JP7579641B2

JP7579641B2 - Air battery

Info

Publication number: JP7579641B2
Application number: JP2020041507A
Authority: JP
Inventors: 厚則冨岡; 正好浜野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2024-11-08
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: JP2021144811A

Description

本発明は、負極からの析出物に起因した種々の不具合を効率的に防止できる空気電池に関する。 The present invention relates to an air battery that can efficiently prevent various problems caused by deposits from the negative electrode.

負極と、正極である空気極と、負極と空気極との間に介在される電解液又は電解液相当物質とを備えた空気電池が従来公知である。空気電池は、高いエネルギー密度を有するため、次世代の電池として期待されている。また、正極活性質として空気を用いるため、正極側に活性質を充填する必要がなく、全体をコンパクトに形成できる。 Air batteries are known in the art and are equipped with a negative electrode, an air electrode as a positive electrode, and an electrolyte or an electrolyte-equivalent substance interposed between the negative electrode and the air electrode. Air batteries have high energy density and are therefore expected to be the next generation of batteries. In addition, because air is used as the positive electrode active material, there is no need to fill the positive electrode with an active material, and the entire battery can be formed compactly.

このような利点を有する空気電池であるが、負極から析出する析出物に起因して種々の不具合が発生する。例えば、放電時に負極に析出される析出物によって該負極に不導体被膜が形成されることがある。この不導体被膜は出力低下の原因になる。また、充電時に負極に形成される金属樹であるデンドライドは、該負極と空気極とを短絡させる原因になる。 Although air batteries have these advantages, various problems occur due to deposits that precipitate from the negative electrode. For example, deposits that precipitate on the negative electrode during discharge can cause a non-conductive coating to form on the negative electrode. This non-conductive coating can cause a decrease in output. In addition, dendrites, which are metal trees that form on the negative electrode during charging, can cause a short circuit between the negative electrode and the air electrode.

このような析出物に起因した問題を改善するため、負極から析出する析出物を捕捉する捕捉層（捕捉部）を設けた特許文献１に示す空気電池が公知になっている。 To alleviate the problems caused by such deposits, an air battery shown in Patent Document 1 is known that has a capture layer (capture portion) that captures the deposits that precipitate from the negative electrode.

しかし、上記文献に示す空気電池も、析出物の析出に起因した不具合を防止するには不十分であり、さらになる改善が切望されている。 However, the air battery described in the above document is insufficient to prevent defects caused by the deposition of precipitates, and further improvements are eagerly awaited.

特開２０１８－１４７５７２号公報JP 2018-147572 A

本発明は、負極と、正極である空気極と、負極と空気極との間に介在される電解液又は電解液相当物質とを備えた空気電池であって、負極からの析出物に起因した種々の不具合を効率的に防止できる空気電池を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide an air battery that includes a negative electrode, an air electrode that is a positive electrode, and an electrolyte or an electrolyte equivalent substance that is interposed between the negative electrode and the air electrode, and that can efficiently prevent various problems caused by deposits from the negative electrode.

上記課題を解決するため、本発明は、正極となる空気極と、金属を少なくとも一部に含む負極と、前記空気極と前記負極との間に介在し且つ電解液相当物質として機能する培地と、生育対象の植物の少なくとも一部を、前記負極と前記空気極との間に位置させた状態で、該植物を保持する保持手段とを備えたことを特徴とする。 To solve the above problems, the present invention is characterized by comprising an air electrode that serves as a positive electrode, an anode that contains at least a portion of a metal, a culture medium that is interposed between the air electrode and the anode and functions as a substance equivalent to an electrolyte, and a holding means for holding a plant to be grown with at least a portion of the plant positioned between the anode and the air electrode.

前記空気極と前記負極とは、培地を介したイオンの行き来とは別に、電子のやり取りが可能なように前記培地又は接続配線を介して電気的に接続されたものとしてもよい。 The air electrode and the negative electrode may be electrically connected via the medium or a connecting wire so as to enable the exchange of electrons, in addition to the exchange of ions via the medium.

前記保持手段は、前記植物を前記空気極側又は前記負極側の何れか一方である保持電極に保持させるように構成されたものとしてもよい。 The holding means may be configured to hold the plant on a holding electrode, which is either the air electrode side or the negative electrode side.

前記培地は、前記植物を生育させるための養液を電解液として含浸させた土壌若しくはマッド又は養液自体であるものとしてもよい。 The medium may be soil or mud impregnated with a nutrient solution for growing the plant as an electrolyte, or the nutrient solution itself.

前記培地を収容する収容部と、前記収容部から外部に排出された養液が該収容部に再導入されるように、該養液を循環させる循環手段とを備えたものとしてもよい。 The device may include a storage section for storing the culture medium, and a circulation means for circulating the nutrient solution so that the nutrient solution discharged from the storage section to the outside is reintroduced into the storage section.

培地中の養分の植物による吸収、或いは凝集剤が含有された捕捉部による析出物の捕捉によって、析出物に起因した種々の不具合が効率的に防止される。 Various problems caused by precipitates are effectively prevented by the plants absorbing nutrients from the medium, or by the capture section containing a flocculant capturing the precipitates.

本発明を適用した空気電池の要部側面図である。1 is a side view of a main portion of an air battery to which the present invention is applied. 本発明を適用した空気電池の要部正面図である。1 is a front view of a main portion of an air battery to which the present invention is applied. 図１及図２に示す空気電池の等価回路である。3 is an equivalent circuit of the air battery shown in FIG. 1 and FIG. 2. 図１乃至図３に示す空気電池の変形例に係る空気電池の要部側面図である。FIG. 4 is a side view of a main portion of an air battery according to a modified example of the air battery shown in FIGS. 1 to 3 . 本発明の別実施形態に係る空気電池の要部側面図である。FIG. 4 is a side view of a main portion of an air battery according to another embodiment of the present invention. 本発明の別実施形態に係る空気電池の要部正面図である。FIG. 4 is a front view of a main portion of an air battery according to another embodiment of the present invention. 空気導入手段の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an air introduction means. 本発明の別実施形態に係る空気電池の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an air battery according to another embodiment of the present invention. 図８の空気極及び負極の構成を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the air electrode and the negative electrode in FIG. 8 . ナスの根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載されたナスは通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載されたナスは第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。This is a photograph showing the degree of growth of the roots of eggplants, in which the eggplant on the left labeled "no electricity" was grown using normal methods, and the eggplant on the right labeled "electricity" was grown using the growth device of the first embodiment. モロヘイヤの根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載されたモロヘイヤは通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載されたモロヘイヤは第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。This is a photograph showing the degree of growth of the roots of molokheiya, in which the molokheiya on the left labeled "no electricity" was grown using normal methods, and the molokheiya on the right labeled "electricity" was grown using the growth device of the first embodiment. 里芋の根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載された里芋は通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載された里芋は第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。This is a photograph showing the degree of growth of the root part of taro, in which the taro on the left labeled "no electricity" was grown using normal methods, and the taro on the right labeled "electricity" was grown using the growth device of the first embodiment. 人参の根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載された里芋は通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載された里芋は第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。This is a photograph showing the degree of growth of the root part of a carrot, in which the taro on the left labeled "no electricity" was grown using normal methods, and the taro on the right labeled "electricity" was grown using the growth device of the first embodiment.

図１，図２は本発明を適用した空気電池の要部側面図及び要部正面図である。植物の生育装置としても機能する空気電池は、生育対象の植物Ｐの培地１と、該培地１を収容する収容部２と、収容部２の直下に配置され且つ該収容部２を下支えする土台３と、前記培地１に含浸され且つ該収容部２の外部に排出された養液４が該収容部２の内部に再導入されるように該養液４を循環させる循環装置（循環手段）６とを備えている。 1 and 2 are a side view and a front view of the main part of an air battery to which the present invention is applied. The air battery, which also functions as a plant growth device, includes a culture medium 1 for a plant P to be grown, a storage section 2 for storing the culture medium 1, a base 3 that is disposed directly below the storage section 2 and supports the storage section 2, and a circulation device (circulation means) 6 that circulates the nutrient solution 4 that has been impregnated into the culture medium 1 and discharged to the outside of the storage section 2 so that the nutrient solution 4 is reintroduced into the storage section 2.

培地１は、電解液でもある養液４を含浸させることが可能なウレタンマット等の含浸性材料から構成されているため、電解液相当物質として機能する。また、培地１は、植物Ｐの根Ｐ１や茎Ｐ３等が、その内部で順次成長可能な構造を有している。 The culture medium 1 is made of an impregnable material such as a urethane mat that can be impregnated with the nutrient solution 4, which is also an electrolyte, and therefore functions as a substance equivalent to an electrolyte. The culture medium 1 also has a structure that allows the roots P1, stems P3, etc. of the plant P to grow sequentially therein.

前記収容部２は、培地１の四方を筒状に囲むようにフレキシブルに変形可能なフィルムシートである。このフィルムシートは、プラスチック等の合成樹脂材料によって構成されている。収容部２の平面視形状は、一方向（以下、当該方向を便宜的に「前後方向」とする）に長い方形枠状に成形されている。 The storage section 2 is a film sheet that can be flexibly deformed so as to surround the culture medium 1 on all four sides in a cylindrical shape. This film sheet is made of a synthetic resin material such as plastic. The storage section 2 has a planar shape that is shaped like a rectangular frame that is long in one direction (hereinafter, this direction will be referred to as the "front-rear direction" for convenience).

収容部２の上方は、その内部に収容された培地１への空気の導入が可能となるように、全体又は一部が開放されて空気導入口２ａを構成している。収容部２の下方は、該収容部２の内部に収容された培地１に含浸された養液４を下方から外部に流出させることが可能なように、全体又は一部が開放されて流出口２ｂを構成している。 The upper part of the storage unit 2 is entirely or partially open to form an air inlet 2a so that air can be introduced into the culture medium 1 stored therein. The lower part of the storage unit 2 is entirely or partially open to form an outlet 2b so that the nutrient solution 4 impregnated in the culture medium 1 stored inside the storage unit 2 can flow out from below to the outside.

土台３の上面の幅方向（以下、便宜的に「左右方向」とする。）の両端部には、断面視で下方に円弧状に窪んだ凹部であり且つ前後方向に延びる受け部３ａ，３ａが夫々設けられている。培地１に含有された養液４は自重により流下し、流出口２ｂから外部に排出されて受け部３ａ，３ａに集められる。受け部３ａに集められた養液４は、土台３に形成された流路３ｂを介して外部に排出される。 At both ends of the width direction (hereinafter referred to as the "left-right direction" for convenience) of the upper surface of the base 3, there are receivers 3a, 3a, which are recesses that are recessed in an arc shape downward in cross section and extend in the front-to-rear direction. The nutrient solution 4 contained in the culture medium 1 flows down due to its own weight, is discharged to the outside from the outlet 2b, and is collected in the receivers 3a, 3a. The nutrient solution 4 collected in the receivers 3a is discharged to the outside via a flow path 3b formed in the base 3.

植物Ｐは、前後方向に並べられた状態で、収容部２の内部に収容された培地１に、複数が植え付けられている。 Multiple plants P are planted in the culture medium 1 housed inside the housing section 2, arranged in a front-to-back direction.

収容部２の内部に収容された培地１の上端側には、水平な板状をなした空気極７が、その上面側が露出した状態で埋設される一方で、該培地１の下層側には、金属を含有した負極８が埋設されている。 A horizontal plate-shaped air electrode 7 is embedded in the upper end of the culture medium 1 contained inside the container 2 with its upper surface exposed, while a metal-containing anode 8 is embedded in the lower layer of the culture medium 1.

この空気極７の中央部には、その厚み方向に貫通する支持孔７ａが穿設されている。植物Ｐは、その根Ｐ１の部分が培地１に埋まり、その葉Ｐ２の部分が上方を向き、その茎Ｐ３の部分が支持孔７ａに挿通した状態で、保持して固定されている。 A support hole 7a is drilled through the center of the air electrode 7 in the thickness direction. The plant P is held and fixed with its roots P1 buried in the medium 1, its leaves P2 facing upward, and its stem P3 inserted into the support hole 7a.

具体的な保持手段について説明すると、該保持手段は、支持孔７ａと、該支持孔７ａの内周面と植物Ｐの茎Ｐ３の外周面との間に充填される筒状の充填材（捕捉部）９とを有し、植物Ｐを空気極７側に保持するように構成されている。本例では、空気極７が植物Ｐを保持して固定する保持電極になる。 To explain the specific holding means, the holding means has a support hole 7a and a cylindrical filler (capture portion) 9 filled between the inner circumferential surface of the support hole 7a and the outer circumferential surface of the stem P3 of the plant P, and is configured to hold the plant P on the air electrode 7 side. In this example, the air electrode 7 serves as a holding electrode that holds and fixes the plant P.

保持電極７は、図示する例では、前記培地１に植え付けられた複数の植物Ｐ毎に設けられている。一方、保持電極７以外の電極である負極８は、培地１を介して、該保持電極７と対向するように、前後に長い方形状に形成された単一の水平な板状部材である。 In the illustrated example, the holding electrode 7 is provided for each of the multiple plants P planted in the culture medium 1. On the other hand, the negative electrode 8, which is an electrode other than the holding electrode 7, is a single horizontal plate-like member formed in a rectangular shape that is long from front to back so as to face the holding electrode 7 through the culture medium 1.

前記循環装置６は、養液４を溜めるタンク１１と、流路３ｂからの養液４をタンク１１に回収する回収管１２と、吸引管１３を介してタンク１１内から吸引した養液４を吐出管１４により培地１側に供給するポンプ１６と、吐出管１４からの養液４が流入するように培地１の上面側に配置され且つ収容部２の長手方向である前後方向に形成された流動管１７と、流動管１６から複数の植物Ｐの夫々に向かって養液を導出させる導出ノズル１８とを有している。 The circulation device 6 includes a tank 11 for storing the nutrient solution 4, a recovery pipe 12 for recovering the nutrient solution 4 from the flow path 3b into the tank 11, a pump 16 for supplying the nutrient solution 4 sucked from the tank 11 via a suction pipe 13 to the culture medium 1 via a discharge pipe 14, a flow pipe 17 arranged on the upper surface of the culture medium 1 so that the nutrient solution 4 from the discharge pipe 14 flows in and formed in the front-to-rear direction, which is the longitudinal direction of the storage section 2, and an outlet nozzle 18 for directing the nutrient solution from the flow pipe 16 toward each of the multiple plants P.

図３は、図１及図２に示す生育装置の等価回路である。培地１は上述した通り、電解液相当物質として機能する。また、空気極７と負極８とは、電解液相当物質である培地１を介したイオンのやり取りとは別に、電子のやり取りが可能なように該培土１を介して、電気的に接続されている。この場合、培地１は、高い抵抗値を有する抵抗１９として機能し、空気極７と負極８とを電気的に接続する。 Figure 3 is an equivalent circuit of the growth device shown in Figures 1 and 2. As described above, the culture medium 1 functions as an electrolyte equivalent substance. The air electrode 7 and the negative electrode 8 are electrically connected via the culture soil 1 so that electrons can be exchanged in addition to the exchange of ions via the culture medium 1, which is an electrolyte equivalent substance. In this case, the culture medium 1 functions as a resistor 19 with a high resistance value, and electrically connects the air electrode 7 and the negative electrode 8.

なお、培地１とは無関係に、前記抵抗１９を有する物理的な配線である接続配線２１によって、空気極７と負極８とを電気的に接続させてもよい。この場合、空気極７及負極８は、電力を取り出す取出電極になり、一対の取出電極７，８から取り出された直流の電気は、通常の電気と同様、様々に利用することが可能になる。 The air electrode 7 and the negative electrode 8 may be electrically connected by a connection wire 21, which is a physical wire having the resistor 19, regardless of the culture medium 1. In this case, the air electrode 7 and the negative electrode 8 become extraction electrodes for extracting electric power, and the direct current electricity extracted from the pair of extraction electrodes 7, 8 can be used in various ways, just like normal electricity.

前記空気極７は、空気電池の正極として機能させるための従来公知の構造を有している。例えば、この空気極７は、木炭又は活性炭と、該空気極７の抵抗を低減させる導電助剤である黒鉛又はカーボンブラックと、触媒粒子と、バインダー等とを含み、さらに必要に応じて、これらのものに集電極を組み合わせる。 The air electrode 7 has a conventionally known structure for functioning as the positive electrode of an air battery. For example, the air electrode 7 includes charcoal or activated carbon, graphite or carbon black as a conductive additive that reduces the resistance of the air electrode 7, catalyst particles, a binder, etc., and further includes a collector electrode in combination with these as necessary.

さらには、空気極７として、正極剤と、主材料とを混合させたキューブ、マット又は定植パネルを用いてもよい。前記正極剤は、上述したものと同様に構成され、具体的には、木炭又は活性炭と、該空気極７の抵抗を低減させる導電助剤である黒鉛又はカーボンブラックと、触媒粒子と、バインダー等とが含まれている。主材料は、有機性多孔体としてのピートモス、おがくず、ウレタンフォームから構成されるか、或いは、繊維状多孔体としてのロックウール、グラスウールから構成されるか、或いは、フォーム上多孔質体としてのセラミックフォーム又は発砲ガラスから構成されるか、或いは、無機多孔質性粒子としてのパーライト、バーミュキュライト、焼成珪藻土又はパミスから構成されている。 Furthermore, a cube, mat, or planted panel in which a positive electrode agent and a main material are mixed may be used as the air electrode 7. The positive electrode agent is configured in the same manner as described above, and specifically includes charcoal or activated carbon, graphite or carbon black as a conductive assistant that reduces the resistance of the air electrode 7, catalyst particles, a binder, and the like. The main material is composed of peat moss, sawdust, or urethane foam as an organic porous body, or rock wool or glass wool as a fibrous porous body, or ceramic foam or expanded glass as a foam-on-porous body, or perlite, vermiculite, calcined diatomaceous earth, or pumice as inorganic porous particles.

前記負極８を、空気電池の負極として機能させるため、本例では、金属を少なくも一部に含んでいる。ちなみに、本例では、マグネシウムから負極８が構成されている。また、この負極８を、リチウム、マンガン等の空気電池の負極８に一般に使用される金属を含むように構成してもよい。また、これらのものと集電極とを組み合わせて負極８を構成してもよい。 In order for the negative electrode 8 to function as the negative electrode of an air battery, in this example, it contains at least a metal. Incidentally, in this example, the negative electrode 8 is made of magnesium. The negative electrode 8 may also be configured to contain a metal that is generally used for the negative electrode 8 of an air battery, such as lithium or manganese. The negative electrode 8 may also be configured by combining these with a collector electrode.

前記養液４は、植物Ｐを効率的に生育させ且つ電解液として機能させ得る複数の成分を含んだ一般的な養液を用いる。例えば、本例では、植物Ｐの生育を考慮して酸性に設定され、硝酸アンモニウム（ＮＨ_４ＮＯ_３）、第二リン酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４）、第一リン酸アンモニウム（ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４）、硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ_３）_２）、第一リン酸カリウム（ＫＨ_２ＰＯ_４）、第二リン酸カリウム（Ｋ_２ＨＰＯ_４）、リン酸カリウム（Ｋ_３ＰＯ_４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）、硝酸鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＮＯ_３）_２）、硝酸鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＮＯ_３）_３）、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ_３）_２）、硫酸マンガン（ＭｎＳＯ_４）、硝酸銅（Ｃｕ（ＮＯ_３）_２）、硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）、硝酸亜鉛（Ｚｎ（ＮＯ_３）_２）、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ_４）、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）及びモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４）の全部又は一部が養液４に含まれている。各成分は０～５重量％の割合で含まれている。 The nutrient solution 4 is a general nutrient solution containing a plurality of components that can efficiently grow the plant P and function as an electrolyte. For example, in this example, the soil is set to be acidic in consideration of the growth of plant P, and the following are used: ammonium nitrate (NH ₄ NO ₃ ), diammonium phosphate ((NH ₄ ) ₂ HPO ₄ ), monoammonium phosphate (NH ₄ H ₂ PO ₄ ), potassium nitrate (KNO ₃ ), calcium nitrate (Ca(NO ₃ ) ₂ ), monopotassium phosphate (KH ₂ PO ₄ ), dipotassium phosphate (K ₂ HPO ₄ ), potassium phosphate (K ₃ PO ₄ ), calcium chloride (CaCl ₂ ), magnesium sulfate (MgSO ₄ ), iron (II) nitrate (Fe(NO ₃ ) ₂ ), iron (III) nitrate (Fe(NO ₃ ) ₃ ), manganese nitrate (Mn(NO ₃ ) ₂ ), manganese sulfate (MnSO ₄ ), copper nitrate (Cu(NO ₃ ) ₂ ), copper sulfate (CuSO _{4 )} , ), zinc nitrate (Zn(NO ₃ ) ₂ ), zinc sulfate (ZnSO ₄ ), boric acid (H ₃ BO ₃ ), and ammonium molybdate ((NH ₄ ) ₂ HPO ₄ ) are all or partly contained in the nutrient solution 4. Each component is contained at a ratio of 0 to 5% by weight.

本例の空気電池の化学的反応について説明すると、負極８側では以下のような溶解反応が起こる。 To explain the chemical reaction of the air battery in this example, the following dissolution reaction occurs on the negative electrode 8 side.

２Ｍｇ→２Ｍｇ^２＋＋４ｅ^－ 2Mg→2Mg ²⁺ +4e ^-

マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）は電解液相当の培地１側に放出されるとともに、電子（ｅ^－）は抵抗１９側に流れる。この電子は接続配線２１を介して負極８から空気極７に流れる。ちなみに、この接続配線２１は、上述した通り、物理的な配線を行う場合もあるが、培地１の機能によって実現させることも可能である。 Magnesium ions (Mg ²⁺ ) are released to the culture medium 1 side, which corresponds to the electrolyte, and electrons (e ⁻ ) flow to the resistor 19 side. These electrons flow from the negative electrode 8 to the air electrode 7 via the connection wiring 21. Incidentally, as described above, this connection wiring 21 may be a physical wiring, but it can also be realized by the function of the culture medium 1.

一方、空気導入口２ａから空気極７に導入される酸素（Ｏ_２）と、培地１側からの水（Ｈ_２Ｏ）と、上述のようにして負極８から提供される電子（ｅ^－）とによって、該空気極７側では、以下のような反応が起こる。 On the other hand, the following reaction occurs on the air electrode 7 side due to oxygen (O ₂ ) introduced into the air electrode 7 from the air inlet 2 a, water (H ₂ O) from the culture medium 1 side, and electrons (e ⁻ ) provided from the negative electrode 8 as described above.

Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－→４ＯＨ^－ O ₂ +2H ₂ O+4e ^- →4OH ^-

この水酸化物イオン（ＯＨ^－）は電解液相当の培地１側に放出される。 The hydroxide ions (OH ⁻ ) are released to the culture medium 1 side, which corresponds to the electrolyte.

以上のような化学反応によって起電力が生じ、この空気電池からの直流の電力供給が可能になる。この際、空気極である保持電極７には、アンモニウムイオンやカリウムイオンが供給される。これらのイオンは該保持電極７に保持されている植物Ｐの根Ｐ１や葉Ｐ２の成長が促進される。 The above chemical reactions generate electromotive force, making it possible to supply direct current electricity from the air battery. At this time, ammonium ions and potassium ions are supplied to the holding electrode 7, which is the air pole. These ions promote the growth of the roots P1 and leaves P2 of the plant P held by the holding electrode 7.

一方、植物の葉Ｐ１や図示しない身の成長を促進させたい場合、保持電極を負極８とする。具体的には、培地１の上端側に配置する電極を負極８とし、その下端側に配置する電極を空気極７とする。この際、培地１と土台３に囲まれた空気極７にどのように空気を供給するのかが問題になるが、例えば、外部の空気を受け部３ａ及び流路３ｂから空気極７の下面側に導入してもよいし、或いは、培地１に挿入される図示しないエヤノズル等で強制的に外部の空気を空気極７側に導入してもよい。 On the other hand, if it is desired to promote the growth of the plant leaves P1 or the body (not shown), the holding electrode is the negative electrode 8. Specifically, the electrode placed on the upper end side of the culture medium 1 is the negative electrode 8, and the electrode placed on the lower end side is the air electrode 7. In this case, the question arises as to how to supply air to the air electrode 7 surrounded by the culture medium 1 and the base 3. For example, external air may be introduced from the receiving portion 3a and the flow path 3b to the underside of the air electrode 7, or external air may be forcibly introduced to the air electrode 7 side using an air nozzle (not shown) inserted into the culture medium 1.

この場合、植物Ｐが保持された負極７には、リン酸二水素イオンやリン酸水素イオンや硝酸イオン等が供給され、該植物Ｐの図示しない実や葉Ｐ２の成長を促進する。 In this case, dihydrogen phosphate ions, hydrogen phosphate ions, nitrate ions, etc. are supplied to the negative electrode 7 holding the plant P, promoting the growth of the fruit and leaves P2 (not shown) of the plant P.

このように保持電極の正極７から負極８、或いは負極８から正極７への切換によって、植物Ｐを意図したように生育させることも容易になり、有意義である。 In this way, by switching the holding electrode from positive electrode 7 to negative electrode 8, or from negative electrode 8 to positive electrode 7, it becomes easier to grow the plant P as intended, which is useful.

ところで、空気電池では、放電時等に、負極８から析出される析出物によって、負極８で不導体被膜を形成することを防止する必要があるが、この機能を、植物Ｐ自体や、植物Ｐを安定的に保持するための充填材９に担わせることが可能である。 In an air battery, it is necessary to prevent the formation of a non-conductive coating on the negative electrode 8 due to deposits from the negative electrode 8 during discharge, etc., but this function can be performed by the plant P itself or by the filler material 9 for stably holding the plant P.

ちなみに、なお、負極に不導体被膜を形成する析出物の析出反応は以下に示す化学式で表される。 Incidentally, the precipitation reaction that forms the non-conductive film on the negative electrode is represented by the chemical formula below.

Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ^－→Ｍｇ（ＯＨ）^２ Mg ²⁺ +2OH ⁻ →Mg(OH) ²

この水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）^２）が不導体被膜を構成し、空気電池の出力低下等の不具合を発生させる。 This magnesium hydroxide (Mg(OH) ² ) constitutes a non-conductive coating, which causes problems such as a decrease in output of the air battery.

まず、充填材９によって不導体被膜の形成を防止する手段について具体的に説明すると、図１に示す通り、繊維状活性炭がフェルト状、クロス状又は格子状に加工されたシート、或いは粉末状の活性炭を含浸させた崇高不織布製のシートの端部同士を接続させることによって、弾力的且つフレキシブルに変形可能な筒状の充填材本体（捕捉部本体）９ａを構成している。この充填材本体９ａは、上述した構造によって、液体をゲル状にする凝集剤を含浸させることが可能であるとともに、前記析出物を捕捉可能なように構成されている。 First, the means for preventing the formation of a non-conductive film by the filler 9 will be specifically described. As shown in Fig. 1, a cylindrical filler body (capture body) 9a that can be deformed elastically and flexibly is formed by connecting the ends of a sheet of fibrous activated carbon processed into a felt, cloth or lattice shape, or a sheet of nonwoven fabric impregnated with powdered activated carbon. This filler body 9a is configured to be impregnated with a flocculant that turns liquid into a gel state and to be able to capture the precipitate, due to the above-mentioned structure.

すなわち、前記充填材９は、充填材本体９ａと、該充填材本体９ａに含浸させた凝集剤とによって構成されている。この充填材９を、植物Ｐの茎Ｐ３の外周面と、空気極７の支持孔７ａ又は負極８の支持孔（図示しない）の内周面との間に隙間なく密着させて充填している。この充填材９は、保持電極７，８に密着し且つ電解液相当の培地１にも接しているため、前記析出物を効率的に凝集して捕捉し、負極８への不導体被膜の形成を効率的に防止可能である。 That is, the filler 9 is composed of a filler body 9a and a flocculant impregnated in the filler body 9a. The filler 9 is tightly packed between the outer peripheral surface of the stem P3 of the plant P and the inner peripheral surface of the support hole 7a of the air electrode 7 or the support hole (not shown) of the negative electrode 8 without any gaps. Since the filler 9 is in close contact with the holding electrodes 7, 8 and also in contact with the culture medium 1 equivalent to the electrolyte, it is possible to efficiently flocculate and capture the precipitate and efficiently prevent the formation of a non-conductive film on the negative electrode 8.

続いて、植物Ｐ自体によって不導体被膜の形成を防止する手段について具体的に説明すると、上述した通り、該植物Ｐは、陽イオン又は陰イオンを吸収し、これによって余分なイオンが培地１から除外され、負極８からの析出物の析出自体が抑制され、該負極８における不導体被膜の形成が効率的に防止される。 Next, the means by which the plant P itself prevents the formation of a non-conductive coating will be specifically explained. As described above, the plant P absorbs cations or anions, which removes excess ions from the culture medium 1, suppresses the precipitation of deposits from the negative electrode 8 itself, and effectively prevents the formation of a non-conductive coating on the negative electrode 8.

ちなみに、保持電極を正極７とする場合、植物Ｐが帯電して、養分となる陽イオンの植物Ｐへの吸収を効率的に行うことが可能になり、充填材９は、この効果を増大させる。 Incidentally, when the holding electrode is the positive electrode 7, the plant P becomes electrically charged, allowing the plant P to efficiently absorb cations that serve as nutrients, and the filler 9 enhances this effect.

なお、負極の溶解反応は、以下に示す副反応を生じさせる可能性がある。 The dissolution reaction of the negative electrode may cause the following side reactions:

Ｍｇ＋２Ｈ_２Ｏ→Ｍｇ^２＋＋Ｈ_２ Mg+2H ₂ O→Mg ²⁺ +H ₂

この副反応は、上述した正規の反応を阻害し、不導体被膜の形成を促進させ、出力の低下を招く。このような副反応を防止するとともに、負極８からの析出物の析出量を減少させるため、空気極７側の上述した反応速度と、負極８側の上述した反応速度とを、相互に適切に保持させる必要がある。 This side reaction inhibits the normal reaction described above, promotes the formation of a non-conductive film, and leads to a decrease in output. In order to prevent such side reactions and reduce the amount of deposits from the negative electrode 8, it is necessary to appropriately maintain the above-mentioned reaction rate on the air electrode 7 side and the above-mentioned reaction rate on the negative electrode 8 side.

ここで、負極８の正規の溶解反応は、該負極８の表面積、電解液相当物質である培地１の導電率、ｐＨ、容量及び温度等の影響を受ける。例えば、負極８の正規の反応速度を増加させたい場合、負極８の表面積を増加させることや、電解液相当物質のｐＨを小さくすることや、導電率を増加させることによって、これを実現させる。逆に、負極８の正規の反応速度を減少させたい場合には、これらの逆のことを行う。例えば、負極８の表面積を減少させれば、負極８の正規の溶解反応は減少する。 Here, the normal dissolution reaction of the negative electrode 8 is affected by the surface area of the negative electrode 8, the conductivity, pH, capacity, and temperature of the culture medium 1, which is the electrolyte equivalent substance. For example, if you want to increase the normal reaction rate of the negative electrode 8, this can be achieved by increasing the surface area of the negative electrode 8, decreasing the pH of the electrolyte equivalent substance, or increasing the conductivity. Conversely, if you want to decrease the normal reaction rate of the negative electrode 8, do the opposite. For example, if you decrease the surface area of the negative electrode 8, the normal dissolution reaction of the negative electrode 8 will decrease.

一方、空気極７の反応は、該空気極７の表面積、該空気極７への酸素供給量、該空気極７側への過酸化物の配置の有無、電解液相当物質である培地１の導電率等によって調整する。例えば、空気極７の反応速度を増加させたい場合、該空気極７の表面積を増加させることや、該空気極７への酸素供給量の増大や、該空気極７側への過酸化物の配置や、電解液相当物質である培地１の導電率の増加によって、これを実現させる。ちなみに、前記過酸化物の表面は、界面活性剤によって被膜されている。逆に、空気極７の反応速度を減少させたい場合には、これと逆に処置を行う。 On the other hand, the reaction at the air electrode 7 is adjusted by the surface area of the air electrode 7, the amount of oxygen supplied to the air electrode 7, whether or not a peroxide is placed on the air electrode 7 side, the conductivity of the culture medium 1, which is a substance equivalent to an electrolyte, and the like. For example, if you want to increase the reaction rate at the air electrode 7, this can be achieved by increasing the surface area of the air electrode 7, increasing the amount of oxygen supplied to the air electrode 7, placing a peroxide on the air electrode 7 side, or increasing the conductivity of the culture medium 1, which is a substance equivalent to an electrolyte. Incidentally, the surface of the peroxide is coated with a surfactant. Conversely, if you want to decrease the reaction rate at the air electrode 7, take the opposite measures.

そして、これらの制御手段によって、電子の需要と供給を基準として、空気極７の反応速度を、負極８の正規の反応速度と同一か、或いはそれ以上に設定することが望ましい。 It is desirable to use these control means to set the reaction rate of the air electrode 7 to be equal to or faster than the normal reaction rate of the negative electrode 8, based on the demand and supply of electrons.

以上のように構成される空気電池によれば、該空気電池からの電気エネルギーを他の電気機器で利用可能であるとともに、適切なイオンの移動によって、植物Ｐを効率的に生育することが可能になる。特に、空気電池では、電解液の劣化も問題になるが、養液は、新しいものが準備供給されるため、効率よく電気エネルギーを発生させることが可能になる。 With an air battery configured as described above, the electrical energy from the air battery can be used by other electrical devices, and the appropriate movement of ions makes it possible for the plant P to grow efficiently. In particular, with air batteries, the deterioration of the electrolyte can be an issue, but new nutrient solution is prepared and supplied, making it possible to generate electrical energy efficiently.

なお、本実施形態では、土台３を収容部２とは別に設けているが、収容部２に、土台３の機能を一体的に設けてもよい。具体的には、収容部２の底部分に受け部３ａを形成し、該受け部３ａ内の養液は流路３ｂを排して収容部２の外部に排出するようにしてもよい。 In this embodiment, the base 3 is provided separately from the storage unit 2, but the function of the base 3 may be integrally provided in the storage unit 2. Specifically, a receiver 3a may be formed at the bottom of the storage unit 2, and the nutrient solution in the receiver 3a may be discharged to the outside of the storage unit 2 through the flow path 3b.

また、電解液相当物質として機能する培地１として、養液を含浸させることが可能な土壌を用いてもよい。また、培地１は、定植培地であるが、播種培地であってもよい。 Also, soil capable of being impregnated with a nutrient solution may be used as the culture medium 1 that functions as a substance equivalent to an electrolyte solution. Also, the culture medium 1 is a planting medium, but may be a seeding medium.

また、培地１自体を空気極７とするような手段も考えられる。この場合、培地１としても機能する空気極７に前記養液４を含浸させる。 It is also possible to use the culture medium 1 itself as the air electrode 7. In this case, the air electrode 7, which also functions as the culture medium 1, is impregnated with the nutrient solution 4.

また、空気極７を板状以外の種々の形状（例えば、塊状）に成形することも可能である。例えば、塊状に成形された空気極７でも、上下に貫通する支持孔７ａが穿設可能であれば、上述した機能を発揮させることが可能になる。一方、負極８の形状も板状には限定されず、塊状等の種々の形状を採用可能である。負極８は、保持電極として機能させないのであれば、空気極７と培土１を介して対向する位置に配置された複数の粒子状物質でもよく、また、ワイヤー又は紐状物質から構成してもよい。 The air electrode 7 can also be formed into various shapes other than a plate (e.g., a block). For example, even if the air electrode 7 is formed into a block, it can still perform the above-mentioned functions if a support hole 7a can be drilled through it from top to bottom. On the other hand, the shape of the negative electrode 8 is not limited to a plate, and various shapes such as a block can be adopted. If the negative electrode 8 does not function as a holding electrode, it may be a plurality of particulate materials arranged in a position facing the air electrode 7 via the culture soil 1, or it may be composed of a wire or string-like material.

さらに、図４に示す通り、植物Ｐを保持する保持手段を支持孔７ａのみから構成してもよい。この場合、支持孔７ａの内周面に植物Ｐの茎Ｐ３の外周面が嵌合状態で挿入して固定される。すなわち、充填材９が不要になる。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the holding means for holding the plant P may be composed of only the support hole 7a. In this case, the outer peripheral surface of the stem P3 of the plant P is inserted and fixed in a fitted state to the inner peripheral surface of the support hole 7a. In other words, the filler material 9 is not required.

次に、図５乃至図７に基づき、本発明の別実施形態について上述の形態と異なる部分を説明する。 Next, with reference to Figures 5 to 7, we will explain another embodiment of the present invention, with reference to the differences from the above embodiment.

図５，図６は本発明の別実施形態に係る空気電池の要部側面図及び要部正面図であり、図７は空気導入手段の構成を示す断面図である。これらの図面に示された空気電池は、水耕栽培用の生育装置である。収容部２は本例では栽培容器である。この栽培容器２の内部は前記養液４で満たされている。すなわち、培地１として養液４自体を用いている。 Figures 5 and 6 are a side view and a front view of the essential parts of an air battery according to another embodiment of the present invention, and Figure 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the air introduction means. The air battery shown in these figures is a growth device for hydroponic cultivation. The storage section 2 is a cultivation container in this example. The inside of this cultivation container 2 is filled with the nutrient solution 4. In other words, the nutrient solution 4 itself is used as the culture medium 1.

栽培容器２の上端側の開放された部分には、板状に成形された保持電極７，８（図示する例では、空気極７）が嵌合して固定されている。この保持電極７には、定植する複数の植物Ｐ毎に支持孔７ａが穿設され、各支持孔７ａには充填材９が設けられている。この充填材９は、栽培容器２内の養液４に接している。 Plate-shaped holding electrodes 7, 8 (air electrodes 7 in the illustrated example) are fitted and fixed in the open portion at the top end of the cultivation container 2. Support holes 7a are drilled in the holding electrode 7 for each of the multiple plants P to be planted, and a filler material 9 is provided in each support hole 7a. The filler material 9 is in contact with the nutrient solution 4 in the cultivation container 2.

一方、養液４で満たされた栽培容器２の内部の底面側には、保持電極７，８以外の電極７，８（図示する例では、負極８）が位置決め設置されている。 On the other hand, electrodes 7, 8 other than the holding electrodes 7, 8 (negative electrode 8 in the illustrated example) are positioned and installed on the bottom side of the inside of the cultivation container 2 filled with the nutrient solution 4.

循環装置６の回収管１２の最上流側の端部は、栽培容器２内の養液４の液面より若干上方を突出しており、該栽培容器２の内部の養液４が所定以上になると、養液４の一部は回収管１２の上端側から該回収管１２の内部に流入し、タンク１１に回収される。タンク１１内の養液４は、ポンプ１６によって、吐出管１４から栽培容器２の内部に再導入される。 The most upstream end of the recovery pipe 12 of the circulation device 6 protrudes slightly above the liquid level of the nutrient solution 4 in the cultivation container 2, and when the nutrient solution 4 inside the cultivation container 2 reaches a predetermined level or more, a portion of the nutrient solution 4 flows from the upper end side of the recovery pipe 12 into the inside of the recovery pipe 12 and is recovered in the tank 11. The nutrient solution 4 in the tank 11 is reintroduced into the inside of the cultivation container 2 from the discharge pipe 14 by the pump 16.

この循環装置６の吐出管１４には、図７に示す養液に空気を多量に導入する空気導入手段２２が設けられている。空気導入手段２２は、アスピレーターから構成されている。空気導入手段２２は、具体的には、ポンプ１６の作用によって、吐出管１４の内部に形成された養液４の流動路を、該養液４の流動方向に向かって次第に断面積が減少し、その後に、再び増加して元に戻るような形状に成形することによって、養液４の圧力を減少させる陰圧部２２ａと、該陰圧部２２ａにおいて、前記流動方向と交差（直交）する方向に形成されたエア導入孔２２ｂとを有している。 The discharge pipe 14 of this circulation device 6 is provided with an air introduction means 22 for introducing a large amount of air into the nutrient solution shown in FIG. 7. The air introduction means 22 is composed of an aspirator. Specifically, the air introduction means 22 has a negative pressure section 22a that reduces the pressure of the nutrient solution 4 by forming the flow path of the nutrient solution 4 formed inside the discharge pipe 14 by the action of the pump 16 into a shape in which the cross-sectional area gradually decreases in the flow direction of the nutrient solution 4 and then increases again to the original shape, and an air introduction hole 22b formed in the negative pressure section 22a in a direction intersecting (perpendicular to) the flow direction.

陰圧部２２ａにおける圧力減少によって、養液４に十分な割合のエヤ（酸素）を導入され、この空気の導入によって、養液４に含有された酸素を飽和状態、又はそれに近い状態とする。 By reducing the pressure in the negative pressure section 22a, a sufficient proportion of air (oxygen) is introduced into the nutrient solution 4, and the introduction of this air brings the oxygen contained in the nutrient solution 4 to a saturated state or a state close to it.

酸素が十分に含まれた状態の養液４であるため、養液４中に沈められる電極を空気極７とすることも可能であり、この場合には、栽培容器２の開放された上部に嵌め込み固定される電極を負極８とする。 Because the nutrient solution 4 contains sufficient oxygen, it is also possible to use an electrode submerged in the nutrient solution 4 as an air electrode 7. In this case, the electrode that is fitted and fixed into the open top of the cultivation container 2 is used as a negative electrode 8.

なお、栽培容器２の内部の養液４によって、一対の電極７，８の間を満たしているが、養液４の液面を、上方側に位置する電極である空気極７から下方に離れた箇所に位置させることも可能である。この場合、空気極７と、栽培容器２の内部に貯留された養液４とを、該空気極７から栽培容器２の内壁面を伝って流路する養液４等によって、イオンのやり取りが可能に連続させる必要がある。 The nutrient solution 4 inside the cultivation container 2 fills the space between the pair of electrodes 7, 8, but it is also possible to position the surface of the nutrient solution 4 at a location below and away from the air electrode 7, which is the electrode located on the upper side. In this case, it is necessary to connect the air electrode 7 and the nutrient solution 4 stored inside the cultivation container 2 so that ions can be exchanged between them, for example, by the nutrient solution 4 flowing from the air electrode 7 along the inner wall surface of the cultivation container 2.

次に、図８及び図９に基づいて、空気電池の別実施形態について、上述の形態と異なる部分を説明する。 Next, with reference to Figures 8 and 9, we will explain another embodiment of the air battery, focusing on the differences from the above embodiment.

図８は本発明の別実施形態に係る空気電池の構成を示す断面図であり、図９は図８の空気極及び負極の構成を示す平面図である。これらの図面に示された空気電池は、収容部２を構成するように扁平な直方体状に成形されたケースを備えている。該ケース２上面側に空気導入口２ａが開口して形成されている。この空気導入口２ａによって前記ケース２の内外が連通している。 Figure 8 is a cross-sectional view showing the configuration of an air battery according to another embodiment of the present invention, and Figure 9 is a plan view showing the configuration of the air electrode and negative electrode of Figure 8. The air battery shown in these figures has a case formed into a flat rectangular parallelepiped shape to form the storage section 2. An air inlet 2a is formed and opened on the top side of the case 2. This air inlet 2a provides communication between the inside and outside of the case 2.

このケース２の内部には、板状に成形された負極８と、板状に成形された捕捉部９になるシート材と、板状に成形された空気極７とが、この順番で、前記空気導入口２ａから遠い側から近づく側に向かって、順次重ねられた状態で、嵌合して収容されるとともに、該ケース２の内部には電解液４が注入されている。この電解液４は、植物を生育させる養液として使用する必要はないため、空気電池を用いられる一般的な組成が採用され、具体的には、アルカリ性の電解液が用いられる。 Inside the case 2, a plate-shaped negative electrode 8, a sheet material serving as a plate-shaped capture portion 9, and a plate-shaped air electrode 7 are stacked in this order from the side farther from the air inlet 2a toward the side closer to the air inlet 2a, and are fitted together and housed, and an electrolyte 4 is poured into the case 2. This electrolyte 4 does not need to be used as a nutrient solution for growing plants, so a typical composition used in air batteries is adopted, and specifically, an alkaline electrolyte is used.

シート材９を構成するシート材本体（捕捉部本体）９ａも、シート状に成形される。このシート材本体９ａにも、液体をゲル状とする凝集剤が含有されている。このように構成されるシート材９は、電解液４も含浸させることが可能であり、一対の電極７，８の間に充填されて両者の間のイオンの行き来を可能にする。 The sheet material body (capture body) 9a constituting the sheet material 9 is also formed into a sheet shape. This sheet material body 9a also contains a flocculant that turns the liquid into a gel. The sheet material 9 thus configured can also be impregnated with the electrolyte solution 4, which is filled between the pair of electrodes 7 and 8 to allow ions to travel between them.

負極８もシート材９とケース２の内部の底面との間に隙間無く充填された状態になる。空気極７は、シート材９とケース２の内部の天井面底面との間に隙間無く充填された状態になる。 The negative electrode 8 is also filled with no gaps between the sheet material 9 and the bottom surface inside the case 2. The air electrode 7 is filled with no gaps between the sheet material 9 and the bottom surface of the ceiling inside the case 2.

空気極７の上面は、空気導入口２ａに接した状態になり、その中央部には、下方に窪んだ凹部（収容スペース）７ｃが形成されている。この凹部７ｃは、空気導入口２ａ側である上方に向かって下方し、平面視で円状に成形されている。該凹部７ｃに、円盤状に成形された過酸化物２３が嵌合して収容される。この過酸化物２３外面の全体又は一部は界面活性剤によって被膜されている。また、空気極７には、自身をケース２の外部に露出させるシート状の電力取出部７ｂが一体的に設けられている。 The upper surface of the air electrode 7 is in contact with the air inlet 2a, and a recess (accommodation space) 7c is formed in the center, which is recessed downward. This recess 7c is shaped like a circle in a plan view, and slopes downward toward the air inlet 2a. A disk-shaped peroxide 23 is fitted into and accommodated in the recess 7c. The outer surface of the peroxide 23 is entirely or partially coated with a surfactant. The air electrode 7 is also integrally provided with a sheet-shaped power extraction part 7b that exposes itself to the outside of the case 2.

一方、負極８にも、複数のスリット８ａが形成されている。このスリット８ａによって上述した析出物の析出量が少なくなる。また、負極８には、自身をケース２の外部に露出させるシート状の電力取出部８ｂが一体的に設けられている。 On the other hand, the negative electrode 8 also has multiple slits 8a formed. These slits 8a reduce the amount of the above-mentioned deposits. The negative electrode 8 also has a sheet-shaped power extraction section 8b integrally formed therewith, which exposes the negative electrode 8 to the outside of the case 2.

一対の電力取出部７ｂ，８ｂは、ケース２の外部において隣接した状態になる。この一対の電力取出部７ｂ，８ｂによって、空気電池からの電力を取り出すことが容易になる。 The pair of power extraction parts 7b, 8b are adjacent to each other on the outside of the case 2. This pair of power extraction parts 7b, 8b makes it easy to extract power from the air battery.

また、ケース２の空気導入口２ａは、液体は通さず且つ空気は通過させる材料によって構成された閉塞カバー２４によって閉塞されている。 In addition, the air inlet 2a of the case 2 is closed by a blocking cover 24 made of a material that does not allow liquid to pass through but allows air to pass through.

以上のように構成される空気電池では、空気導入口２ａから閉塞カバー２４を透過してケース２の内部に導入された空気が空気極７に触れ、該空気極７側での上述した正規の反応が生じる。この際、過酸化物２３によって、該反応が促進される。一方、負極８でも、上述した正規の溶解反応が生じる。また、シート材９に含浸された凝集剤によって、電解液４はゲル状をなし、より適切な反応が促進される。 In the air battery constructed as described above, air introduced into the case 2 from the air inlet 2a through the blocking cover 24 comes into contact with the air electrode 7, and the normal reaction described above occurs on the air electrode 7 side. At this time, the reaction is promoted by the peroxide 23. Meanwhile, the normal dissolution reaction also occurs in the negative electrode 8. In addition, the electrolyte 4 becomes gelatinous due to the flocculant impregnated in the sheet material 9, promoting a more appropriate reaction.

これらの反応の速度は上述した手段によって互いに適切に調整されるため、上述したような副反応の発生は極力防止され、適切な出力が維持される。また、この空気電池の充電時、負極８で析出される析出物がシート材９によって捕捉されるため、負極８側におけるデンドライトの形成が効率的に抑制される。 The rates of these reactions are appropriately adjusted by the above-mentioned means, so that the occurrence of side reactions as described above is prevented as much as possible and appropriate output is maintained. In addition, when this air battery is charged, the precipitates that are deposited on the negative electrode 8 are captured by the sheet material 9, so the formation of dendrites on the negative electrode 8 side is effectively suppressed.

次に、図１乃至図４に示す実施形態である第１実施形態と、図５乃至図７に示す実施形態である第２実施形態との夫々について、より具体的な条件を必要に応じて説明する。 Next, more specific conditions will be explained as necessary for the first embodiment, which is the embodiment shown in Figures 1 to 4, and the second embodiment, which is the embodiment shown in Figures 5 to 7.

第１実施形態及び第２実施形態では、養液４のｐＨの範囲は４～８に設定する。培地１として土壌を用いる場合、その土壌の導電率は０．１～０．３［ｍＳ／ｃｍ］の範囲に設定する。養液４の導電率は１～３［ｍＳ／ｃｍ］の範囲に設定する。正極７と負極８との電気的に接続する接続配線２１に流れる電流の値は１０［ｍＡ］以下に設定する。 In the first and second embodiments, the pH range of the nutrient solution 4 is set to 4 to 8. When soil is used as the culture medium 1, the conductivity of the soil is set to a range of 0.1 to 0.3 [mS/cm]. The conductivity of the nutrient solution 4 is set to a range of 1 to 3 [mS/cm]. The value of the current flowing through the connection wiring 21 that electrically connects the positive electrode 7 and the negative electrode 8 is set to 10 [mA] or less.

培地１として養液４自体を用いる第２実施形態に係る空気電池では、養液４中の含まれる空気の量を、空気導入手段２２によって飽和溶存酸素量（８．８ｍｇ／Ｌ，ａｔ１気圧２０℃）とするか、それに近い値とする。 In the air battery according to the second embodiment, which uses the nutrient solution 4 itself as the culture medium 1, the amount of air contained in the nutrient solution 4 is set to the saturated dissolved oxygen amount (8.8 mg/L, at 1 atmosphere and 20°C) or a value close to this amount by the air introduction means 22.

このような条件下で、なす、モロヘイヤ、里芋、人参を、第１実施形態に係る空気電池を用いる方法で生育させた場合と、用いない通常の方法で生育させた売とを比較したところ、優位な差が生じた。ちなみに、培地１としては土壌を用いた。 Under these conditions, when eggplant, molokheiya, taro, and carrots were grown using the method that uses the air battery according to the first embodiment, and compared to those grown using the normal method that does not use the air battery, a significant difference was found. Incidentally, soil was used as the medium 1.

図１０は、ナスの根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載されたナスは通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載されたナスは第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。同図によれば、通常の方法で生育させたナスの根は細くて短い一方で、本発明を適用した生育装置によって生育させたナスの根は太くて長いく、両者の間には有意な差が見られた。 Figure 10 is a photograph showing the degree of growth of eggplant roots, with the eggplants on the left labeled "no electricity" having been grown using normal methods, and the eggplants on the right labeled "with electricity" having been grown using the growth device of the first embodiment. According to the figure, the roots of the eggplants grown using normal methods are thin and short, while the roots of the eggplants grown using the growth device to which the present invention is applied are thick and long, showing a significant difference between the two.

図１１は、モロヘイヤの根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載されたモロヘイヤは通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載されたモロヘイヤは第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。同図に示すモロヘイヤは１３２日間生育させた結果であり、通常の方法で生育させたモロヘイヤの根は細くて短い一方で、本発明を適用した生育装置によって生育させたモロヘイヤの根は太くて長いく、両者の間には有意な差が見られた。 Figure 11 is a photograph showing the degree of growth of the roots of molokheiya, with the molokheiya on the left labeled "no electricity" having been grown by the normal method, and the molokheiya on the right labeled "electricity" having been grown using the growth device of the first embodiment. The molokheiya shown in the figure was grown for 132 days, and while the roots of the molokheiya grown by the normal method were thin and short, the roots of the molokheiya grown using the growth device to which the present invention was applied were thick and long, showing a significant difference between the two.

図１２は、里芋の根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載された里芋は通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載された里芋は第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。同図に示す里芋は１３４日間生育させた結果であり、通常の方法で生育させた里芋の根は細くて短い一方で、本発明を適用した生育装置によって生育させた里芋の根は太くて長いく、両者の間には有意な差が見られた。 Figure 12 is a photograph showing the degree of growth of the roots of taro, with the taro on the left labeled "no electricity" having been grown using the normal method, and the taro on the right labeled "electricity" having been grown using the growth device of the first embodiment. The taro shown in the figure was grown for 134 days, and while the roots of the taro grown using the normal method were thin and short, the roots of the taro grown using the growth device to which the present invention was applied were thick and long, showing a significant difference between the two.

図１３は、人参の根の部分の生長の程度を示す写真であって、左側の「通電無し」と記載された里芋は通常の方法により生育させたものであり、右側の「通電有り」と記載された里芋は第１実施形態の生育装置によって生育させたものである。同図によれば、通常の方法で生育させた人参の根は細くて短い一方で、本発明を適用した生育装置によって生育させた人参の根は太くて長いく、両者の間には有意な差が見られた。ちなみに、「通電なし」で生育させた人参の重さは６ｇなのに対して、「通電あり」で生育させた人参の重さは１５．９ｇであり、顕著な差が見られた。 Figure 13 is a photograph showing the degree of growth of the roots of carrots. The taro on the left labeled "without electricity" was grown by the normal method, while the taro on the right labeled "with electricity" was grown by the growing device of the first embodiment. According to the figure, the roots of the carrots grown by the normal method were thin and short, while the roots of the carrots grown by the growing device to which the present invention is applied were thick and long, showing a significant difference between the two. Incidentally, the carrots grown "without electricity" weighed 6g, while the carrots grown "with electricity" weighed 15.9g, showing a significant difference.

次に、図８及び図９に示す実施形態である第３実施形態について、より具体的な条件を必要に応じて説明する。電解液４のｐＨは７～１０の範囲（さらに好ましくは、８～９の範囲）に設定し、導電率は１００～３００［ｍＳ／ｃｍ］の範囲に設定し、正極７と負極８とを電気的に接続する接続配線２１に流れる電流の値は１［Ａ］以下に設定する。 Next, more specific conditions for the third embodiment shown in Figures 8 and 9 will be described as necessary. The pH of the electrolyte 4 is set in the range of 7 to 10 (more preferably, 8 to 9), the conductivity is set in the range of 100 to 300 [mS/cm], and the value of the current flowing through the connection wiring 21 electrically connecting the positive electrode 7 and the negative electrode 8 is set to 1 [A] or less.

このような条件下で、第３実施形態の空気電池の放電特性を計測したところ、良好な結果が得られた。特に、適切なｐＨを設定することにより、析出物の析出量が大幅に低減し、錆も効率的に防止される。 When the discharge characteristics of the air battery of the third embodiment were measured under these conditions, good results were obtained. In particular, by setting an appropriate pH, the amount of precipitates was significantly reduced and rust was effectively prevented.

１培地（電解質相当物質）
２収容部（栽培容器，ケース）
２ａ空気導入口
４電解液（養液）
６循環装置（循環手段）
７空気極（正極、保持電極）
７ａ支持孔
７ｃ凹部（収容スペース）
８負極（保持電極）
８ａスリット
９捕捉部（充填材，シート材）
９ａ充填材本体（捕捉部本体，シート材本体）
１９接続配線
２３過酸化物
Ｐ植物
Ｐ３茎 1. Culture medium (electrolyte equivalent substances)
2. Storage section (cultivation container, case)
2a Air inlet 4 Electrolyte (nutrient solution)
6 Circulation device (circulation means)
7 Air electrode (positive electrode, storage electrode)
7a Support hole 7c Recess (accommodating space)
8 Negative electrode (retaining electrode)
8a Slit 9 Capture section (filler, sheet material)
9a Filler body (capture part body, sheet material body)
19 Connecting wire 23 Peroxide P Plant P3 Stem

Claims

An air electrode serving as a positive electrode;
a negative electrode at least partially containing a metal;
a culture medium interposed between the air electrode and the negative electrode and functioning as an electrolyte equivalent;
and a holding means for holding at least a part of a plant to be grown in a state in which the plant is positioned between the negative electrode and the air electrode.

The air battery according to claim 1 , wherein the air electrode and the negative electrode are electrically connected via the culture medium or a connecting wire so as to enable the exchange of electrons in addition to the exchange of ions via the culture medium.

The air battery according to claim 1 , wherein the holding means is configured to hold the plant on a holding electrode that is either the air electrode side or the negative electrode side.

2. The air battery according to claim 1 , wherein the culture medium is soil or mud impregnated with a nutrient solution for growing the plant as an electrolyte, or the nutrient solution itself.

A storage section for storing the culture medium;
The air battery according to claim 4 , further comprising a circulation means for circulating the nutrient solution so that the nutrient solution discharged from the storage section to the outside is reintroduced into the storage section.