(57)【要約】  参照電極は、活物質を構成するペースト（８）と、電解質溶液を含浸させた多孔質材料（９）とを連続して充填させた内部空洞を有するケーシング（１）を備える。銀線（４）の突出端部は、内部空洞（２）の底部でペースト（８）中に埋め込まれている。ペースト（８）は、銀化合物の粉末と、アルカリ電解質溶液とを含んでいる。銀化合物は、電解質溶液の負イオンを含む任意の不溶性の銀塩又は酸化銀である。含浸多孔質材料（９）は、好ましくは、複数のマットセパレータ部片により構成され、閉栓（１０）により機械的に圧縮されており、これにより、内部空洞（２）が閉じられ、多孔質液絡（１１）が形成されている。
2010517032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１）の内部空洞（２）内に、銀化合物の粒子を含む活物質と、電解質溶液を含浸させた多孔質材料とを連続して備え、前記内部空洞（２）の底部に固定された銀線（４）が、前記活物質中に部分的に埋め込まれており、前記内部空洞（２）が、多孔質液絡を形成する閉栓（１０）により閉じられている参照電極であって、
前記銀化合物は、前記電解質溶液の負イオンを含む不溶性の銀塩又は酸化銀であり、
前記活物質は、前記銀化合物の粉末と前記電解質溶液とを含むペースト（８）で形成されており、
前記含浸多孔質材料（９）は、前記閉栓（１０）により機械的に圧縮されていることを特徴とする参照電極。
【請求項２】
前記含浸多孔質材料（９）は、複数のマットセパレータ部片により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の参照電極。
【請求項３】
前記含浸多孔質材料（９）は、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維、又はポリエチレン繊維で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の参照電極。
【請求項４】
前記内部空洞（２）は、内側にねじ山が設けられた開口端（３）を備え、前記開口端（３）は、前記閉栓（１０）の相補形のねじ（１３）でねじ留めされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の参照電極。
【請求項５】
前記銀線（４）の前記埋め込まれた部分は、らせん状に巻かれていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の参照電極。
【請求項６】
前記閉栓（１０）は、多孔質液絡体（１１）を取り囲むプラスチック体（１２）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の参照電極。
【請求項７】
前記多孔質液絡体（１１）は、黒鉛で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電極。
【請求項８】
前記電解質は、アルカリ電解質であり、前記銀化合物は、Ａｇ２Ｏ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、及びＡｇＩの間で選択されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の参照電極。
【請求項９】
前記電解質は、Ｈ２ＳＯ４であり、前記銀化合物は、Ａｇ２ＳＯ４であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の参照電極。
【請求項１０】
前記内部空洞（２）が、内側にねじ山が設けられた開口端（３）を備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の参照電極の製造方法であって、
前記ケーシング（１）の前記内部空洞（２）内で、前記銀線（４）の突出端部のまわりに前記ペースト（８）を堆積させることと、
残りの前記空洞を、前記電解質溶液に浸漬された前記多孔質材料で、前記内側にねじ山が設けられた開口端（３）の２つの端部間に位置する中間部分まで充填することと、
前記含浸マットセパレータ部片を圧縮し、且つ、前記内部空洞（２）を閉じるよう、前記内部空洞（２）の前記開口端に前記閉栓（１０）をねじ留めすることと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記含浸多孔質材料は、前記内部空洞（２）を閉じた後、前記閉栓（１０）により、体積で４〜５％圧縮されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ペースト（８）は、電解質１ミリリットルあたり銀化合物１．６９±０．０５ｇの比で、前記銀化合物粉末を前記電解質溶液と混合することにより得られることを特徴とする請求項１０及び１１のうちの１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれか１項に記載の参照電極を備える電池であって、前記参照電極の前記電解質溶液は、前記電池の電解質溶液と同じであることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングの内部空洞内に、銀化合物の粒子を含む活物質（active material）と、電解質溶液を含浸させた多孔質材料（porous material）とを連続して備え、内部空洞の底部に固定された銀線が、前記活物質中に部分的に埋め込まれており、前記内部空洞が、多孔質液絡（porous liquid junction）を形成する閉栓（closing plug）により閉じられている参照電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
参照電極は一般に、電気化学の実験において電極電位の測定に使用される。参照電極は主に、安定電位を有する電気化学酸化還元対を備え、この場合、電気化学セル（cell）の作用電極の電位は、作用電極と参照電極との間の電圧差として定義される。
【０００３】
既知の参照電極には、例えば、標準水素電極（白金めっき上の酸化還元対Ｈ＋／Ｈ２）、飽和カロメル電極（飽和ＫＣｌ水溶液中のＨｇ／Ｈｇ２Ｃｌ２）、飽和硫酸水銀電極（飽和Ｋ２ＳＯ４水溶液中のＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４）等がある。ただし、標準水素電極については、特別な条件（一定の温度、及び水素ガスで泡立たせること）が必要となるため、実際に使用されることは多くない。
【０００４】
参照電極は、好ましくは電気化学セルと同じ電解質を含み、両者の電解質は、塩橋又は液絡を介して（例えば、多孔質膜を介して）接触している。この塩橋又は液絡は、電解質間のイオン電流は維持するが、電気化学セルから参照電極中へのイオンの拡散は大きく遅延させる（逆も同様）。
【０００５】
アルカリ電解質を有する電気化学セルに実験用に通常使用される参照電極は、ＮａＯＨ又はＫＯＨの電解質を用いた市販の酸化水銀参照電極Ｈｇ／ＨｇＯである。この種類の参照電極の主な欠点は、その高いコスト、大きなサイズ、水銀の使用による環境への危険、及び電極体がガラス製の場合における低い機械的強度である。更には、水銀が室温で液体状態であることが、電極の構造や製造をより複雑にする。
【０００６】
国際特許出願WO-A-2004/019022は、少なくとも１つのセルに恒久的に組み込まれたＡｇ／Ａｇ２ＳＯ４参照電極を有する鉛酸蓄電池（battery）を開示している。この場合、参照電極は、電池の酸濃度及び充電状態を測定するためだけでなく、電池の充電及び／又は放電のプロセスを制御するために使用可能である。重力が、電解質を漏洩させ、これにより、参照電極と鉛酸蓄電池との間の拡散交換（diffusion exchange）が加速され、電極の寿命及び安定性が減少する可能性がある。更には、この参照電極の銀線がかなり長いことで、比較的高いコストになる。
【０００７】
コンクリートの強化用に使用された鋼鉄の腐食速度を監視するための、コンクリート埋設用のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極が、日本特許出願JP-A-06317553に開示されている。このＡｇ／Ａｇ２Ｏ酸化還元対は、アルカリ媒体中の電極電位の測定用の参照電極として適しているように見える。しかしながら、この既知の構造体は電池には適していない。特に、液絡及び電極封止体として、木製栓や、コルク栓や、石膏（gypsum fibrosum）や、モルタルを使用することが、電池組み込み用の参照電極には不適切である。更には、電解質（Ｃａ（ＯＨ）２）も、開示された活物質の組成（Ａｇ及びＡｇ２Ｏの粒子と、カーボンブラックと、水酸化カルシウム飽和溶液を含む吸水ポリマーゲルとの混合物）も、電池の監視用途には適切ではない。より詳細には、水酸化カルシウムの低い可溶性、及び電解質のゲル化が、現在市販されている参照電極と比較して、大幅な参照電極抵抗の増加につながるであろう。
【０００８】
日本特許出願JP-A-59154350では、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極が、銀表面の酸化により形成され、液絡は使用されない。即ち、この電極は、実際には疑似参照電極（pseudo-reference electrode）を構成し、その電位は、電解質の組成及び濃度の変化に強く依存する。
【０００９】
低コストの参照電極を使用できることは、蓄電池（ニッケル−カドミウム、ニッケル−金属水素化物、ニッケル−亜鉛）及びアルカリ燃料電池（例えば、燃料材料としてＮａＢＨ４を用いる）において非常に重要である。このような電気化学的電源は、様々な応用分野、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車において、光起電力貯蔵システム、バックアップ・エネルギー・システム等として使用可能である。これらの応用分野で必要とされるセルの大きなアレイは、電池への高い投資コストをもたらす。従って、これらのエネルギー貯蔵システムの持続時間（duration）及び保守の面での要件は、極めて高い。組み込み参照電極を、これらの電池内で、これらの電池の正極板及び負極板上の電気化学プロセス用のセンサ及び制御ツールとして、充電時や、放電時や、フローティング時や、開回路時に使用することで、貯蔵システムの耐久性及び効率を向上させることができる。加えて、組み込み参照電極は、アルカリセル及びアルカリ電池の充電状態（ＳＯＣ）及び健康状態（ＳＯＨ）や、アルカリ燃料電池の健康状態を評価するためのより正確な方法を開発するのに使用可能であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、電気化学の実験における電極電位の測定用だけでなく、蓄電池及び燃料電池内に恒久的に組み込むのに適した、低コストの参照電極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲により達成され、より詳細には、前記銀化合物が、前記電解質溶液の負イオンを含む不溶性の銀塩又は酸化銀であり、前記活物質が、前記銀化合物の粉末と前記電解質溶液とを含むペーストで形成され、前記含浸多孔質材料が、前記閉栓により機械的に圧縮されることにより達成される。
【００１２】
本発明の別の目的は、このような参照電極の製造方法、及びこのような参照電極を備える電池を提供することである。
【００１３】
その他の利点及び特徴は、専ら非限定的な例として与えられ、且つ、添付の図面に示されている、本発明の特定の実施形態についての以下の説明からより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る参照電極の中空体を示す断面図である。
【図２】本発明に係る参照電極の閉栓の特定の実施形態を示す上面図である。
【図３】本発明に係る参照電極の閉栓の特定の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る組み立てられた参照電極の特定の一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る組み立てられた参照電極の特定の一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極と、既知のＡｇ／Ａｇ２ＳＯ４参照電極及びＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極の、電気化学モジュールのインピーダンススペクトル（ボード線図）、即ち、周波数に対するインピーダンスを示したグラフである。
【図７】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極と、既知のＡｇ／Ａｇ２ＳＯ４参照電極及びＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極の、電気化学モジュールのインピーダンススペクトル（ボード線図）、即ち、周波数に対する位相角を示したグラフである。
【図８】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて、走査速度５０ｍＶ／ｓで測定された、１ＭのＮａＯＨ中におけるＰｂのサイクリックボルタモグラムを示す。
【図９】既知のＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極を用いて、走査速度５０ｍＶ／ｓで測定された、１ＭのＮａＯＨ中におけるＰｂのサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１０】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極と、既知のＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極とを用いてそれぞれ測定された、５ＭのＮａＯＨ中に開回路電位で浸されたＰｂ電極の電気化学インピーダンススペクトル（ボード線図）を示す。
【図１１】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極と、既知のＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極とを用いてそれぞれ測定された、５ＭのＮａＯＨ中に開回路電位で浸されたＰｂ電極の電気化学インピーダンススペクトル（ボード線図）を示す。
【図１２】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて測定された、１．６Ａｈのニッケル−カドミウム蓄電池の１充電／放電サイクルの間の、正電極電位（曲線Ａ）及び負電極電位（曲線Ｂ）の変化を示したグラフである。
【図１３】図１２と同じ条件で、セル電圧（曲線Ｃ）と、正電極電位と負電極電位との差（曲線Ｄ）と、電流（曲線Ｅ）をそれぞれ、時間に対して示したグラフである。
【図１４】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて測定された、１．６Ａｈのニッケル−カドミウム蓄電池と、その正電極及び負電極と、半電池インピーダンスデータから計算された実インピーダンス（net impedance）の、電気化学インピーダンススペクトル（ボード線図）を示す。
【図１５】本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて測定された、１．６Ａｈのニッケル−カドミウム蓄電池と、その正電極及び負電極と、半電池インピーダンスデータから計算された実インピーダンス（net impedance）の、電気化学インピーダンススペクトル（ボード線図）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図４、及び図５に示すように、参照電極は、内部空洞２を有するケーシング１を備え、内部空洞２は、内側にねじ山が設けられた開口端（open end）３を有する。ケーシング１は、好ましくは、任意の熱可塑性ポリマー材料で形成され、当該ポリマー材料は、高濃度の電解質溶液（例えば、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極に関しては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、又はＬｉＯＨ等のアルカリ水溶液）中で化学的且つ物理的に耐性があり、且つ、銀化合物（Ａｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極に関しては、Ａｇ２Ｏ）の分解をもたらす光化学反応を防止するよう不透明であることが好ましい。適切なポリマーとなり得るのは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ＡＢＳ、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等である。ケーシング１の外側の輪郭は、参照電極の将来の用途の仕様に応じて、円筒形又は角柱形とすることができる。内部空洞２は、好ましくは円筒状である。
【００１６】
内部空洞２の底部（閉口端(closed end)）に固定された銀線４は、内部空洞２中に突き出ている。図１及び図４では、銀線４の第１の端部が、ケーシング１内に埋め込まれており、ケーシング内で閉口端（図１及び図４では上端）の所に位置する接点６において、プラスチックで被覆された接続ケーブル５に接続されている。
【００１７】
図５に示す一代替実施形態では、銀線４の第１の端部は、ケーシング１の閉口端に対応する外側凹部（outer recess）内に配置された電気コネクタ７に、接点６において接続されている。電気コネクタ７は、例えばＢＮＣ、ＰＩＮ、バナナジャック、スクリューキャップ、ステレオジャック等、既知のどのような種類のものでもよい。
【００１８】
銀線４の第１の端部は、好ましくは、ケーシングの成型時に、ポリマーの溶解及び成型用の既知の対応する金型（matrix）及び機械を用いて、ポリマーケーシング１中に挿入される。
【００１９】
次いで、ケーシング１の内部空洞２は、好ましくは、銀線４を覆うように高濃度のＨＮＯ３（５０重量％）溶液で充填される。硝酸は、銀線４の表面を化学的に清浄にするために、内部空洞２に１０分間入れたままにしておく。次いで、内部空洞２は、蒸留水又は脱塩水で洗浄される。洗浄後、内部空間は、圧縮空気で急速に乾燥してもよいし、乾燥炉内でよりゆっくりと（例えば、空気雰囲気中において６０℃で４時間）乾燥してもよい。
【００２０】
次いで、図４及び図５に示すように、内部空洞２は、活物質、好ましくは、ペースト８で部分的に充填され、銀線４の突出部分が埋め込まれる。好ましい一実施形態では、ペースト８は、粉末状の銀化合物（例えば、Ａｇ２Ｏ粉末）と適切な電解質溶液とを以下の比率で混合することで調製される。
ｍ（銀化合物）／Ｖ（電解質）＝  １．６９±０．０５ｇ／ｍｌ
【００２１】
銀化合物は、関連する電解質溶液の負イオンを含むどのような不溶性の銀塩又は酸化銀でもよい。
【００２２】
同様な粘度を有するペーストを、濃度及び組成が異なる別の電解質を用いて調製してもよい。
【００２３】
ペーストは、注射器型の装置を用いて、内部空洞２の底部の上に堆積させてよい。ペーストは、内部空洞のうち、銀線４が配置されている空間全体を満たす必要があり、それにより、銀の全表面を使用することが可能になる。使用するペースト８の量、及び参照電極の長さを最小にするよう、銀線４の突出部分は、好ましくは、図１、図４、及び図５に示すように、らせん状に巻かれる。
【００２４】
次いで、図４及び図５に示すように、残りの空洞が、電解質溶液を含浸させた多孔質材料９で充填される。その結果、電解質は、多孔質材料９内への吸収により、内部空洞２のこの部分に固定（immobilize）される。
【００２５】
多孔質材料９は、柔軟な多孔質材料であり、好ましくは、密閉ニッケル−カドミウム蓄電池や密閉ニッケル−金属水素化物蓄電池を製造する際に一般的に使用されるマットセパレータ材料（mat separator material）の形に切断された、複数の部片（piece）により構成される。吸収性のマットセパレータは、好ましくは、長さ２〜３ｍｍ及び幅０．５〜１ｍｍの部片に切断される。次いで、部片の材料は、電解質溶液に浸漬（soak）され、内部空洞２は、ケーシングの、内側にねじ山が設けられた開口端３の２つの端部間に位置する中間部分（intermediate section）まで、即ち、ねじ山が設けられた開口端３の内側エッジ（internal edge）のわずかに上まで、含浸部片で充填される。
【００２６】
また、多孔質材料９は、繊維、例えば、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維、又はポリエチレン繊維で形成されていてもよい。
【００２７】
次いで、後に詳細に説明する閉栓１０が、内部空洞２の開口端にねじ留めされ、これにより、含浸多孔質材料（impregnated porous material）が圧縮され、内部空洞２が閉じられる。内部空洞２内に最初に入れ込む含浸多孔質材料９の量は、閉栓により加えられる力により、多孔質材料の体積が４〜５％減少するほどの量とする。例えば、含浸多孔質材料９で充填された内部空洞の長さが、組み立ての済んだ参照電極内において、即ち、閉接合栓（closing junction plug）１０により閉じられた後において、５０ｍｍになる場合、この長さは、閉接合栓１０の取り付け前には、約５２．５ｍｍとする必要がある。こうして、参照電極内部における含浸多孔質材料９の機械的圧縮により、電極内部のオーム接点の長期安定性が確保されることになる。吸収性マットセパレータ材料を使用することで、この機械的圧縮を、少なくとも同じセパレータ材料を使用する蓄電池の寿命の間は保持することが可能となる。
【００２８】
閉接合栓１０は、参照電極の電解質と当該参照電極が配置されたセル又は電池の電解質との間の液絡を形成する多孔質液絡体１１を備える。そのため、含浸多孔質材料の機械的圧縮により、更に、閉接合栓１０の多孔質材料と、含浸多孔質材料９の固定された電解質と、活物質を構成するペースト８と、銀線４の表面との間の連続的な高伝導性イオン結合が確保される。この圧縮によれば更に、機械的振動が多く発生するシステム（例えば、ハイブリッド自動車及び電気自動車の応用分野）における電極品質不良が防止される。
【００２９】
組み立て後、参照電極は、好ましくは、その電位を安定化させるために、参照電極内に使用された電解質溶液と同じ電解質溶液中に４８時間入れられる。
【００３０】
図２及び図３に示すように、閉栓１０は、好ましくは、多孔質液絡体１１を取り囲む（例えばポリマーの）プラスチック体１２を備える。多孔質液絡体１１は、好ましくは、プラスチック体１２の成型時に、ポリマーの溶解及び成型用の既知の対応する金型及び機械を用いて、プラスチック体１２中に挿入される。ケーシング１と同様、プラスチック体１２は、好ましくは、任意の熱可塑性ポリマー材料で形成され、当該ポリマー材料は、高濃度の電解質溶液（例えば、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極に関しては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、及びＬｉＯＨ、また、Ａｇ／Ａｇ２ＳＯ４参照電極に関しては、Ｈ２ＳＯ４）中で化学的且つ物理的に耐性があることが好ましい。多孔質液絡体１１は、電解質溶液中で耐性がある別の材料でできていてもよい。適切な材料は、例えば、多孔質のセラミックス、多孔質のバイコール（Corning Glassの登録商標）、塩基耐性多孔質のガラスであり、また、好ましくは、黒鉛である。黒鉛は、その高い多孔度と共に、その入手可能性、低コスト、及び良好なイオン伝導度を考慮すると、特に適切である。黒鉛を使用することで、多孔質材料９内に固定された電解質が重力により漏洩することが防止され、参照電極と電池との間の拡散交換時間が著しく増加し、その結果、参照電極の寿命及び安定性が向上する。
【００３１】
図２から図５に示すように、閉栓１０の多孔質液絡体１１は、好ましくは、プラスチック体１２で取り囲まれた円筒形の貫通体（cylindrical through body）である。提示した実施形態では、閉栓１０は、大きな頭部（head）（図３では下部）と、雄ねじ１３を有する細い突出部（shank）（図３では上部）とを備え、この突出部は、ケーシング１の、内側にねじ山が設けられた相補形の開口端３と協同して、ねじ接続部１４を形成する（図４及び図５）。電解質溶液に対して耐性がある柔軟な材料で形成されたプラスチック・オー・リング１５が、好ましくは、参照電極の内部空洞２を電気化学セル環境に対して封止するために、突出部の周囲に、頭部に近接して配置される。
【００３２】
閉栓１０の頭部は、異なる外側輪郭を有することができる。これは例えば、円形、六角形等でよい。閉栓１０の両面（内部空間２の方の表面、電気化学セルの方の表面）は、平坦でもよいし、円錐形状を有していてもよい。閉栓１０の長さは、電極のオーム抵抗がこの長さに正比例するので、好ましくは１０ｍｍ未満である。多孔質液絡体１１の直径は、例えば０．３から５ｍｍの間に含まれる。参照電極のオーム抵抗が多孔質液絡体１１の直径の二乗に反比例するので、この直径は、可能な限り大きくするべきである。多孔質液絡体１１の直径の最適値は、それが黒鉛で形成されている場合、約２ｍｍ±０．５ｍｍである。小型参照電極では、多孔質液絡体１１の直径は、０．３から０．５ｍｍの間に含まれるようにしてもよい。
【００３３】
本発明は、酸化還元対としてのＡｇ／Ａｇ２Ｏを、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、又はＬｉＯＨをベースとするアルカリ電解質溶液と共に使用することに限定されない。より具体的には、以下の酸化還元対、及び関連する電解質を使用することも可能である。
・Ａｇ／ＡｇＣｌを、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ２、又はＨＣｌの水溶液電解質と共に使用する。
・Ａｇ／ＡｇＢｒを、ＫＢｒ、ＮａＢｒ、ＬｉＢｒ、ＣａＢｒ２、又はＨＢｒの水溶液電解質と共に使用する。
・Ａｇ／ＡｇＩを、ＫＩ、ＮａＩ、ＬｉＩ、ＣａＩ２、又はＨＩの水溶液電解質と共に使用する。
・Ａｇ／Ａｇ２ＳＯ４を、電解質としてのＨ２ＳＯ４と共に使用する。
【００３４】
図６から図１５は、本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極の電気的特性が、意図された用途によく適していることを示している。
【００３５】
より具体的には、図６及び図７は、黒鉛接合部（長さ６ｍｍ、直径２ｍｍ）を有する本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ／５ＭのＮａＯＨ参照電極の電気化学インピーダンススペクトル（ＥＩＳ）と、既知のＡｇ／Ａｇ２ＳＯ４／５ＭのＨ２ＳＯ４参照電極及びＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４／５ＭのＨ２ＳＯ４参照電極の電気化学インピーダンススペクトルとの間に、顕著な差異がないことを示している。測定は、５ＭのＮａＯＨ中の３電極電気化学セル内で、Ｐｔメッシュ対電極を使用して開回路で、上述の異なる参照電極について行った。すべての場合で、参照電極のインピーダンスの値は、非常に広い周波数領域、即ち、２Ｈｚから５０ｋＨｚにおいて２．５ｋΩ以下である。これは、参照電極の低いオーム抵抗が電気化学測定のより高い雑音余裕度になるので、重要である。参照電極抵抗は、主として多孔質液絡によるものであり、液絡として黒鉛を使用することにより、非常に効果的な費用対性能比が得られる。
【００３６】
図８及び図９のサイクリックボルタモグラムは、本発明の参照電極を用いた測定と、既知の参照電極を用いた測定とで、測定時のノイズレベルの差がないことを示しており、そのため、本発明の参照電極は、電気化学サイクリックボルタンメトリ測定に適している。走査範囲は、図８では−１５００〜−７００ｍＶであり、図９では−１７５５〜−９５５ｍＶであり、２つの電極の間の２５５ｍＶの電位差は、予め決められている。両ボルタモグラムの間の一致はほぼ全面的であり、アノードピークの幅のわずかな差は、おそらく、あまり良好ではないＰｂ電極の再現精度によるものである。
【００３７】
図１０及び図１１は、５ＭのＮａＯＨ中に開回路電位で浸されたＰｂ電極の、本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて測定された電気化学インピーダンススペクトル（ＥＩＳ）と、市販のＨｇ／Ｈｇ２ＳＯ４参照電極を用いて測定された電気化学インピーダンススペクトルとの間に、顕著な差異がないことを示している。両スペクトルにはノイズがない。従って、本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極は、精密な電気化学インピーダンススペクトロスコピー測定に適している。
【００３８】
本発明の低コスト参照電極は、電池監視用に、少なくとも１つのセルを含む電池内や、燃料電池（fuel cell）内に恒久的に組み込んでもよい。その場合、参照電極の電解質溶液と、電池又は燃料電池の電解質溶液は、同一にする。
【００３９】
一例として、図１２は、使用期間の終わりに５ＭのＮａＯＨで充満した、１．６ＡｈのＮｉ−Ｃｄのらせん状に巻かれた蓄電池、の１充電／放電サイクルの間に、本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて測定した正電極電位及び負電極電位の変化を示している。図１３は、電流（曲線Ｅ）、測定セル電圧、及び計算セル電圧をそれぞれ示しており、この計算セル電圧は、同じＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極に対して独立して測定された正電極電位と負電極電位との間の差を計算することで得られた。測定及び計算された両電圧の曲線Ｃと曲線Ｄは完全に一致し、これにより、本発明の参照電極が、蓄電池の半電池電位（half-cell potential）の監視及び調整用に、蓄電池内に恒久的に組み込むのに適していることが示されている。
【００４０】
本発明の参照電極を用いて、蓄電池の正極板又は負極板の部分インピーダンスを測定することもまた可能である。図１４及び図１５に示された、上述の１．６ＡｈのＮｉ−Ｃｄ蓄電池の電気化学インピーダンススペクトルはそれぞれ、本発明のＡｇ／Ａｇ２Ｏ参照電極を用いて、２４時間の休止期間後に開回路条件で計算され測定された。計算電池インピーダンスは、以下の関係を用いて得られた。
Ｚ’ｃｅｌｌ＝Ｚ’ｐｏｓ＋Ｚ’ｎｅｇ（インピーダンスの実部）
Ｚ’’ｃｅｌｌ＝Ｚ’’ｐｏｓ＋Ｚ’’ｎｅｇ（インピーダンスの虚部）
【００４１】
即ち、正極板と負極板は、直列に接続されると考えられる。結果として、ノイズがなくなり、両タイプの電池インピーダンススペクトルがよく一致することになる。
【００４２】
本発明の参照電極の蓄電池内への組み込みは、この参照電極を、セルの上部又は側壁部に設けることで行ってもよいし、弁調整セル（valve-regulated cell）ではセルの弁栓内に設けることで行ってもよいし、フラデッドセル（flooded cell）の場合にはセルのキャップ内に設けることで行ってもよい。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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