(57)【要約】【課題】金属空気電池システムと金属空気電池の制御方法において、負極のアルカリ溶液中に炭酸塩が析出するのを抑制すること。【解決手段】空気が供給される空気極５と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極３と、空気極５と負極３との間に設けられたアニオン交換膜４とを備えた金属空気電池１と、金属空気電池１から排出される空気中の二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定部１１と、二酸化炭素測定部１１で測定された二酸化炭素の濃度が規定濃度よりも高いときに金属空気電池１を充電し、濃度が前記規定濃度以下のときに金属空気電池１を充放電可能とする制御部２０Ｂとを有する金属空気電池システムによる。【選択図】図３
2012216310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池と、
前記金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定部と、
前記二酸化炭素測定部で測定された二酸化炭素の前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とする制御部と、
を有することを特徴とする金属空気電池システム。
【請求項２】
前記金属空気電池の内部抵抗値を測定する抵抗測定部を更に有し、
前記制御部は、前記抵抗測定部で測定された前記内部抵抗値が規定抵抗値よりも大きいときに前記金属空気電池を充電し、前記内部抵抗値が前記規定抵抗値以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とすることを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池システム。
【請求項３】
蓄電池を更に有し、
前記金属空気電池の前記充電を前記蓄電池で行うことを特徴とする請求項１に記載の金属空気電池システム。
【請求項４】
前記空気極に供給する前記空気中の二酸化炭素を低減する処理部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の金属空気電池システム。
【請求項５】
空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定し、
前記前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、
前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とすることを特徴とする金属空気電池の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属空気電池システム及び金属空気電池の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石エネルギの枯渇問題や温室効果ガスによる地球温暖化に対処するため、太陽光発電や風力発電のように自然エネルギを利用した発電システムや電気自動車が普及しつつある。
【０００３】
そのような発電システムでは出力電圧が変動するという問題があり、また、電気自動車では航続距離に限界がある。
【０００４】
これらの問題を解決するため、リチウムイオン電池等の既存の蓄電池よりも高性能な蓄電池を開発して、その蓄電池に発電システムで得られた電力を蓄電して出力電圧の変動を平準化したり、電気自動車の航続距離を延ばす試みがなされている。
【０００５】
高性能な蓄電池としては金属空気電池がある。金属空気電池では、空気中の酸素を正極活物質として使用するため正極活物質を保持する必要がなく、その分だけ電池内部に負極活物質を多く搭載でき、電池のエネルギ密度を高めることができる。
【０００６】
また、金属空気電池では、電解質として塩基性電解液が利用される。塩基性電解液を利用する場合、負極金属であるZnが比較的安定するため電池性能が向上するのに加え、正極触媒や構成部品に非金属材料や非カーボン材料を使用することができるため、金属空気電池のコスト低減を図ることができる。
【０００７】
但し、このように塩基性電解液を利用する金属空気電池では、空気に含まれる二酸化炭素によってその性能が著しく低下する。これは、空気中の二酸化炭素が塩基性電解液と反応して析出した炭酸塩が沈殿し、その炭酸塩が電池内部に蓄積することで電池内部に目詰まりが生じ、これにより金属空気電池の充放電反応が阻害されるためである。
【０００８】
このような炭酸塩による性能劣化を防止するため、塩基性電解液としてアニオン交換膜を用いた金属空気電池が提案されている。
【０００９】
この金属空気電池を燃料電池として使用すれば、大気中の二酸化炭素がアニオン交換膜に吸収されたときに生成するHCO3-が放電反応時に二酸化炭素として負極側に放出され、負極側に供給される水素等の燃料と共にその二酸化炭素を外部に放出することができる。このような二酸化炭素の再放出動作を以下ではセルフパージと呼ぶ。
【００１０】
そして、そのセルフパージによってアニオン交換膜中のHCO3-を低減でき、アニオン交換膜を新鮮な状態にリフレッシュすることができる。
【００１１】
しかしながら、アルカリ溶液にZn等の金属を含有させてなる負極を使用する金属空気電池では、上記のように燃料と共に二酸化炭素を外部に放出させるということができず、負極のアルカリ溶液に二酸化炭素が吸収されてしまう。こうなると、アルカリ溶液中に炭酸塩が析出し、金属空気電池の充放電動作が阻害されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−２４４９６２号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Latifah A. Adams et al., "A carbon dioxide tolerant aqueous-electrolyte-free anion-exchange membrane alkaline fuel cell", Chemical Science, Chemistry Papers, 1, 79-81 (2008)
【非特許文献２】Naoko Fujiwara et al., "Reversible air electrodes integrated with an anion-exchange membrane for secondary air batteries", Journal of Power Sources, 196, 808-813 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
金属空気電池システムと金属空気電池の制御方法において、負極のアルカリ溶液中に炭酸塩が析出するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下の開示の一観点によれば、空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池と、前記金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定部と、前記二酸化炭素測定部で測定された二酸化炭素の前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とする制御部とを有する金属空気電池システムが提供される。
【００１６】
また、その開示の他の観点によれば、空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定し、前記前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とする金属空気電池の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以下の開示によれば、金属空気電池から排出される二酸化炭素の濃度が規定濃度よりも高いときに金属空気電池を充電する。その二酸化炭素の濃度は、アニオン交換膜に含まれている炭酸水素イオンの量を反映し、その炭酸水素イオンは放電時の負極中に炭酸塩が沈殿する原因となる。よって、上記のように二酸化炭素の濃度を判断して充電を行えば、金属空気電池の負極中に炭酸塩が沈殿するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、アルカリ型の金属空気電池の断面図である。
【図２】図２は、二酸化炭素を考慮した場合の金属空気電池１の模式図である。
【図３】図３は、本実施形態の原理について説明するための模式図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る金属空気電池システムの構成図である。
【図５】図５は、制御部の処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本願発明者が行った調査で得られたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本実施形態の説明に先立ち、本実施形態の基礎となる予備的事項について説明する。
【００２０】
図１は、アルカリ型の金属空気電池の断面図である。
【００２１】
金属空気電池１は容器２を有しており、その容器２には、外部の空気Aを吸気するための吸気孔２ａとその空気A排気するための排気孔２ｂが設けられる。
【００２２】
容器２の内部には、負極３、アニオン交換膜４、及び空気極５がこの順に設けられる。
【００２３】
このうち、負極３はKOH水溶液等のアルカリ溶液に金属亜鉛を含有させてなる。一方、空気極５の材料としては、Pb2Ru2O6.5等のパイロクロア型金属酸化物が使用される。
【００２４】
また、アニオン交換膜４は、負極３と空気極５との間に設けられ、電池の電解質として機能する。
【００２５】
そして、空気極５の表面には、空気極５に空気を導入するための導電性の多孔質材６が設けられる。多孔質材６としては、例えばカーボンペーパを使用し得る。
【００２６】
その多孔質材６と負極３の各々には、空気極集電体７と負極集電体８が設けられる。このうち、空気極集電体７はメッシュ状のニッケル板であり、負極集電体８は亜鉛メッキが施されたメッシュ状の金属板である。
【００２７】
そして、空気極集電体７には正極端子７ａが接続され、負極集電体８には負極端子８ａが接続される。
【００２８】
この金属空気電池１では、空気極５において、空気中の酸素を利用した次の式（１）の充放電反応が行われる。
【００２９】
【化１】
2012216310.tif 000003
また、負極３では次の式（２）の充放電反応が行われる。
【００３０】
【化２】
2012216310.tif 000004
但し、これらの充放電反応は空気A中の二酸化炭素を無視した場合のものである。
【００３１】
図２は、二酸化炭素を考慮した場合の金属空気電池１の模式図である。
【００３２】
この場合、空気A中の二酸化炭素（CO2）はアニオン交換膜４に至る。その結果、アニオン交換膜４では次の式（３）の化学反応によってHCO3-（炭酸水素イオン）が生成される。
【００３３】
【化３】
2012216310.tif 000005
ここで、放電時には式（２）のように負極３においてOH-が消費される。消費されたOH-を補うため、負極３では式（３）とは逆向きの次の式（４）の反応が起きる。
【００３４】
【化４】
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このように放電時の負極３では二酸化炭素が発生する。そして、その二酸化炭素によって、放電時の負極３では更に次の式（５）の反応が起き、炭酸塩（炭酸カリウム：K2CO3）が沈殿する。
【００３５】
【化５】
2012216310.tif 000007
その炭酸塩（K2CO3）の沈殿によって負極３では目詰まりが起き、金属空気電池１の充電特性や放電特性が劣化してしまう。
【００３６】
このような炭酸塩の沈殿を防止するため、吸気孔２ａに大気A中の二酸化炭素を低減する処理部１０を設けることも考えられる。
【００３７】
その処理部１０では、例えば、苛性カリ水溶液に大気Aをバブリングすることで、大気A中の二酸化炭素の濃度を低減できる。
【００３８】
但し、処理部１０において大気A中の全ての二酸化炭素を除去するのは困難なため、処理部１０を出た大気Aに残留する二酸化炭素によって、上記のように炭酸塩が生成されてしまう。
【００３９】
このような知見に鑑み、本願発明者は、以下に説明するような本実施形態に想到した。
【００４０】
（本実施形態）
図３は、本実施形態の原理について説明するための模式図である。なお、図３において、図２で説明したのと同じ要素には図２におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態では、容器２の排気孔２ｂに、金属空気電池１から排出された大気A中の二酸化炭素（CO2）の濃度mco2を測定する二酸化炭素測定部１１を設ける。そのような二酸化炭素測定部１１としては、例えば、固体電界質型CO2センサ、非分散型赤外線吸収式CO2センサ（赤外線NDIR）、及びガスクロマドグラフ−質量分析計（GC−MS）のいずれかを使用し得る。
【００４２】
そして、このように測定された二酸化炭素の濃度mco2は、濃度測定信号Smとして二酸化炭素測定部１１から出力される。
【００４３】
この金属空気電池１では、処理部１０で除去しれなかった大気A中の二酸化炭素によって、上記の式（３）のようにアニオン交換膜４でHCO3-が生成される。
【００４４】
また、式（１）に示したように、充電時の空気極５では次の式（６）によりOH-が消費される。
【００４５】
【化６】
2012216310.tif 000008
このように消費されたOH-を補うため、充電時の空気極５では式（３）とは逆向きの次の式（７）の反応が起きる。
【００４６】
【化７】
2012216310.tif 000009
式（７）により、充電時ではアニオン交換膜４に含まれているHCO3-が消費される。そのため、充電をある程度の時間行うことでアニオン交換膜中のHCO3-を十分に低減すれば、次回の放電時にそのHCO3-が原因で式（４）と式（５）のように負極３に炭酸塩（K2CO3）が沈殿するのを防止できる。
【００４７】
そして、式（７）によれば、アニオン交換膜４にHCO3-が含まれていると、充電時に金属空気電池１から二酸化炭素が排出される。よって、その二酸化炭素の濃度mco2を二酸化炭素測定部１１で測定し、その濃度が予め定められた規定濃度mlimよりも大きい場合には、炭酸塩が沈殿する程度のHCO3-がアニオン交換膜４に残留していると推定できる。
【００４８】
このように、本実施形態では、二酸化炭素測定部１１で検出される二酸化炭素の濃度mco2を基準にして、金属空気電池１を充電によってリフレッシュするか、或いは蓄電池として充放電するかの判断を行うことができる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る金属空気電池システムについて説明する。
【００５０】
図４は、本実施形態に係る金属空気電池システムの構成図である。
【００５１】
この金属空気電池システム２０は、電力貯蔵部２０Ａと制御部２０Ｂとに大別される。
【００５２】
このうち、電力貯蔵部２０Ａは、アルカリ型の金属空気電池１、処理部１０、二酸化炭素測定部１１、及び蓄電池２１を有する。
【００５３】
その金属空気電池１の負極端子８ａ（図３参照）は接地されており、正極端子７ａは第１の電源線２９に接続される。
【００５４】
一方、蓄電池２１は、金属空気電池１ではまかないきれない大電流を供給したり、アルカリ金属空気電池１を充電したりするのに使用される。蓄電池２１の負極（不図示）は接地されており、その正極には第２の電源線２８が接続される。
【００５５】
また、制御部２０Ｂは、内部抵抗測定部２３と、第１及び第２の充電制御部２７、３２と、第１及び第２の放電制御部２８、３１と、第１及び第２のスイッチSW1、SW2とを備える。
【００５６】
このうち、内部抵抗測定部２３は、第１の電源線２９に接続されており、電池１の両極の電圧Vを測定する電圧計２５と、電池１から供給される電流Iを測定する電流計２６と、これら電圧計２５と電流計２６の測定値が入力される演算部２４とを有する。
【００５７】
演算部２４は、専用のICやパーソナルコンピュータであって、測定された電流Iと電圧Vに基づいて金属空気電池１の内部抵抗値Rを算出する。その内部抵抗値Rは、電池１に負荷を接続せずに電池１の両極がオープンとなっているときの電池１の電圧をV0とするとき、R=(V0−V)／Iで算出される。
【００５８】
更に、演算部２４には、上記の二酸化炭素測定部１１から出力された濃度測定信号Smが入力される。
【００５９】
また、第１のスイッチSW1は、入力端子a1と三つの出力端子b1、c1、d1とを有する３接点スイッチであって、演算部２４から出力される第１のスイッチング信号S1によってその開閉状態が制御される。三つの出力端子b1、c1、d1のうち、出力端子c1は開放用の端子であって、出力端子c1に入力端子a1が接続されると第１のスイッチSW1は開放状態となる。
【００６０】
第１の充電制御部２７は、上記の出力端子b1に接続されており、充電時の金属空気電池１に電力合成部４０から供給される電力を最適化する。
【００６１】
また、第１の放電制御部２８は、第１のスイッチSW2の出力端子d1に接続されており、放電時の金属空気電池１の電力が最も高くなるように第１の電源線２９の電位を制御し、当該電力を出力線３９に出力する。
【００６２】
第２のスイッチSW2は、入力端子a2と三つの出力端子b2、c2、d2とを有する３接点スイッチであって、演算部２４から出力される第２のスイッチング信号S2によってその開閉状態が制御される。三つの出力端子b2、c2、d2のうち、出力端子c2は開放用の端子であって、出力端子c2に入力端子a2が接続されると第２のスイッチSW2は開放状態となる。
【００６３】
第２の充電制御部３２は、第２のスイッチSW2の出力端子b2に接続されており、充電時の蓄電池２１に電力合成部４０から供給される電力を最適化する。
【００６４】
また、第２の放電制御部３１は、第２のスイッチSW2の出力端子d2に接続されており、金属空気電池１ではまかないきれない電力や金属空気電池１を充電するのに必要な電力を蓄電池２１から供給できるように第２の電源線２８の電位を制御し、当該電力を出力線３９に出力する。
【００６５】
なお、上記した第１及び第２の充電制御部２７、３２と、第１及び第２の放電制御部２８、３１は、演算部２４によって制御される。
【００６６】
一方、電力供給部３０は、発電機３３と系統電力系３４とを有する。
【００６７】
このうち、発電機３３は、太陽電池や風力発電機等の自然エネルギを利用した発電機であって、直流電力を発生させる。一方、系統電力系３４は、家庭用や商用の交流電力源である。
【００６８】
電力合成部４０は、DC−DC変換器３５、AC−DC変換器３６、及びDC−AC変換器３７を有する。
【００６９】
DC−DC変換器３５は、発電機３３から出力された直流電圧を所定電圧値に変換し、発電機３３の直流電力を出力線３９に出力する。
【００７０】
また、AC−DC変換器３６は、系統電力系３４から出力された交流電力を所定電圧値の直流電力に変換し、その直流電力を出力線３９に出力する。
【００７１】
そして、DC−AC変換器３７は、出力線３９に供給された直流電力を交流電力に変換して負荷５０に供給する。負荷５０は、金属空気電池１や蓄電池２１で動作する家庭用又は商用の交流電気機器である。
【００７２】
次に、この金属空気電池システム２０の制御方法について説明する。
【００７３】
図５は、制御部２０Ｂの処理内容を説明するためのフローチャートである。
【００７４】
まず、最初のステップP1では、第１のスイッチSW1の各端子a1とc1を接続することにより、第１のスイッチSW1を開放状態にする。同様に、第２のスイッチSW2の各端子a2とc2を接続することにより、第２のスイッチSW2を開放状態にする。
【００７５】
次いで、ステップP2に移り、演算部２４が、濃度測定信号Smに基づいて、二酸化炭素測定部１１で測定された二酸化炭素の濃度mco2が規定濃度mlimよりも高いか否かを判断する。
【００７６】
ここで、高い（YES）と判断された場合は、既述のように、電池１に炭酸塩が沈殿する程度の濃度のHCO3-がアニオン交換膜４に残留していると推定できる。
【００７７】
そこで、この場合は、ステップP11に移って金属空気電池１を充電する。充電に際しては、第１のスイッチSW1の各端子a1とb1同士を接続し、金属空気電池１に第１の充電制御部２７を電気的に接続する。
【００７８】
これにより、発電機３３や系統電力系３４の電力が第１の充電制御部２７を介して金属空気電池１に供給され、金属空気電池１が充電されることになる。
【００７９】
このように金属空気電池１の充電を行うと、式（７）の反応でアニオン交換膜４中のHCO3-が消費されると共に、その反応で発生した二酸化炭素が金属空気電池１の排気孔２ｂから排出され、負極３に炭酸塩（K2CO3）が沈殿するのを防止できる。
【００８０】
また、本ステップでは、第２のスイッチSW2の各端子a2とb2同士を接続することで、上記の発電機３３や系統電力系３４の電力が第２の充電制御部３２を介して蓄電池２１に供給され、蓄電池２１も充電される。
【００８１】
なお、蓄電池２１の残量が十分にある場合には、このように蓄電池２１を充電しなくてもよい。そして、この場合は、第２のスイッチSW2の各端子a2とd2同士を接続して蓄電池２１の電力を出力線３９に供給することで、蓄電池２１により金属空気電池１を充電するようにしてもよい。このようにすると、発電機３３や系統電力３４の電力を無駄に使用せず、既に蓄電されている蓄電池２１の電力を有効活用することができる。
【００８２】
一方、ステップP2で二酸化炭素の濃度mco2は規定濃度mlimよりも高くない（NO）と判断された場合には、その二酸化炭素の元となるHCO3-がアニオン交換膜４に多く含まれていないと推定できる。
【００８３】
そこで、この場合は、ステップP3とステップP5のいずれか一方に移行する。これらのどちらに移行するかは金属空気電池１の残量による。
【００８４】
例えば、残量が不足している場合は、ステップP3に移って金属空気電池１を充電する。その後、ステップP4において二酸化炭素の濃度mco2が規定濃度mlimよりも高いか否かを判断し、高い（YES）と判断された場合には再びステップP2に移り、高くない（NO）と判断された場合には上記と同様にステップP3とステップP5のいずれかに移行する。
【００８５】
なお、ステップP4の判断は、上記したステップP2と同様に、濃度測定信号Smに基づいて演算部２４が行う。
【００８６】
また、このように二酸化炭素の濃度mco2を用いることで、ステップP2と同様に、金属空気電池１の充電を継続して炭酸塩の沈殿を抑制すべきか、或いは金属空気電池１を放電してよいかの判断をすることができる。
【００８７】
一方、金属空気電池１の残量が不足しておらず十分である場合には、ステップP5に移り、金属空気電池１を放電する。放電に際しては、第１のスイッチSW1の各端子a1とd1を接続することにより、金属空気電池１と第１の放電制御部２８とを電気的に接続する。
【００８８】
これにより、金属空気電池１の電力が第１の放電制御部２８を介して出力線３９に出力される。
【００８９】
なお、本ステップでは、第２のスイッチSW2の各端子a2とd2同士も接続される。その結果、出力線３９には、蓄電池２１の電力も第２の放電制御部３１を介して供給される。
【００９０】
次に、ステップP6に移り、電圧計２５により金属空気電池１の両極の電圧Vを測定すると共に、金属空気電池１から供給される電力Iを電流計２６で測定する。
【００９１】
続いて、ステップP7に移り、演算部２４が、ステップP6で測定した電圧Vと電流Iに基づいて金属空気電池１の内部抵抗値Rを算出する。その内部抵抗値Rは、既述のように、電池１の両極がオープンとなっているときの電池１の電圧をV0として、R=(V0−V)／Iで算出される。
【００９２】
ここで、炭酸塩（K2CO3）によって負極３が目詰まりを起こしていると、その炭酸塩が原因で金属空気電池１の内部抵抗値Rが増加するため、内部抵抗値Rは炭酸塩が沈殿しているか否かの判断材料となる。
【００９３】
そこで、次のステップP8では、演算部２４が、内部抵抗値Rが予め定められた規定抵抗値Rlimよりも大きいか否かを判断する。
【００９４】
そして、内部抵抗値Rが規定抵抗値Rlimよりも大きい（YES）と判断された場合には、負極３にある程度の量の炭酸塩が沈殿していると推定される。よって、この場合は、第１のスイッチSW1の各端子a1とb1同士を接続することにより金属空気電池１の放電を中止した後、再びステップP2に戻る。
【００９５】
一方、ステップP8において内部抵抗値Rが規定抵抗値Rlimよりも大きくない（NO）と判断された場合には、負極３に沈殿している炭酸塩の量は少ないと考えられる。よって、この場合は、ステップP9に移り、第１のスイッチSW1の各端子a1とd1同士の接続状態を維持して、金属空気電池１の放電を継続する。その後、ステップP3とステップP5のいずれかに移る。
【００９６】
以上により、本実施形態に係る金属空気電池システム２０の制御方法の基本ステップを終了する。
【００９７】
上記した本実施形態によれば、ステップP2で金属空気電池１から排気される二酸化炭素の濃度mco2が規定濃度mlimよりも大きい（YES）と判断された場合にはステップP11に移り金属空気電池１を充電する。
【００９８】
このように充電をすることで、式（７）の反応で発生した二酸化炭素が金属空気電池１の排気孔２ｂから排出されるため、負極３に炭酸塩（K2CO3）が沈殿するのを抑制でき、炭酸塩が原因で金属空気電池１の充放電反応が阻害されるのを防止することが可能となる。
【００９９】
そして、ステップP2で二酸化炭素の濃度mco2が規定濃度mlimよりも大きくない（NO）と判断された場合には、ステップP3とステップP5のいずれかに移行することにより、金属空気電池１を充電又は放電して、当該電池１を蓄電池として充放電可能にする。
【０１００】
しかも、ステップP8において内部抵抗値Rが規定抵抗値Rlimよりも大きい場合にもステップP10で放電を中止する。内部抵抗値Rは、負極３に炭酸塩が蓄積されているかどうかを判断する判断材料となるため、このように内部抵抗Rを基準にして放電を継続するかどうかを判断することで、負極３に相当量の炭酸塩が蓄積される危険性を低減できる。
【０１０１】
また、このように内部抵抗値Rを基準にする場合も、内部抵抗値Rが規定抵抗値Rlimよりも大きくないときにはステップP3とステップP5のいずれかに移行することで、金属空気電池１を蓄電池として充放電可能にすることができる。
【０１０２】
更に、図３に示すように、金属空気電池１の吸気孔２ａに大気A中の二酸化炭素を低減する処理部１０を設けたので、大気A中の二酸化炭素が原因の炭酸塩が負極３に溜まり難くなる。
【０１０３】
次に、本願発明者が行った調査結果について説明する。
【０１０４】
図６は、その調査で得られたグラフである。
【０１０５】
この調査では、金属空気電池１に処理部１０を設けずに、吸気孔２ａから金属空気電池１に大気を３０ml／minの流量で３時間供給した。その後、大気に代えて、二酸化炭素が１０ppmに低減され、かつ水蒸気が飽和した清浄化空気を金属空気電池１に３０ml／minの流量で供給した。なお、調査時の金属空気電池１の温度は２５℃に維持された。
【０１０６】
そして、このように清浄化空気を供給しながら、２０mA/cm2、５０mA/cm2、１００mA/cm2の電流密度で金属空気電池１を充電した。
【０１０７】
図６の横軸は、金属空気電池１の充電を開始してからの経過時間を示す。また、図６の左側の縦軸は、二酸化炭素測定部１１で測定された二酸化炭素の濃度mco2を示し、右側の縦軸は上記の電流密度を示す。
【０１０８】
図６に示すように、充電を開始した直後や、電流密度を増加させた直後において、二酸化炭素の濃度が急激に増加している。
【０１０９】
この結果より、充電により金属空気電池１から二酸化炭素を排出して、アニオン交換膜４をリフレッシュできることが明らかとなった。
【０１１０】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１１１】
（付記１）  空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池と、
前記金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素測定部と、
前記二酸化炭素測定部で測定された二酸化炭素の前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とする制御部と、
を有することを特徴とする金属空気電池システム。
【０１１２】
（付記２）  前記金属空気電池の内部抵抗値を測定する抵抗測定部を更に有し、
前記制御部は、前記抵抗測定部で測定された前記内部抵抗値が規定抵抗値よりも大きいときに前記金属空気電池を充電し、前記内部抵抗値が前記規定抵抗値以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とすることを特徴とする付記１に記載の金属空気電池システム。）
（付記３）  蓄電池を更に有し、
前記金属空気電池の前記充電を前記蓄電池で行うことを特徴とする付記１に記載の金属空気電池システム。
【０１１３】
（付記４）  前記空気極に供給する前記空気中の二酸化炭素を低減する処理部を更に備えたことを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の金属空気電池システム。
【０１１４】
（付記５）  空気が供給される空気極と、アルカリ溶液に金属を含有させてなる負極と、前記空気極と前記負極との間に設けられたアニオン交換膜とを備えた金属空気電池から排出される前記空気中の二酸化炭素の濃度を測定し、
前記前記濃度が規定濃度よりも高いときに前記金属空気電池を充電し、
前記濃度が前記規定濃度以下のときに前記金属空気電池を充放電可能とすることを特徴とする金属空気電池の制御方法。
【０１１５】
（付記６）  前記金属空気電池の内部抵抗値を求め、
前記内部抵抗値が規定抵抗値よりも大きいときに前記金属空気電池を充電し、
前記内部抵抗値が前記規定抵抗値以下のときに前記金属空気電池を放電することを特徴とする付記５に記載の金属空気電池の制御方法。
【０１１６】
（付記７）  前記金属空気電池の前記充電を蓄電池で行うことを特徴とする付記５に記載の金属空気電池の制御方法。
【符号の説明】
【０１１７】
１…金属空気電池、２…容器、２ａ…吸気孔、２ｂ…排気孔、３…負極、４…アニオン交換膜、５…空気極、６…多孔質材、７…負極集電体、７ａ…正極端子、８…負極集電体、８ａ…負極端子、１０…処理部、１１…二酸化炭素測定部、２０…金属空気電池システム、２０Ａ…電力貯蔵部、２０Ｂ…制御部、２１…蓄電池、２３…内部抵抗測定部、２４…演算部、２５…電圧計、２６…電流計、２７…第１の充電制御部、２８…第１の放電制御部、２９…第１の電源線、３０…電力供給部、３１…第２の放電制御部、３２…第２の充電制御部、３３…発電機、３４…系統電力系、３５…DC−DC変換器、３６…AC−DC変換器、３７…DC−AC変換器、３９…出力線、４０…電力合成部、５０…負荷。
【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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