(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させたことを特徴とする起電力を有する組成物。
【請求項２】
陽極部材と陰極部材間にセパレータを挟んで積層したシート状又はプレート状の電源セルであって、前記陽極部材が酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた起電力のある前記ペースト状組成物をシート状またはプレート状の支持体に塗布した構造になることを特徴とする電源セル。
【請求項３】
陽極部材と陰極部材間にセパレータを挟んで積層したシート状又はプレート状の電源セルであって、前記陽極部材が、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた起電力のある前記ペースト状組成物をシート状またはプレート状の支持体に塗布した構造になり、前記セパレータがイオン交換能を有する吸水部材を含むことをさらに特徴とする電源セル。
【請求項４】
酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた起電力のある前記ペースト状組成物を生成し、この起電力のあるペースト状組成物をシート状またはプレート状支持体に塗布して陽極部材を形成し、この陽極部材にイオン交換能を有するセパレータを介在させて陰極部材を積層し、これにより、リード線を介して陽極部材から陰極部材に電流を通電可能にしたことを特徴とする電源セルの製造方法。
【請求項５】
酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた前記起電力のあるペースト状組成物を生成し、このペースト状組成物をシート状またはプレート状支持体に塗布した陽極部材にイオン交換能を有するセパレータを介在させて陰極部材を積層するとともに、陽極部材と陰極部材間のいずれかの位置に吸水部材を介在させ、これにより、リード線を介して陽極部材から陰極部材に電流を通電可能にするとともに、陽極部材と陰極部材間に介在させたセパレータの含水水分を電解し、得られた水酸イオンを陽極部材に供給して起電力を再生させるようにしたことを特徴とする電源セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応で起電力を発生させた組成物及びこれを使用した電源セルその他の電源ユニット並びにその製造方法に関し、詳細には酸との反応により水素イオンと水酸化物イオン（以下、水酸イオンという）を発生する無機工業薬品をリン酸水溶液と一次反応させた後、クエン酸水溶液と二次反応させることにより起電力を有する組成物を生成し、この組成物を陽極部材に使用し、イオン交換能を有するセパレータを介して陰極部材を積層することにより、電気エネルギーを発生させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電器、あるいは移動体用の電源としては乾電池などの一次電池のほか、充電が可能な蓄電池などの二次電池が日常的に使われている。
【０００３】
一次電池は、１．５Ｖの単一乾電池を使用した場合、その電気エネルギーは外部抵抗５オームで１０時間程度放電できる能力を持っているが、利用分野が拡大している現在の電気機器には充分なエネルギーとはいい難く、また、一度使い切ってしまうと使用できなくなり、環境保全の面から廃棄処分にも困難が伴う。
他方、二次電池は充電により何回でも再生可能であるが、その都度外部から電極間に逆方向の電流を流す必要があり、充電コスト、労力、時間のロスなどの問題がある。
【０００４】
電極での反応に水素イオンと水酸イオンを関与させ、酸化・還元反応により起電力を発生させる電池が、例えば、特開２００５−３４７１９７号公報に開示されている。
この電池は、陰極側の酸性媒体中で水素イオンを発生させ、陽極側の塩基性媒体中で水酸イオンを発生させるものであり、電池内で酸化還元反応を行うため、電池内部に各々のイオン発生反応場を必要とするとともに、少なくとも電池内のいずれかの反応場に過酸化水素などの反応物質を供給する必要がある。
これに対し、化学反応により発生させた水素イオンと水酸イオンのうち、水素イオンを不活性化し、水酸イオンを多く存在させた組成物を予め生成し、この組成物を陽極に使用して起電力を発生させるようにした本件特許出願の電池は、出願人の知る限りでは見当らない。
【特許文献１】特開２００５−３４７１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、従来の一次電池に比較して耐用時間が著しく改善された電源セル等に使用可能な、起電力を有する組成物を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、上記の起電力を有する組成物を陽極に使用して効率のよい電源セルその他の電源ユニットを提供することにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、陽極部材と陰極部材間に積層した吸水材に水分を補給・吸収させることにより、新たな起電力を自己発生的に再生することができる上記の電源セルその他の電源ユニットを提供することにある。
【０００８】
本発明の第４の目的は、上記電源セル及び電源ユニットを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的を達成するために、本発明の起電力を有する組成物は、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記第２の目的を達成するために、本発明の電源セルは、陽極部材と陰極部材間にセパレータを挟んで積層したシート状又はプレート状の電源セルであって、前記陽極部材が、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた前記起電力のあるペースト状組成物をシート状またはプレート状の支持体に塗布した構造になることを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記第３の目的を達成するための他の電源セルは、陽極部材と陰極部材間にセパレータを挟んで積層したシート状又はプレート状の電解セルであって、上記陽極部材が、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた起電力のあるペースト状組成物をシート状またはプレート状の支持体に塗布した構造になり、さらに、前記陽極部材と陰極部材間のいずれかの位置に吸水部材が含有または積層されていることを特徴とする。
【００１２】
前記吸水部材は、前記陽極部材と陰極部材間にセパレータとして積層したイオン交換能を有する吸水シートで構成してもよく、又、陽極部材の片側または両側に給水可能に配設した吸水シートでもよい。
【００１３】
上記第４の目的を達成するために、起電力再生可能な上記電解セルの製造方法は、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた、起電力のあるペースト状組成物を生成し、この起電力のあるペースト状組成物をシート状またはプレート状支持体に塗布して陽極部材を形成し、この陽極部材にイオン交換能を有するセパレータを介在させて陰極部材を積層し、これにより、リード線を介して陽極部材から陰極部材に電流を通電可能にしたことを特徴とする。
【００１４】
又、上記第４の目的を達成するために、起電力再生可能な上記他の電解セルの製造方法は、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムの一種または二種以上の混合物の粉末粒子をリン酸水溶液と一次反応させて、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、結晶構造の空洞内部に前記水素イオンのみを吸着・吸引させた網かご状結晶構造を有するリン酸金属化合物の水溶液を生成し、この一次反応生成物をクエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、この二次反応生成水溶液をアルカリ性に調整して、前記水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを、前記結晶構造の空洞内に吸着させて結晶構造内部の水素イオンを不活性化させた還元力のある化合物の沈殿物を生成し、この還元性化合物の沈殿物を多孔質無機物と混連してペーストに生成してなり、前記反応により生成した水素イオンを不活性化し水酸イオンを指数的に多く含有させた起電力のあるペースト状組成物を生成し、このペースト状組成物をシート状またはプレート状支持体に塗布した陽極部材にイオン交換能を有するセパレータを介在させて陰極部材を積層するとともに、陽極部材と陰極部材間のいずれかの位置に吸水部材を介在させ、これにより、リード線を介して陽極部材から陰極部材に電流を通電可能にするとともに、陽極部材と陰極部材間に介在させたセパレータの含水水分を電解し、得られた水酸イオンを陽極部材に供給して起電力を再生させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による起電力のある組成物は、酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの無機工業薬品とリン酸水溶液を反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、得られたリン酸金属化合物の水溶液を、クエン酸と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、アルカリ性に調整し、リン酸金属化合物の沈殿物の結晶構造空洞内部に水素イオンのみを吸着・吸引させて結晶構造内部の水素イオンを不活性にした還元性組成物に生成し、この還元性組成物を、多孔質の無機物粉末と混練してペースト状にし、水素イオンを不活性にして水酸イオンを指数的に多く存在させてなるので、電解を用いずに起電力が得られ、新規な電源セルの陽極材として利用できる。
【００１６】
本発明による電源セルの陽極部材は、上記のようにして得た起電力のあるペースト状組成物を支持体に塗布した構成になるので、一次反応及び二次反応により生成された水素イオンと水酸イオンのうち、水素イオン（プロトン（Ｈ＋））が不活性化され、指数的に多量の水酸イオンを存在させた構成の陽極部材であるため、効率的に起電力が発生して相対的に大きな電気エネルギーが得られる。
【００１７】
また、本発明の電源セルは、前記陽極部材と陰極部材間に、イオン交換能のある紙あるいは布製のシートを使用するとともに、陽極部材と陰極部材間のセル内の所望位置に吸水部材を水分補給可能に配設しているので、前記化学反応によって生成された電力が消費されて電源セルとして必要な電気エネルギーが不足しても、陽極部材と陰極部材間の前記吸水部材に少量の水を補給して水分２０％程度に加湿することにより、吸水した水分が陽極部材と陰極部材間に残っている電解電圧で水素イオンと水酸イオンに電解され、水酸イオンが陽極部材に集まって新たな起電力が発生する。従って、外部からの電流を必要とすることなく電源セルが自家充電され、少量の水分補給だけで起電力が自己再生される。
【００１８】
複数の前記電源セルを直列または並列に電気的に接続して組み合わせることにより、或は、陽極部材、セパレータをフレキシブルなシートを使用し、陰極部材をアルミ箔などで構成することにより、折りたたみ、折り曲げ可能なコンパクトな電源で大きな電力が得られる。また、有害物質を含まないので廃棄の際も環境汚染のおそれもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に使用される無機工業薬品は、アルカリ類、無機塩類、金属単体、酸化物、硫化物、炭化物のうち、酸と反応して水素イオンと水酸イオンを発生させる無機工業薬品であれば使用可能であるが、安価で反応時の安全性に富むところから、たとえば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化マンガン（ＭｎＯ）などの金属酸化物、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）３）などのアルカリ類、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）などの炭酸塩の一種または二種以上の混合物が適しており、特に、作業性の良さから酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンの一種または二種以上の混合物が最良である。
【００２０】
本発明において、上記の無機工業薬品との一次反応に使用する無機酸としては、リン酸、特にオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）が好適であり、また、二次反応に使用する有機酸としては、クエン酸、酢酸、乳酸等を使用することができるが、作業性の良さから、クエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）が好適である。
【００２１】
本発明における上記無機工業薬品と酸の反応の一例として、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）の粉末あるいは粒子をリン酸水溶液に混合して一次反応させると、
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  Ｈ３ＰＯ４――――→  ＣａＨＰＯ４  ＋  ２H２Ｏ
この反応過程で２（Ｈ＋  ＋  ＯＨ−）の水素イオンと水酸イオンが発生する。
３Ｃａ（ＯＨ）２  ＋  ２Ｈ３ＰＯ４――――→  Ｃａ３ＰＯ４  ＋  ６H２Ｏ
この反応過程で６（Ｈ＋  ＋  ＯＨ−）の水素イオンと水酸イオンが発生する。
さらに反応が進むと――――→  Ｃａ３（ＰＯ４）２  ＋  H２
となり、白濁したリン酸水素カルシウム水溶液が生成される。これをさらにクエン酸水溶液と混合して二次反応させ、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等でアルカリ性に調整すると、水素イオン（Ｈ＋）と水酸イオン（ＯＨ−）を発生させた還元力のあるリン酸金属化合物、すなわち、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）が沈殿物として生成される。
【００２２】
このリン酸水素カルシウムが沈殿物として生成される過程は以下の通りである。
前記のように、まず、水酸化カルシウムの粉末又は粒子をリン酸水溶液と一次反応させると、水素イオンと水酸イオンが発生するとともに、白濁したリン酸水素カルシウム水溶液が生成される。
次いで、前記の白濁したリン酸水素カルシウム水溶液を、クエン酸水溶液と二次反応させて水素イオンと水酸イオンを発生させた後、前記のように水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などを添加するなどの方法でアルカリ性に調整すると、水素イオンと水酸イオンを発生させるとともに、還元力のあるリン酸金属化合物、すなわち、リン酸水素カルシウムが沈殿物として生成される。
上記の一次反応過程で生成される水溶液中のリン酸水素カルシウム及び二次反応によって生成したリン酸金属化合物をアルカリ性に調整して得たリン酸水素カルシウムの沈殿物は、水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさの違いから水素イオンのみを通し、水酸イオンは通さない微細網目の網かご状の結晶構造を有している。このため、一次反応及び二次反応によって生成された水素イオンと水酸イオンのうち、イオンの大きさから、水素イオン、すなわちプロトンのみが前記網かご状結晶構造の空洞内部に吸着・吸収されて閉じ込められるとともに、結晶構造内部に入り込めない水酸イオンは結晶構造の外側に残され、空洞内部の水素イオンは不活性化される。
【００２３】
この沈殿物（リン酸水素カルシウム、及びリン酸カルシウム）にゼオライト、ケイソウ土、活性炭などの多孔質の無機物粉末をブレンドすると、水素イオンを吸着または吸収した前記の結晶構造が多孔質無機物と混連される。かくして、水素イオン（Ｈ＋）を不活性化させ、水酸イオン（ＯＨ−）を指数的に多量に存在させた起電力のあるペースト状の組成物が得られる。
【００２４】
図１に示すように、上記の起電力を持った組成物１のペースト４を所望面積（図１では、４ｃｍ×６ｃｍ）の支持体２の片面（必要により両面）に塗布して本発明による電源セルの陽極部材３を形成する。
前記起電力のある組成物１のペースト４を塗布する支持体２は、紙パルプ、布、不織布などのフレキシブルなシートを用いて折りたたみ又は折り曲げ可能に形成してもよく、またプラスチックなどの固形プレートを使用してもよい。
陽極部材３となる起電力のある組成物１のペースト４の塗布厚は電源の使用目的、電気容量、支持体材質等にもよるが、通常は１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、２ｍｍが良好である。
【００２５】
陽極部材３の組成物ペースト４塗布面に、セパレータ５を挟んでアルミニウム、亜鉛などの箔又は薄板からなる陰極部材６が積層される。
【００２６】
陰極部材６は、厚さが０．１mm〜１ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍ程度のアルミ箔、亜鉛箔などが用いられる。
【００２７】
かくして、図１のように形成した陽極部材３を構成する組成物１のペースト４の塗布面と陰極部材６の間に、前記セパレータ５を挟んで図２のように積層することにより本発明による第1の形態の電源セル７が形成される。
この電源セル７は、陽極部材３、陰極部材６に銅、カーボンなどの電気的なリード線８、９を設け、ＬＥＤ等の電気デバイスに接続して使用するものであるが、本発明の電源セル７は、前記の反応で発生した水素イオンがリン酸金属化合物の結晶構造内部に閉じ込めて不活性化され、陽極部材３に指数的に多量の水酸イオンが存在することにより、相対的に大きな起電力を有している。
ちなみに、本発明の電源セル７は、例えば、４ｃｍ×６ｃｍの単体で、１ボルト、１アンペアの電気エネルギーが得られる。
【００２８】
本発明のさらに好ましい第２の電源セル７は、上記のように構成した電源セル７の陽極部材３と陰極部材６間のセル内所望位置、または、陽極部材３の外側面に、好ましくは、シート状または所定厚の層状の吸水部材１０を配設し、この吸水部材１０に水分を２０％程度補給することにより、前記陽極部材３と陰極部材６間に存在する電位差により吸水部材１０から供給された水が電解されて水酸イオンを発生させ、イオン交換能を持つセパレータ５により陽極部材３に新たな起電力が自己発生的に再生されるようになっている。
陽極部材３と陰極部材６間に吸水部材を介在させる場合のセパレータは、電極間の絶縁性を保持するとともに、水分の電解による電子を通す必要があるところから、電子を通すが、他の基は通さない紙パルプ、布、不織布などのシート隔膜からなる「イオン交換を持つセパレータ」を用いる。これは、電子を通すがショートしないセパレータであることを意味する。
【００２９】
図３及び図４の実施例は、上記第２の電源セル７における給水部材１０の具体的な配置例を示すもので、前記陽極部材３と陰極部材６間に介在させたイオン交換能を有するセパレータ５自体を紙、布、不織布などの吸水性材料で構成し、セパレータ５に水分を補給することにより補給水が陽極部材３と陰極部材６で電解され、発生した水酸イオンが陽極部材３に集まって新たな起電力が自己発生的に再生される。この具体例では、セパレータ５が吸水部材１０を兼ねているのでセパレータ５のシートに陽極部材及び陰極部材からはみ出す吸水片１１を一体に形成し、この吸水片１１に水を補給することによって水を吸い上げ、セパレータ５（吸水部材１０）が水分２０％程度になる構造にしてある。
【００３０】
図５及び図６は、吸水部材１０の他の具体例を示すもので、図５のように、セパレータ５と陰極部材６の間に吸水部材１０を独立に配置し、図６に示すように、支持体２，陽極部材３，セパレータ５，吸水部材１０、陰極部材６を一体に積層して電源セル７を組付けたものである。
【００３１】
吸水部材１０の配設位置は図の具体例に限定されるものではなく、前記のように吸水部材１０に補給した水が陽極部材３と陰極部材６で電解され、発生した水酸イオンで起電力が自己発生される構造であればよい。
【００３２】
この電源セル７は単体で使用することができるが、複数の電源セル７を直列または並列に電気的に接続し、あるいは、大きい面積の電源セルをコンパクトに折り込むことにより、利用目的により各種の電源装置を製造することができ、また、電源セルの組立により電気的に大容量の電源セルあるいは電源ユニットに構成することができる。
実験によれば、４ｃｍ×６ｃｍの電源セル４枚を直列で接続すると、４乃至５ボルトの電圧が得られ、白色ＬＥＤを４〜５Ｖ、２０ｍＡで２００乃至８００時間連続点灯させる電力が得られ、また、６セルを直列にした場合は、６乃至８ボルトの電力が発生し、青色ＬＥＤを２００乃至８００時間点灯維持できる。電源セルの規模、組み合わせをさらに改善して電力を大容量にすることにより５，０００時間程度の点灯維持も可能である。
【実施例１】
【００３３】
１．酸化亜鉛１０ｇ，炭酸カルシウム１ｇにリン酸２０％溶液２０ｍｌ（ミリリットル）を添加すると、一次反応により水素イオンと水酸イオンが発生するとともに、微粒子間に空洞を有する網かご状の結晶構造の物質（リン酸金属化合物）が溶液中に白濁状に生成され，水素イオンがこの結晶構造の空洞内に吸収・吸着された。
２．反応が進行した後、この一次反応生成水溶液にクエン酸１０％溶液２０ｍｌを添加して二次反応を行った。反応が進行すると、空洞内に水素イオンを吸着・吸収した前記結晶構造が白濁分散液として得られた。
この白濁分散液中の網かご状結晶構造は、反応により生成された水素イオンのうち、イオンの大きさから水素イオンのみを内部に通し、水酸イオンは通さない構造である。
３.この白濁分散液に水酸化カリウムと水酸化ナトリウムの２０％混合溶液２０ｍｌを添加してアルカリ性（ｐＨ１１程度）に調整し、溶液中に沈殿組成物を得た。このときのＯＲＰ値（酸化還元値）は−500mVであった。
４．この沈殿組成物を取出してII型ゼオライト、活性炭を合計３０重量％加えてよく練り込み、ペースト状にした。
５．このペースト状組成物２ｇを、４×１２平方センチのシート状支持体に均一に塗布して乾燥させ、リード線を取付けて陽極部材を形成した。
６．他方、同様の面積のアルミ箔（シート）にリード線を取付けて陰極部材を形成した。
７．この陽極部材と陰極部材を、イオン交換能を有する吸水性シートからなるセパレータを介して一体に積層したところ、１Ｖ程度の電位差を有するセルが得られた。
【００３４】
上記のセルを１セルとして５セルを直列で結線すると５〜６Ｖ，１００ｍＡの電流を示す電源ユニットが得られた。
この電源ユニットを３０ｍＡ、４．５Ｖの白色ＬＥＤに接続したところ、点灯時間が約２００時間持続した。
【００３５】
電源が消費されて点灯停止となった後、吸水性シートを水分２０％程度に吸水させたところ、再度点灯し、点灯時間が約１００時間持続した。
水分補給による再点灯は繰り返し実現された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の電源セル及び電源ユニットは、外部電力及び従来の電池を不要にし、さまざまな分野に広く利用できる。
例えば、懐中電灯、電動器具、電動玩具等の移動体電気器具あるいは電飾用に利用した場合はコンパクトで長時間使用可能な電源として使用できる。
【００３７】
また、本発明の電源セルに使用される陽極部材は、乾燥させておけば数年間保全が可能であり、セパレータその他電源セル内の所望位置に吸水部材を配設した場合は、吸水部材に水を補給すると直ちに発電する。したがって、場所を問わず、必要なときにすぐ役立つので、非常用、緊急用あるいは仮設用の電源としても使用できる都ともに、燃料電池にもなりうるのでその利用価値は計り知れない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による電源セルの概略的部材構成図
【図２】図１実施例による電源セルの組付け斜視図
【図３】本発明の他の実施例による電源セルの概略構成図
【図４】図３実施例による電源セルの組付け斜視図
【図５】本発明の他の実施例による電源セルの概略的部材構成図
【図６】図５実施例による電源セルの組付け斜視図
【図７】図５実施例の複数の電源セルを直列に組合わせた電源ユニットの概略構成を示す拡大断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  起電力のある組成物
２  支持体
３  陽極部材
４  起電力のあるペースト
５  セパレータ
６  陰極部材
７  電源セル
８  リード線
９  リード線
１０  吸水部材
１１  吸水片
【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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