるリール４２０と着脱可能に構成されている。巻取部２３０の軸は、使用済燃料体４２０が巻回されるリール４２０の中心孔を挿通し、巻取部２３０と使用済燃料体５００とが連結する。これにより、発電反応後のマグネシウム空気電池用燃料体１００は、巻取部２３０とともにロール軸を中心として回転して巻き取られ、ロール状の使用済燃料体５００が形成される。
【００４２】
駆動部２４０は、供給部２１０と、巻取部２３０とを回転駆動する。駆動部２４０は、例えば、バネまたは電気モーター等により実現される。なお、電気機器３００が、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の比較的小規模の電気エネルギーを必要とする機器である場合、駆動部２４０としてバネを用い、手動でバネを巻くことにより、供給部２１０と、巻取部２３０とを回転駆動させることが好ましい。または、駆動部２４０として、ノブと、ノブの回転トルクを供給部２１０及び巻取部２３０に伝達する機構とを設け、手動でノブを回転させることにより、供給部２１０と、巻取部２３０とを回転駆動させてもよい。
【００４３】
また、マグネシウム空気電池を使用する電気機器３００において、実際には電力が使用されない待機状態と、電力が使用される使用状態とが繰り返される。このようなときに、駆動部２４０としてバネのみを使用し、供給部２１０と、巻取部２３０とを回転駆動させると、電気機器３００を使用していないときでもマグネシウム空気電池用燃料体１００の巻き取りが行われてしまう。これを防ぐ方法の一例として、電気機器３００が使用する電流やマグネシウム空気電池が発生可能な電流に応じて、周知の無段変速機構により供給部２１０及び巻取部２３０の軸の回転数を変化させてもよい。また、例えば、マグネシウム空気電池用燃料体１００の巻き取り及び停止を切り替えるスイッチの開閉により、所定時間おきにマグネシウム空気電池用燃料体１００が所定距離を移動するように、供給部２１０及び巻取部２３０の回転駆動を制御してもよい。さらには、小さなボタン電池を併用することにより、マグネシウム空気電池が完全に停止している状態から、マグネシウム空気電池用燃料体１００の巻き取りを開始する旨の制御信号を駆動部２４０に伝えることができる。
【００４４】
次に、以上のように構成されるマグネシウム空気電池システム２００の使用方法について説明する。
【００４５】
使用例１として、図１に示すように、マグネシウム空気電池システム２００を携帯電話などの電気機器３００に使用する例について説明する。
【００４６】
マグネシウム空気電池用燃料体１００は、予め飲料缶程度の大きさのケースに封入されている。マグネシウム空気電池用燃料体１００を使用する際は、マグネシウム空気電池用燃料体１００がケースから取り出され、電気機器３００の挿入口３２０から挿入される。
【００４７】
挿入口２１０から挿入されたマグネシウム空気電池用燃料体１００は、電気機器３００内部において、図４に示すように、マグネシウム空気電池システム２００の供給部２１０に取り付けられる。そして、駆動部２４０により供給部２１０及び巻取部２３０が回転することにより、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、電池本体部２２０に送り出される。電池本体部２２０における発電反応後のマグネシウム空気電池用燃料体１００は、巻取部２３０に巻き取られ、使用済燃料体５００が形成される。
【００４８】
使用済燃料体５００は、リール４２０とともに巻取部２３０から取り外され、電気機器３００の取出口３３０から取り出される。
【００４９】
なお、使用済燃料体５００は、例えば、店舗や自動販売機等に設置された回収ボックスへと回収されてもよい。そして、回収された使用済燃料体５００に含まれる酸化マグネシウムからレーザー等によりマグネシウムを製錬し、このマグネシウムを用いてマグネシウム空気電池用燃料体１００を形成してもよい。
【００５０】
次に、使用例２として、マグネシウム空気電池システム２００を、自動車や家電機器など電気機器３００よりも比較的大きな電気エネルギーを必要とする大型電気機器に使用する例について説明する。
【００５１】
図５は本実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００を大型電気機器３００が備えるマグネシウム空気電池システム２００ａ〜２００ｄに使用する例を表す図である。図５に示すように、大型電気機器６００は、使用例１の電気機器３００と異なり、その筐体６１０には、４組の挿入口６２０と取出口６３０を有している。このように、大型電気機器６００が複数の挿入口６２０と取出口６３０の組を有する場合、大型電気機器６００が電気自動車であれば、遠距離を走行する場合に利便性が広がる。すなわち、１つ当たりの大きさが大きな燃料であると、それを使い切るまで燃料交換ができないため、次の燃料交換地点まで到達することも考えなければならず不便である。これに対し、図５に示すように、電気自動車が複数のマグネシウム空気電池システム２００ａ〜２００ｄを備えていれば、マグネシウム空気電池システム２００ａにおいてマグネシウム空気電池用燃料体１００を使い切った後、マグネシウム空気電池システム２００ｂの使用に切り替え、マグネシウム空気電池システム２００ｂにおいてマグネシウム空気電池用燃料体１００を使い切った後、マグネシウム空気電池システム２００ｃの使用に切り替えるといったように、途中で使い切った分だけ小分けにいつでもマグネシウム空気電池用燃料体１００の交換が可能であり、現在のガソリン車と同様の使用ができる。
【００５２】
上記の使用例２において、マグネシウム空気電池用燃料体１００はできれば缶飲料程度の大きさが好ましい。これによって、缶飲料を販売する従来の自動販売機でマグネシウム空気電池用燃料体１００を販売・購入できるため、マグネシウム空気電池用燃料体１００を販売・購入するための新たなインフラを作る必要がない。また、缶等にマグネシウム空気電池用燃料体１００が封入されていれば安全に保管できるため、予備のマグネシウム空気電池用燃料体１００を買い置きしておくことも可能である。
【００５３】
また、使用済燃料体は、使用例１と同様に回収し、再利用が可能である。
【００５４】
以上のように構成されるマグネシウム空気電池用燃料体１００によれば、ロール状のマグネシウム空気電池用燃料体１００が燃料としてマグネシウム空気電池システム２００に供給されるため、一対のリールやガイド等のマグネシウムフィルムの搬送機構を備えるカセット型の燃料体と比較して、小型化が可能である。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態によって限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上記の実施形態において、導電性フィルム１１０上にマグネシウムを蒸着する方法として、マグネシウムを照射材料としてレーザーを照射する方法について説明したが、照射材料は、純粋マグネシウムに限られず、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、あるいは還元剤とマグネシウムとの混合物であってもよい。また、マグネシウムの蒸着方法は、レーザーを用いる方法に限られず、例えば、放電による蒸着を適用してもよい。また、レーザーであれば、太陽光励起レーザーや半導体レーザーを適用できる。化石燃料を使用せず、地球温暖化を防ぐ手段としては、太陽光から直接レーザーを得られる太陽光励起レーザーが使用できる。しかし、これ以外にも、太陽電池、風力、地熱、原子炉の余剰電力などの電気を半導体レーザーに変換して行うことも有効である。
【００５７】
また、上記の実施形態において、導電性フィルム１１０上にマグネシウムフィルム１２０が蒸着により付着しているが、導電性フィルム１１０上にマグネシウムフィルム１２０を付着させる方法は、蒸着に限られない。
【００５８】
また、上記の実施形態において、供給部２１０及び巻取部２３０において、各軸がリール４１０，４２０と連結してマグネシウム空気電池用燃料体１００の送り出し及び巻き取りを行う例について説明したが、マグネシウム空気電池用燃料体１００を巻取部２３０で巻き取る方法はこれに限られない。例えば、フィルムカメラにおけるネガフィルムの巻き取り方法と同様の方法を適用することができる。具体的には、図６に示すように、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、ネガフィルムのパーフォレーションと同様の、両端部に等間隔で形成された複数の孔１４０を有する。そして、巻取部２３０は、駆動部２４０により回転駆動するギア（図示せず）を備え、マグネシウム空気電池用燃料体１００の孔１４０とギアの歯とが噛み合った状態でギアが回転することにより、マグネシウム空気電池用燃料体１００が巻取部２３０に巻き取られてもよい。
【００５９】
また、上記の実施形態において、電池本体部２２０内に、電解液が注入されている例について説明したが、電池本体部２２０の構成はこれに限られない。例えば、電池本体部２２０において、電解液を含浸させた紙が、正極と負極であるマグネシウム空気電池用燃料体１００との間に介在するように構成してもよい。これにより、携帯電話等の小型電気機器における電解液の取り扱いが容易になる。
【００６０】
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。上記の実施形態１では、マグネシウム空気電池用燃料体１００が、導電性フィルム１１０と、導電性フィルム１１０上に付着したマグネシウムフィルム１２０と、マグネシウムフィルム１２０を覆う透過フィルム１３０と、からロール状に形成されている例について説明した。しかし、マグネシウム空気電池用燃料体１００の構成はこれに限られない。マグネシウム空気電池用燃料体１００の別の構成例として、以下の実施形態２においては、マグネシウムフィルムがセパレータに覆われて、ロール状に形成されている例について説明する。なお、以下の説明において、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
図７Ａは、本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００ａの概略構成を表す斜視図、図７Ｂは、図７Ａに示す切断線Ｉ−Ｉにおけるマグネシウム空気電池用燃料体１００ａの概略断面図である。本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００ａは、図２に示す実施形態１に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００と同様にロール状に形成されているが、セパレータ１６０を備える点で異なる。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施形態に係るマグネシウム空気電池用燃料体１００ａは、導電性フィルム１１０と、マグネシウムフィルム１２０と、セパレータ１６０と、から構成される。
【００６２】
セパレータ１６０は、正極と、負極であるマグネシウムフィルム１２０とを隔離するものであって、水酸化イオンや水の通過を許容する。さらに、セパレータ１６０は、導電性フィルム１１０及びマグネシウムフィルム１２０が一体になったマグネシウムフィルム体１２０ａを覆うように構成されている。具体的には、セパレータ１６０は、マグネシウムフィルム体１２０ａの長手方向に沿って開口するようにＶ字状に折り重ねられている。そして、マグネシウムフィルム体１２０ａは、折り重ねられたセパレータ１６０の間に配置されている。
【００６３】
次に、マグネシウム空気電池用燃料体１００ａの製造方法の一例について説明する。
【００６４】
まず、実施形態１と同様に、図３Ａに示すように、マグネシウムフィルム体１２０ａが、導電性フィルム１１０上に、マグネシウムを蒸着させることにより形成される。
【００６５】
そして、セパレータ１６０が、マグネシウムフィルム体１２０ａがセパレータ１６０の間に挟まれるように、図７Ａの矢印Ｂ方向に折り畳まれることにより、マグネシウム空気電池用燃料体１００ａが形成される。マグネシウム空気電池用燃料体１００ａは、実施形態１と同様に、図２に示すように、リール４１０にロール状に巻き取られる。なお、巻き取り工程は、マグネシウムを蒸着させる工程、及びセパレータ１６０にマグネシウムフィルム体１２０ａを挟み込む工程と同時に行われてもよい。
【００６６】
次に、図８を用いて、負極におけるマグネシウムフィルム体１２０ａと負極端子２５０との接触について説明する。図８に示す負極端子２５０は、マグネシウム空気電池の負極端子として機能するものであって、導電性の部材から構成される。また、負極端子２５０は、セパレータ１６０の開口方向と反対方向に開口するＶ字状に形成されている。さらに、負極端子２５０は、２つに折り畳まれたセパレータ１６０の一方の部分を挟むように配置されている。従って、負極端子２５０の一部と、マグネシウムフィルム体１２０ａとは、セパレータ１６０の間で接触する。このような構成により、マグネシウム空気電池用燃料体１００ａが図８の矢印Ａ方向（図４の矢印Ａ方向と同様）に進んで巻き取られている間、マグネシウムフィルム体１２０ａがセパレータ１６０に挟まれていても、負極端子２５０は、マグネシウムフィルム体１２０ａと接触し続けることができる。
【００６７】
以上のように構成されるマグネシウム空気電池用燃料体１００ａにおいて、負極では、酸化還元反応により、マグネシウムフィルム１２０から酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムといったマグネシウム化合物が生成される。これらのマグネシウム化合物は非常に脆いため、仮にマグネシウムフィルム体１２０ａが図４に示すように電池本体部２２０内を通過して巻取部２３０で巻き取られる際に、巻き取り時にマグネシウムフィルム体１２０ａにかかる張力により、マグネシウム化合物が電池本体部２２０内で千切れたり、電池本体部２２０内に残留したりするおそれがある。しかし、本実施形態では、マグネシウムフィルム体１２０ａは、セパレータ１６０に挟まれ、セパレータ１６０とともに電池本体部２２０内を通過して巻取部２３０で巻き取られる。従って、電池本体部２２０内で生成されたマグネシウム化合物は、セパレータ１６０に挟まれた状態で電池本体部２２０内を通過するため、電池本体部２２０内に残留しない。そのため、電池本体部２２０内をクリーンな状態に保つことができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、マグネシウムは、導電性フィルム１１０に蒸着するものとして説明したが、マグネシウムが蒸着するフィルムは、導電性でなくてもよい。
【００６９】
（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。本実施形態３では、実施形態１における電池本体部２２０の構成例について説明する。なお、以下の説明において、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図９は、図４に示す切断線ＩＩ−ＩＩにおける電池本体部２２０内部の概略断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る電池本体部２２０は、正極２６０と、炭素フェルト２７０と、を内部に収容している。また、正極２６０は、導電性部材２６１と、活性炭２６２と、から構成される。
【００７１】
導電性部材２６１は、活性炭２６２へ電子を運ぶ機能を有する。また、導電性部材２６１は活性炭２６２を収容可能な箱状に形成される。このように、導電性部材２６２を箱状に形成し、その中に活性炭２６２を収容することにより、導電性部材２６１と活性炭２６２との接触面積を大きくすることができるため、マグネシウム空気電池の出力可能な電流値を大きくすることができる。また、導電性部材２６１は、活性炭２６２周辺の酸素不足を防ぐため、金属メッシュ等の導電性の多孔材料から構成されてもよい。
【００７２】
活性炭２６２は、空気中の酸素を正極活物質として、酸素の酸化還元反応を行うために、マグネシウム空気電池の正極として用いられる。活性炭２６２は、導電性部材２６１と、炭素フェルト２７０とにより形成された空間内に収容される。
【００７３】
炭素フェルト２７０は、活性炭等の炭素の粉末や繊維を含むフェルトであって、マグネシウム空気電池用燃料体１００と、正極２６０との間に介在するように配置される。また、炭素フェルト２７０には、電解質が溶解された電解液が含浸されている。炭素フェルト２７０は、炭素を含まないフェルトと比較して、電解液とともに、十分な量の酸素を保持することができる。
【００７４】
また、正極２６０と炭素フェルト２７０との接触面積は、マグネシウム空気電池用燃料体１００と炭素フェルト２７０との接触面積よりも大きくなるように構成されている。正極２６０と炭素フェルト２７０との接触面積が、マグネシウム空気電池用燃料体１００と炭素フェルト２７０との接触面積と同程度であると、マグネシウム空気電池の出力は、正極２６０の性能に依存してしまう。しかし、正極２６０と炭素フェルト２７０との接触面積が、マグネシウム空気電池用燃料体１００と炭素フェルト２７０との接触面積よりも大きい（例えば、２倍）と、両者の接触面積が同程度の場合と比較して、大きな出力を得ることができる。
【００７５】
また、炭素フェルト２７０は、マグネシウム空気電池用燃料体１００の上に配置されている。このように配置することにより、炭素フェルト２７０中の電解液が、重力により下方、すなわち、図９に示す矢印Ｃ方向に流れるため、マグネシウム空気電池用燃料体１００と炭素フェルト２７０とが密着するように押さえつけなくても、マグネシウム空気電池用燃料体１００が電解液と良好に接触することができる。このような配置は、上下方向が頻繁に変わらない電気機器、例えば電気自動車に用いられるマグネシウム空気電池に好適である。
【００７６】
なお、正極２６０及び炭素フェルト２７０の配置は、図９に示す配置に限られない。例えば、図１０に示すように、マグネシウム空気電池用燃料体１００の下に、さらに他の炭素フェルト２７０を介して他の正極２６０が配置されていてもよい。このように、マグネシウム空気電池用燃料体１００を、２つの正極２６０で上下方向に挟むように構成することにより、上にのみ正極２６０があるマグネシウム空気電池用燃料体１００と比較して、より大きな出力を得ることができる。また、このような配置は、上下方向が変化する電気機器、例えば携帯電話に用いられるマグネシウム空気電池に好適である。
【００７７】
（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。本実施形態４では、実施形態３における正極２６０の変形例について説明する。なお、以下の説明において、実施形態３と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
図１１は、図４に示す切断線ＩＩ−ＩＩにおける電池本体部２２０内部の概略断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る電池本体部２２０は、正極２６０と、炭素フェルト２７０と、を内部に収容している。また、正極２６０は、導電性部材２６１と、活性炭２６２と、中空管２６３と、から構成される。本実施形態における正極２６０は、中空管２６３を備える点で、実施形態３における正極２６０と異なる。
【００７９】
中空管２６３は、外部から供給される電解液が流れる管であって、その直径は、例えば数ミリ程度である。
【００８０】
図１２に、中空管２６３の要部斜視図を示す。図１２に示すように、中空管２６３の周壁には、複数の微小孔２６４が形成されている。中空管２６３を流れる電解液は、微小孔２６４を介して少しずつ中空管２６３の外部に移動することにより、活性炭２６２に浸透する。
【００８１】
図１３に、図１１に示す切断線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける正極２６０の概略断面図を示す。図１３に示すように、中空管２６３は、炭素フェルト２７０全体に電解液が行き渡るように、正極２６０全域に渡って巡らされている。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る正極２６０は、中空管２６３を備えることにより、炭素フェルト２７０全体に、十分な量の電解液を供給することができる。
【００８３】
（実施形態５）
次に、実施形態５について説明する。本実施形態５では、実施形態１に係るマグネシウム空気電池システム２００の別の例について説明する。なお、以下の説明において、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図１４は、本実施形態５に係るマグネシウム空気電池システム２００ｅの概略構成を示す模式図である。図１４に示すように、マグネシウム空気電池システム２００ｅは、それぞれ４つの電池ユニット２８０から構成される、２つの電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂと、駆動部２４０と、から構成される。
【００８５】
電池ユニット２８０は、それぞれ、実施形態１と同様の供給部２１０、電池本体部２２０、及び巻取部２３０と、から構成される（図４参照）。
【００８６】
また、本実施形態に係る駆動部２４０は、電気エネルギーにより動作する電動モータから構成される。
【００８７】
また、電池ユニット群２９０ａを構成する電池ユニット２８０の各供給部２１０及び各巻取部２３０は、互いに同じタイミングで回転するように、駆動部２４０により回転駆動される。また、電池ユニット群２９０ｂを構成する電池ユニット２７０の各供給部２１０及び各巻取部２３０も、互いに同じタイミングで回転するように、駆動部２４０により回転駆動される。
【００８８】
なお、電池ユニット群２９０ａの供給部２１０及び巻取部２３０の回転と、電池ユニット群２９０ｂの供給部２１０及び巻取部２３０の回転とは、交互に行われる。そして、一方の電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂの供給部２１０及び巻取部２３０を回転駆動するために駆動部２４０が用いる電気エネルギーは、他方の電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂのうち、少なくともいずれか１つの電池ユニット２８０が発電している電気エネルギーを用いる。
【００８９】
具体的には、電池ユニット群２９０ａの供給部２１０及び巻取部２３０が回転し、発電反応後のマグネシウム空気電池用燃料体１００が巻取部２３０が巻き取られる。このとき駆動部２４０は、停止している電池ユニット群２９０ｂのうち、少なくともいずれか１つの電池ユニット２８０が発電している電気エネルギーを用いて、電池ユニット群２９０ａの供給部２１０及び巻取部２３０を回転駆動する。
【００９０】
さらに所定時間（例えば、１０分間）経過後、電池ユニット群２９０ｂの供給部２１０及び巻取部２３０が短い時間（例えば、間欠的に１０秒間）回転し、発電反応後のマグネシウム空気電池用燃料体１００が巻取部２３０に巻き取られる。このとき駆動部２４０は、停止している電池ユニット群２９０ａのうち、少なくともいずれか１つの電池ユニット２８０が発電している電気エネルギーを用いて、電池ユニット群２９０ｂの供給部２１０及び巻取部２３０を回転駆動する。
【００９１】
以上のように、２つの電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂを構成して、交互に回転動作を行わせることにより、一方の電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂの回転動作に必要な電気エネルギーとして、他方の電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂにより発電される電気エネルギーを用いることができるため、駆動部２４０を駆動に必要な電気エネルギーを外部電源に頼らなくてもよい。
【００９２】
なお、上記の実施形態では、１つの電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂは、４つの電池ユニット２８０から構成される例について説明したが、１つの電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂを構成する電池ユニット２８０の数は、これに限られない。また、マグネシウム空気電池システム２００ｅを構成する電池ユニット群２９０ａ，２９０ｂの数は、２つに限られず、任意の複数の数の電池ユニット群により、マグネシウム空気電池システム２００ｅを構成することができる。
【００９３】
（実施例）
以下、本発明に実施例について説明する。本実施例において、マグネシウム空気電池として機能する上記の実施形態の電池本体部２２０の性能の検証実験を行った。
【００９４】
図１５に、本実施例に係る電池本体部２２０の概略構成図を示す。本実施例において、上記の実施形態におけるマグネシウム空気電池用燃料体１００として、縦６０ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ４４ミクロン、材質ＡＺ３１Ｂのマグネシウム箔１５０を使用した。マグネシウム箔１５０において、縦４５ｍｍ、横１５ｍｍの部分を紙フィルター２２１に挟み、残りの縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの部分を露出させた。
【００９５】
紙フィルター２２１は、ビーカー２２２内の電解液２２３を吸い上げ、マグネシウム空気電池上部の蒸発を防ぐ役割をもつ。本実施例では、紙フィルター２２１として、東洋濾紙株式会社製定性濾紙Ｎｏ．１を、縦６５ｍｍ、横２０ｍｍの長方形に切り取ったものを使用した。なお、本願発明者の経験上、紙フィルター２２１はマグネシウム箔１５０の片面のみに接するよりも両面に接した方が滑らかな放電曲線が得られるため、本実施例ではマグネシウム箔１５０が２枚の紙フィルター２２１に挟まれた構成である。そして、クリップ２２４は、マグネシウム箔１５０と２枚の紙フィルター２２１とが接した状態を保持している。
【００９６】
電解液２２３は、塩化ナトリウム水溶液である。マグネシウム空気電池は、支持電解質によって放電特性が大きく異なるが、塩化ナトリウム水溶液は、容易に入手可能であるとともに、比較的高出力であり、環境に負担をかけず、使用後の電解液は有毒物質を排出しない。本願発明者の経験上、濃度１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液が最も出力が高いので、本実施例においては、濃度１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液２０ｍｌを電解液２２３として使用した。
【００９７】
活性炭２２５は、マグネシウム空気電池の正極として機能する。マグネシウム空気電池の正極には、電子を酸素に渡す材料が必要である。その材料には、良好な吸水性、良好な導電性、及び十分な広さの表面積が必要である。活性炭２２５は、このような条件を満たす正極の材料の１つである。本実施例では、活性炭２２５として、キョーリン株式会社製高性能活性炭カーボンパック（平均粒径訳２ｍｍ）を使用した。
【００９８】
銅メッシュ２２６は、活性炭２２５へ電子を運ぶ導電体として機能する。また、活性炭２２５周辺の空間の酸素不足を防ぐために通気性が要求され、かつ粒状の活性炭２２５が露出しない状態を保つ必要がある。本実施例では、銅金網４０メッシュを使用した。図１６Ａに組立前の銅メッシュ２２６の形状と寸法（図中の寸法の単位はｍｍ）、図１６Ｂに組立後の銅メッシュ２２６の斜視図を示す。
【００９９】
支持部２２７は、マグネシウム箔１５０、紙フィルター２２１、活性炭２２５、及び銅メッシュ２２６を一体として挟み込み、支持する。
【０１００】
以上のように構成される電池本体部２２０を用いて、図１５に示すようにマグネシウム箔１５０及び銅メッシュ２２６を抵抗器７００と接続し、電圧測定器８００により抵抗器７００に印加される電圧を測定した。定抵抗放電において、測定値の正確さと実験時間はトレード・オフの関係にある。低い抵抗値では、電流量が相対的に増加するため、放電は短時間で終了するが、同時に誤差も増大する。一方、高い抵抗値では、誤差は無視できるが電流量が相対的に減少するため、放電時間がより長くなる。従って、本実施例では、抵抗器７００として、測定値の誤差が１％以内で、最短時間で放電可能な１０Ωのセメント抵抗を使用した。なお、本実験における電池本体部２２０を塩化ナトリウム水溶液使用電池と呼ぶ。
【０１０１】
また、上記の実施形態に係るマグネシウム電池システム２００では、図４に示すように、電池本体部２２０を通過するマグネシウム空気電池用燃料体１００が負極として機能する。これを模擬するために、塩化ナトリウム水溶液使用電池での実験を行った後、マグネシウム箔１５０だけを交換し、その他を塩化ナトリウム水溶液使用電池での実験で使用したものをそのまま使用して実験を行った。本実験における電池本体部２２０を溶液再使用電池と呼ぶ。
【０１０２】
図１７に、塩化ナトリウム水溶液使用電池及び溶液再使用電池での実験において抵抗器７００に印加される電圧の時間変化を示す。各実験の測定データを比較すると、ほとんど変化がないことがわかる。従って、マグネシウム空気電池の負極として、電池本体部２２０内を通過するマグネシウム空気電池用燃料体１００が使用可能であることが検証された。
【０１０３】
本実施例で得られた電流の時間変化、及び使用したマグネシウムの重さから、このような簡単な実験でも、１３００Ａｈ／ｋｇの性能を得ることが出来た。通常のリチウムイオン電池は、１５０Ａｈ／ｋｇ程度であるので、非常に高い性能が得られることが分かった。本実施例の構成を最適化すれば、さらなる改善が見込まれ、理論的には最高２２００Ａｈ／ｋｇが得られると考えられる。
【０１０４】
また、近年よく使用されるスマートフォンでの放電容量は１０００〜１５００ｍＡｈである。すると、１３００Ａｈ／ｋｇ＝１３００ｍＡｈ／ｇの現在のマグネシウム空気電池でも、１ｇでこれを達成することができる。即ち、１０ｇほどのマグネシウムでスマートフォンを１０日以上駆動できることが分かった。マグネシウムの比重は、１．７３８ｇ／ｃｍ3であるので、１０ｇのマグネシウムの容積は約６ｃｍ3である。即ち、マグネシウム空気電池用燃料体１００は、１ｃｍ直径で長さ約７．６ｃｍの円筒状に形成可能である。マグネシウムの価格が現状の３００円／ｋｇ＝０．３円／ｇだとしても、スマートフォンを１０日間駆動可能な燃料が３円で供給できることになる。さらに改良が進み、放電容量が理論値２２００Ａｈ／ｋｇまで達すると、スマートフォンを１０日間駆動可能なマグネシウム空気電池用燃料体１００は、重量５．９ｇ、直径１ｃｍ、高さ４．５ｃｍの円筒状に形成可能であり、その値段は１．８円となる。さらに、パーソナルコンピュータに応用すれば、現在５０００ｍＡｈの電池は、１３００Ａｈ／ｋｇの場合、重量３．８ｇ、２２００Ａｈ／ｋｇの場合、重量２．３ｇのマグネシウム空気電池用燃料体１００に置き換えることができる。
【０１０５】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲に逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【０１０６】
本出願は、２０１２年３月１６日に出願された日本国特許出願特願２０１２−０６１０８９号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願特願２０１２−０６１０８９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、空気を正極活物質とし、マグネシウムを負極活物質とするマグネシウム空気電池に適する。
【符号の説明】
【０１０８】
１００，１００ａ  マグネシウム空気電池用燃料体
１１０  導電性フィルム
１２０  マグネシウムフィルム
１２０ａ  マグネシウムフィルム体
１３０  透過フィルム
１４０  孔
１５０  マグネシウム箔
１６０  セパレータ
２００，２００ａ〜２００ｅ  マグネシウム空気電池システム
２１０  供給部
２２０  電池本体部
２２１  紙フィルター
２２２  ビーカー
２２３  電解液
２２４  クリップ
２２５  活性炭
２２６  銅メッシュ
２２７  支持部
２３０  巻取部
２４０  駆動部
２５０  負極端子
２６０  正極
２６１  導電性部材
２６２  活性炭
２６３  中空管
２６４  微小孔
２７０  炭素フェルト
２８０  電池ユニット
２９０ａ，２９０ｂ  電池ユニット群
３００  電気機器
３１０  筐体
３２０  挿入口
３３０  取出口
４１０，４２０  リール
５００  使用済燃料体
６００  大型電気機器
６１０  筐体
６２０  挿入口
６３０  取出口
７００  抵抗器
８００  電圧測定器
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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