(57)【要約】【課題】金属空気燃料電池のアノード構造の提供。【解決手段】金属空気燃料電池のフィン式アノード構造とされ、集電片、反応層、該集電片と反応層間に介在する反応補助層を具え、該アノード構造の一側よりフィン構造が凸伸形成されている。該フィン構造はアノード構造の一側より凸伸するフィンとアノード板に形成された複数の中空区を具え、各一つのフィンが略水平方向を呈する水平板と、該水平板の末端部分に形成された下向きに傾斜するか或いは折り曲げられた開放端部を具えている。この複合サンドイッチ構造はあるいは波形状に形成されうる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード板、カソード板、電解液槽を具え、該電解液槽内に電解液が入れられ、並びに該アノード板に接触する金属空気燃料電池のアノード構造において、該アノード板の少なくとも一側にフィン構造が凸伸形成され、これにより電解液とアノード板の接触面積が増加したことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項２】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、フィン構造が、アノード板の一側に凸伸形成された複数のフィン、及び該アノード板に形成された複数の貫通区を具えたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項３】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板が波状を呈し、該波状のアノード板の少なくとも一側にフィン構造が凸伸形成されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項４】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板が、集電片、反応層、該集電片と反応層の間に介在する反応補助層を具え、これら三層が重ね合わされて複合サンドイッチ構造を形成したことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項５】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板のフィン構造が複数列の凸伸するフィンを具え、同一水平列の複数のフィン間に間隔があり、各一つのフィンが垂直板と、二つの水平板を具え、並びに該二つの水平板の間のアノード板に貫通区が形成されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項６】
請求項５に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、上下の二つの隣り合うフィン列がある距離移動させられて、下の一列のフィンの垂直板が上の一列のフィンの二つの垂直板の間の区域の下方に位置することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項７】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＵ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項８】
請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＳ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項９】
アノード板、カソード板、電解液槽を具え、該電解液槽内に電解液が入れられ、並びに該アノード板に接触する金属空気燃料電池のアノード構造において、該アノード板に複数の貫通する貫通孔が設けられて、これにより電解液とアノード板の接触面積が増されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項１０】
請求項９に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＵ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【請求項１１】
請求項９に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＳ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の金属空気燃料電池の構造に係り、特に、対流用貫通孔とフィン構造を具えた金属空気燃料電池のアノード構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電池の発展上、その種類が極めて多くなり、例えば鉛酸電池、亜鉛マンガン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水化物電池、リチウムイオン電池、リチウム高分子電池、亜鉛空気電池等がある。そのうち亜鉛空気電池は現在ある電解液をベースとする全ての電池システム中でエネルギー密度が最高であり、そのカソード反応は、空気を反応物として使用する。亜鉛と空気中の酸素ガスの反応により酸化亜鉛を生成しエネルギーを放出し、化学エネルギーを電気エネルギーの形式で放出する。
【０００３】
図１は典型的な空気電池の構造立体図であり、それは、板状の亜鉛燃料板１’、及びカソード板２を具え、該亜鉛燃料板１’はアノードとされ、並びに亜鉛空気電池の燃料とされる。該亜鉛空気電池は空気３中の酸素を水素原子の減極剤とし、空気３がカソード板２の側面より該亜鉛空気電池中に送り込まれる。該亜鉛燃料板１’は一般に電解液を充満した電池容器中に置かれる。この形式の電池はカートリッジ交換式の亜鉛燃料板及び電解液により再生できる。該亜鉛燃料板１’及びカソード板２の適当な位置よりそれぞれ連接凸片１０、２０が凸伸し、リード線を連接するのに供される。
【０００４】
亜鉛空気電池構造中にあって、酸素ガスと亜鉛燃料板の接触面積の大きさは全体の亜鉛空気電池の性能に影響を与える。しかし、現在の亜鉛空気電池の技術は、反応速度と反応完全性を高めて、亜鉛空気電池の性能を更に良好とするために多くの改善すべき点がある。
【０００５】
さらに、一般に亜鉛空気電池のパワー密度は比較的低く、これにより大量の電力供給を必要とする場合に、供給電力不足の問題を形成しやすい。ゆえに、いかに亜鉛空気電池のパワー密度を向上するかが、実際の応用時の極めて重要な一つの課題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これにより、前述の一般の金属空気燃料電池の欠点を鑑み、本発明の主要な目的は、金属空気燃料電池の構造を改良し、電池の反応速度及び反応完全性を高めることにある。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、フィン構造を具えた金属空気燃料電池のアノード構造を提供し、そのアノード板を、複数の側壁面より凸伸するフィンを具えたものとなし、これによりアノード板と電解液間の接触面積を増加することにある。
【０００８】
本発明のさらに一つの目的は、対流用貫通孔を具えた金属空気燃料電池の構造を提供し、金属空気燃料電池のアノード構造に複数の貫通する貫通孔を設けて、アノード板両側の電解液が対流するようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、アノード板、カソード板、電解液槽を具え、該電解液槽内に電解液が入れられ、並びに該アノード板に接触する金属空気燃料電池のアノード構造において、該アノード板の少なくとも一側にフィン構造が凸伸形成され、これにより電解液とアノード板の接触面積が増加したことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、フィン構造が、アノード板の一側に凸伸形成された複数のフィン、及び該アノード板に形成された複数の貫通区を具えたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板が波状を呈し、該波状のアノード板の少なくとも一側にフィン構造が凸伸形成されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板が、集電片、反応層、該集電片と反応層の間に介在する反応補助層を具え、これら三層が重ね合わされて複合サンドイッチ構造を形成したことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板のフィン構造が複数列の凸伸するフィンを具え、同一水平列の複数のフィン間に間隔があり、各一つのフィンが垂直板と、二つの水平板を具え、並びに該二つの水平板の間のアノード板に貫通区が形成されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項６の発明は、請求項５に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、上下の二つの隣り合うフィン列がある距離移動させられて、下の一列のフィンの垂直板が上の一列のフィンの二つの垂直板の間の区域の下方に位置することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＵ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項８の発明は、請求項１に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＳ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項９の発明は、アノード板、カソード板、電解液槽を具え、該電解液槽内に電解液が入れられ、並びに該アノード板に接触する金属空気燃料電池のアノード構造において、該アノード板に複数の貫通する貫通孔が設けられて、これにより電解液とアノード板の接触面積が増されたことを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項１０の発明は、請求項９に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＵ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
請求項１１の発明は、請求項９に記載の金属空気燃料電池のアノード構造において、アノード板がＳ形板状構造を呈することを特徴とする、金属空気燃料電池のアノード構造としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明のアノード板１の断面図である。該アノード板１は集電片１１、反応補助層１２、反応層１３を具えている。該集電片１１は銅、銀などの金属材料で形成される。反応補助層１２はアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、鉄等を含む金属材料で形成される。該反応層１３は亜鉛、アルミニウム、鉄、或いはマグネシウムを含む金属材料で形成される。該反応補助層１２は集電片１１と反応層１３の間に位置し、三者が複合サンドイッチ構造を形成し、且つ該サンドイッチ構造がさらにフィン構造４を形成している。
【００１１】
図３は本発明の第１実施例のアノード板の立体構造を示す。図４は図３のＡ−Ａ断面図である。本発明の第１実施例のアノード板１ａの構造は、アノード板１ａの一側に、凸伸形成された複数のフィン４ａが配列され、並びに該アノード板１ａに複数の貫通区４３が形成されている。該フィン４ａはパンチプレス、射出成形或いはモールディングの方式で形成される。
【００１２】
本発明の好ましい実施例では、各一つのフィン４ａがほぼ水平方向を呈する水平板４１を具え、並びに該水平板４１の末端部分に、下向きに傾斜するか或いは折り曲げられた開放端部４２が形成されている。
【００１３】
図５は本発明の第２実施例のアノード板の立体構造を示す。この実施例のアノード板１ｂ構造中、アノード板１ｂの一側に、凸伸形成された複数のフィン４ｂが配列されている。この実施例では、各一つのフィン４ｂがほぼ水平方向を呈する水平板４４を具え、且つ該水平板４４が三角形の形状を呈し、該水平板４４の末端部分に、下向きに傾斜するか或いは折り曲げられた開放端部４５が形成されている。このほか、アノード板１に複数の三角形の貫通区４６が形成されている。
【００１４】
前述のアノード板構造は集電片１１、反応補助層１２、反応層１３と結合された後、さらにこの複合サンドイッチ構造にフィン構造が形成される。本発明は直接先にフィン構造を集電片１１、反応補助層１２、反応層１３に形成した後、さらに三者を重ね合わせてなる。
【００１５】
図６は本発明の第３実施例のアノード板立体構造を示す。この実施例のアノード板１ｃ構造は、波状構造を呈する。アノード板１ｃの一側には先の実施例と同様に凸伸形成された複数のフィン４ｂが配列されている。この実施例では、各一つのフィン４ｃがほぼ水平方向を呈する水平板４７を具え、且つ該水平板４７の末端部分に下向きに傾斜するか折り曲げられた開放端部４８が形成されている。このほか、アノード板１ｃに複数の貫通区４９が形成されている。
【００１６】
図７は本発明の第４実施例のアノード板立体構造を示す。この実施例では図６に示される実施例のアノード板１ｃを使用し、並びに一つの集電片５１を結合している。組立完成後、アノード板の各フィン間の空隙に電池電解液が充満され、該アノード板と電解液の反応面積を増加する。実際の応用時に、更に高いパワーを達成するために、多片のアノード板を並列設置し、並びにその間に間隙を形成することが可能である。
【００１７】
図８は本発明の第５実施例のアノード板立体構造を示す。この実施例は図６に示される実施例と相似であるが、アノード板１ｄに複数列のフィン構造４ｄが形成され、同一水平列の数個のフィン間に間隔がある。各一つのフィンは、垂直板６１、及び二つの水平板６２、６３を具え、並びに二つの水平板６２、６３の間のアノード板に貫通区６４が形成されている。図９は図８のＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
図１０は本発明の第６実施例のアノード板立体構造を示す。この実施例は図８に示される実施例と相似であり、アノード板１ｅに同様に、複数列のフィン構造４ｅが形成され、同一水平列の数個のフィン間に間隔がある。ただし上下の隣り合う列のフィン列はある距離移動させられ、下の一列のフィンの垂直板がちょうど上の一列のフィンの二つの垂直板の間のエリアの下方に位置するか、或いはあるセクションが重なるように形成されている。
【００１９】
図１１は本発明の第７実施例のアノード板立体構造を示す。アノード板１ｆには複数の貫通する貫通孔７１が設けられ、該貫通孔７１が方形、矩形或いは円形とされる。複数のアノード板１ｆが金属空気燃料電池の電解液槽中に置かれる時、該貫通孔により電池内の電解液が対流し、該アノード板による阻止を受けず、ゆえに電解液とアノード板間の反応が増強される。
【００２０】
図１２は本発明の第８実施例のアノード板立体構造を示し、図１１の第７実施例と類似であり、アノード板１ｇに複数の貫通する貫通孔８１が設けられている。その違いは該アノード板１ｇがＵ形構造に形成されていることにある。
【００２１】
図１３は本発明の第９実施例のアノード板立体構造を示し、図１２の第８実施例と類似であり、アノード板１ｈに複数の貫通する貫通孔８２が設けられている。その違いは該アノード板１ｈがダブルＵ形或いはＳ形状の構造に形成されていることにある。
【００２２】
【発明の効果】
以上の構造設計により、本発明の金属空気燃料電池のフィン式アノード構造は、電池が反応を進行する時、貫通孔及びフィン式のアノード構造により、亜鉛燃料板と電池電解液間の接触面積を増加し、金属空気燃料電池の反応速度と反応完全性を高めることができる。
【００２３】
なお、以上の説明は、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知の亜鉛空気電池の構造立体図である。
【図２】本発明のアノード板の断面図である。
【図３】本発明の第１実施例のアノード板の立体構造図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第２実施例のアノード板の立体構造図である。
【図６】本発明の第３実施例のアノード板の立体構造図である。
【図７】本発明の第４実施例のアノード板の立体構造図である。
【図８】本発明の第５実施例のアノード板の立体構造図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第６実施例のアノード板の立体構造図である。
【図１１】本発明の第７実施例のアノード板の立体構造図である。
【図１２】本発明の第８実施例のアノード板の立体構造図である。
【図１３】本発明の第９実施例のアノード板の立体構造図である。
【符号の説明】
１’　亜鉛燃料板
１　アノード板
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ　アノード板
１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ　アノード板
１０　連接凸片
１１　集電片
１２　反応補助層
１３　反応層
２　カソード板
２０　連接凸片
３　電解液槽
４　フィン構造
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ　フィン
４１　水平板
４２　開放端部
４３　貫通区
４４　水平板
４５　開放端部
４６　貫通区
４７　水平板
４８　開放端部
４９　貫通区
５１　集電片
６１　垂直板
６２　水平板
６３　水平板
６４　貫通区
７１　貫通孔
８１　貫通孔
８２　貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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