JP2000030721A - 全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法 - Google Patents
全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 再生のための電解液を大量に加える必要がな
く、また、複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することを
主要な目的とする。 【解決手段】 バランスの崩れた放電状態における正極
電解液に、上記バランスの崩れた量に対して、実質的に
１／２の量のバナジウム３価を加えて、上記バランスの
崩れを修正する。
く、また、複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することを
主要な目的とする。 【解決手段】 バランスの崩れた放電状態における正極
電解液に、上記バランスの崩れた量に対して、実質的に
１／２の量のバナジウム３価を加えて、上記バランスの
崩れを修正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的に全バナ
ジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法に関する
ものであり、より特定的には、バランスの崩れた放電状
態における電解液を再生するために加える、電解液の量
を減らすことができるように改良された、全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に関する。
ジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法に関する
ものであり、より特定的には、バランスの崩れた放電状
態における電解液を再生するために加える、電解液の量
を減らすことができるように改良された、全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】わが国の電力需要の伸びは、年とともに
増大し続けているが、電力需要の変動も、産業構造の高
度化と、国民生活水準の向上を反映して、年々、著しく
なる傾向にある。たとえば、夏季における昼間の電力需
要量を１００とすると、明け方のそれは３０以下となっ
ている状況である。一方、電力の供給源からみると、出
力変動が望ましくない原子力発電や、大規模火力発電の
割合も増加する傾向にあるため、電力を貯蔵する設備に
必要性が高まっている。
増大し続けているが、電力需要の変動も、産業構造の高
度化と、国民生活水準の向上を反映して、年々、著しく
なる傾向にある。たとえば、夏季における昼間の電力需
要量を１００とすると、明け方のそれは３０以下となっ
ている状況である。一方、電力の供給源からみると、出
力変動が望ましくない原子力発電や、大規模火力発電の
割合も増加する傾向にあるため、電力を貯蔵する設備に
必要性が高まっている。
【０００３】現在の電力貯蔵は、揚水発電によって行な
われているが、その立地に限度があることから、新しい
電力貯蔵技術、中でも、技術的、経済的に実現の可能性
が高いとされている電力貯蔵用２次電池が盛んに研究さ
れている。この中でも、特に、レドックスフロー型電池
が注目されている。
われているが、その立地に限度があることから、新しい
電力貯蔵技術、中でも、技術的、経済的に実現の可能性
が高いとされている電力貯蔵用２次電池が盛んに研究さ
れている。この中でも、特に、レドックスフロー型電池
が注目されている。
【０００４】図１は、特許公報第２７２４８１７号に開
示されている、全バナジウムレドックスフロー電池の概
略図である。
示されている、全バナジウムレドックスフロー電池の概
略図である。
【０００５】図１を参照して、全バナジウムのレドック
スフロー電池１は、電池セル２、負極液タンク３および
正極液タンク４を備える。電池反応セル２内は、たとえ
ば、イオン交換膜等からなる隔膜５により仕切られてお
り、一方側が負極セル２ａ、他方側が正極セル２ｂを構
成する。
スフロー電池１は、電池セル２、負極液タンク３および
正極液タンク４を備える。電池反応セル２内は、たとえ
ば、イオン交換膜等からなる隔膜５により仕切られてお
り、一方側が負極セル２ａ、他方側が正極セル２ｂを構
成する。
【０００６】正極セル２ｂ内には、電極として、正極６
が収容され、また、負極セル２ａ内には負極７が収容さ
れる。正極セル２ｂと正極液タンク４は、正極液循環管
路６で結ばれており、負極セル２ａと負極液タンク３
は、負極液循環管路９で結ばれている。
が収容され、また、負極セル２ａ内には負極７が収容さ
れる。正極セル２ｂと正極液タンク４は、正極液循環管
路６で結ばれており、負極セル２ａと負極液タンク３
は、負極液循環管路９で結ばれている。
【０００７】正極液循環管路６内には、ポンプ１０が設
けられており、負極液循環管路９内にはポンプ１１が設
けられている。正極液タンク４内には、Ｖ5+／Ｖ4+を含
む正極電解液が蓄えられており、また、負極液タンク３
内には、Ｖ2+／Ｖ3+を含む負極液電解液が蓄えられてい
る。これらのイオンは、硫酸水溶液に、それぞれ溶かさ
れている。
けられており、負極液循環管路９内にはポンプ１１が設
けられている。正極液タンク４内には、Ｖ5+／Ｖ4+を含
む正極電解液が蓄えられており、また、負極液タンク３
内には、Ｖ2+／Ｖ3+を含む負極液電解液が蓄えられてい
る。これらのイオンは、硫酸水溶液に、それぞれ溶かさ
れている。
【０００８】全バナジウムのレドックスフロー電池で
は、充電時においては、負極液タンク３に蓄えられたＶ
2+／Ｖ3+を含む硫酸水溶液が、ポンプ１１により負極セ
ル２ａに送られ、負極７において外部回路に電子を放出
して、Ｖ2+がＶ3+に酸化され、負極液タンク３に回収さ
れる。他方、正極液タンク４に蓄えられたＶ5+／Ｖ4+イ
オンを含む硫酸水溶液は、ポンプ１０により正極セル２
ｂに送られ、正極６において外部回路から電子を受取
り、Ｖ5+がＶ4+に還元され、正極液タンク４に回収され
る。このような全バナジウムのレドックスフロー電池に
おいては、正極６および負極７における充放電反応は、
図２に示すようになる。
は、充電時においては、負極液タンク３に蓄えられたＶ
2+／Ｖ3+を含む硫酸水溶液が、ポンプ１１により負極セ
ル２ａに送られ、負極７において外部回路に電子を放出
して、Ｖ2+がＶ3+に酸化され、負極液タンク３に回収さ
れる。他方、正極液タンク４に蓄えられたＶ5+／Ｖ4+イ
オンを含む硫酸水溶液は、ポンプ１０により正極セル２
ｂに送られ、正極６において外部回路から電子を受取
り、Ｖ5+がＶ4+に還元され、正極液タンク４に回収され
る。このような全バナジウムのレドックスフロー電池に
おいては、正極６および負極７における充放電反応は、
図２に示すようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】全バナジウムレドック
スフロー電池の電気化学反応は、上述のように示され
る。
スフロー電池の電気化学反応は、上述のように示され
る。
【００１０】しかしながら、充放電動作を繰返すうち
に、電解液のバランスが崩れてくるという問題点があっ
た。電解液のバランスが崩れるケースは、次の２通りが
考えられる。
に、電解液のバランスが崩れてくるという問題点があっ
た。電解液のバランスが崩れるケースは、次の２通りが
考えられる。
【００１１】第１は、完全に放電したら、正極に、図３
に示すように、５価が残る場合である。通常は、この５
価が残った分だけ４価が減るので、５価の分だけ容量が
減る。回復させるには、４価を、残った５価の分だけ加
えるか、５価を４価に化学変化させるしかない。
に示すように、５価が残る場合である。通常は、この５
価が残った分だけ４価が減るので、５価の分だけ容量が
減る。回復させるには、４価を、残った５価の分だけ加
えるか、５価を４価に化学変化させるしかない。
【００１２】第２に、完全に放電したら、負極に、図４
に示すように、２価が残る場合である。
に示すように、２価が残る場合である。
【００１３】電解液のバランスが崩れ、酸化還元ペア
（Ｖ4+／Ｖ3+またはＶ5+／Ｖ2+）の絶対量が減少する
と、充放電動作を繰返すうちに、電池貯蔵電力量すなわ
ち電池容量が低下するようになる。のみならず、電池の
内部抵抗が増大し、充放電効率も低下しがちとなる。
（Ｖ4+／Ｖ3+またはＶ5+／Ｖ2+）の絶対量が減少する
と、充放電動作を繰返すうちに、電池貯蔵電力量すなわ
ち電池容量が低下するようになる。のみならず、電池の
内部抵抗が増大し、充放電効率も低下しがちとなる。
【００１４】電解液の再生を行なうには、足りなくなっ
た分の容量分だけ電解液を加えるか、別途電解液の再生
装置を付与する必要がある。電解液を大量に加えるの
は、コスト的に問題であり、電解液の再生装置を付与す
る場合は、装置が複雑になるという問題点がある。
た分の容量分だけ電解液を加えるか、別途電解液の再生
装置を付与する必要がある。電解液を大量に加えるの
は、コスト的に問題であり、電解液の再生装置を付与す
る場合は、装置が複雑になるという問題点がある。
【００１５】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、電解液を大量に加える必要が
なく、かつ複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することに
ある。
るためになされたもので、電解液を大量に加える必要が
なく、かつ複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することに
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係るレドック
スフロー電池電解液の再生方法においては、バランスの
崩れた放電状態における正極電解液に、上記バランスの
崩れた量に対して、実質的に１／２の量のバナジウム３
価を加えて、上記バランスの崩れを修正することを特徴
とする。
スフロー電池電解液の再生方法においては、バランスの
崩れた放電状態における正極電解液に、上記バランスの
崩れた量に対して、実質的に１／２の量のバナジウム３
価を加えて、上記バランスの崩れを修正することを特徴
とする。
【００１７】この発明によれば、バランスの崩れた量に
対して、実質的に１／２の量のバナジウム３価を加える
ことで、余ったバナジウム５価を利用して、Ｖ5+＋Ｖ3+
→２Ｖ4+の反応を起こすことで、加える電解液量を減ら
すことができる。
対して、実質的に１／２の量のバナジウム３価を加える
ことで、余ったバナジウム５価を利用して、Ｖ5+＋Ｖ3+
→２Ｖ4+の反応を起こすことで、加える電解液量を減ら
すことができる。
【００１８】請求項２に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスの崩れた
放電状態における負極電解液に、上記バランスの崩れた
量に対して、１／２の量のバナジウム４価を加えて、上
記バランスの崩れを修正することを特徴とする。
ー電池電解液の再生方法においては、バランスの崩れた
放電状態における負極電解液に、上記バランスの崩れた
量に対して、１／２の量のバナジウム４価を加えて、上
記バランスの崩れを修正することを特徴とする。
【００１９】この発明によれば、バランスの崩れた量に
対して、実質的に１／２の量のバナジウム４価を加える
ことで、余ったバナジウム２価を利用して、Ｖ2+＋Ｖ4+
→２Ｖ3+の反応を起こすことで、加える電解液量を減ら
すことができる。
対して、実質的に１／２の量のバナジウム４価を加える
ことで、余ったバナジウム２価を利用して、Ｖ2+＋Ｖ4+
→２Ｖ3+の反応を起こすことで、加える電解液量を減ら
すことができる。
【００２０】請求項３に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスの崩れた
放電状態における負極電解液に、上記バランスの崩れた
量に対して実質的に１／３の量のバナジウム５価を加え
ることにより、上記バランスの崩れを修正することを特
徴とする。
ー電池電解液の再生方法においては、バランスの崩れた
放電状態における負極電解液に、上記バランスの崩れた
量に対して実質的に１／３の量のバナジウム５価を加え
ることにより、上記バランスの崩れを修正することを特
徴とする。
【００２１】バナジウム５価を加えることで、Ｖ2+＋Ｖ
2+＋Ｖ5+→Ｖ2+＋Ｖ4+＋Ｖ3+→３Ｖ 3+と反応し、加える
電解液量をさらに減らすことができる。
2+＋Ｖ5+→Ｖ2+＋Ｖ4+＋Ｖ3+→３Ｖ 3+と反応し、加える
電解液量をさらに減らすことができる。
【００２２】請求項４に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、Ｏ2 を加えることを
特徴とする。
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、Ｏ2 を加えることを
特徴とする。
【００２３】バナジウム２価は、酸素で酸化され、バナ
ジウム３価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで、特別な再生装置を用いずに、電解液を再生する
ことができる。
ジウム３価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで、特別な再生装置を用いずに、電解液を再生する
ことができる。
【００２４】請求項５に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、空気を加えることを
特徴とする。
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、空気を加えることを
特徴とする。
【００２５】空気には、酸素が２０％程度含まれている
ので、その酸素で、負極電解液を再生する。したがっ
て、特別な装置や、電解液、酸素ガスが不要となる。
ので、その酸素で、負極電解液を再生する。したがっ
て、特別な装置や、電解液、酸素ガスが不要となる。
【００２６】請求項６に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記Ｏ2 ガスと
して、上記負極電解液の再生時に正極にできるＯ2 ガス
を用いる。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記Ｏ2 ガスと
して、上記負極電解液の再生時に正極にできるＯ2 ガス
を用いる。
【００２７】正極では、Ｖ4+→Ｖ5+の代わりに、副反応
として、１／２Ｈ2 Ｏ→１／４Ｏ2↑＋Ｈ+ ＋ｅ- の反
応が起こる。このとき生じる酸素を、負極タンク内電解
液に供給し、電解液の再生を行なう。これによって、装
置の完全な密閉化が可能となる。また、人手による操作
が不要になるというメリットもある。
として、１／２Ｈ2 Ｏ→１／４Ｏ2↑＋Ｈ+ ＋ｅ- の反
応が起こる。このとき生じる酸素を、負極タンク内電解
液に供給し、電解液の再生を行なう。これによって、装
置の完全な密閉化が可能となる。また、人手による操作
が不要になるというメリットもある。
【００２８】請求項７に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
３価として、放電時の負極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることがない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
３価として、放電時の負極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることがない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
【００２９】請求項８に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
４価として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることもない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
４価として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることもない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
【００３０】請求項９に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
５価として、充電時の正極電解液と同じ組成のものを使
用する。この発明によると、不純物が入ることもないの
で、元の液とほぼ同一のものになり、より安定となる。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
５価として、充電時の正極電解液と同じ組成のものを使
用する。この発明によると、不純物が入ることもないの
で、元の液とほぼ同一のものになり、より安定となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３２】バナジウムと硫酸を用いた、全バナジウム
レドックスフロー電池の電気化学反応は次のように示さ
れる。正極側と負極側は隔膜により仕切られている。
レドックスフロー電池の電気化学反応は次のように示さ
れる。正極側と負極側は隔膜により仕切られている。
【００３３】
【化１】
【００３４】電解液のバランスが崩れた場合に、次のよ
うな再生を行なう。
うな再生を行なう。
【００３５】実施の形態１ 電解液のバランスが崩れ、正極：バナジウム４価１モ
ル，バナジウム５価４モル，負極：バナジウム３価２モ
ル，バナジウム２価３モルとなった。正極に、バナジウ
ム３価を０．５モル加えた。その結果、バナジウム４価
が２モル、バナジウム５価が３．５モルとなり、バナジ
ウム４価とバナジウム３価の濃度を同じにすることがで
きた。
ル，バナジウム５価４モル，負極：バナジウム３価２モ
ル，バナジウム２価３モルとなった。正極に、バナジウ
ム３価を０．５モル加えた。その結果、バナジウム４価
が２モル、バナジウム５価が３．５モルとなり、バナジ
ウム４価とバナジウム３価の濃度を同じにすることがで
きた。
【００３６】反応式は、次のとおりである。
【００３７】
【化２】
【００３８】バナジウム３価を加えることで、特別な再
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム４
価を加えるのに対して、１／２の量で済む。
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム４
価を加えるのに対して、１／２の量で済む。
【００３９】実施の形態２ 電解液のバランスが崩れ、正極：バナジウム４価２モ
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、バナジウ
ム４価を０．５モル加えたところ、バナジウム３価が２
モル、バナジウム２価が３．５モルとなり、バナジウム
３価とバナジウム４価の濃度を同じにすることができ
た。
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、バナジウ
ム４価を０．５モル加えたところ、バナジウム３価が２
モル、バナジウム２価が３．５モルとなり、バナジウム
３価とバナジウム４価の濃度を同じにすることができ
た。
【００４０】反応式は、次のとおりである。
【００４１】
【化３】
【００４２】実施の形態３ 電解液のバランスが崩れ、正極：バナジウム４価２モ
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、バナジウ
ム５価を０．３３モル加えたところ、バナジウム３価が
２モル、バナジウム２価が３．３３モルとなり、バナジ
ウム３価とバナジウム４価の濃度を同じにすることがで
きた。
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、バナジウ
ム５価を０．３３モル加えたところ、バナジウム３価が
２モル、バナジウム２価が３．３３モルとなり、バナジ
ウム３価とバナジウム４価の濃度を同じにすることがで
きた。
【００４３】反応式は、次のとおりである。
【００４４】
【化４】
【００４５】バナジウム５価を加えることで、特別な再
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム３
価を加えるのに対し、１／３で済む。
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム３
価を加えるのに対し、１／３で済む。
【００４６】実施の形態４ 電解液のバランスが崩れ、正極：バナジウム４価２モ
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、Ｏ 2 を
０．２５モル加えたところ、バナジウム３価が２モル、
バナジウム２価が３モルとなり、バナジウム３価とバナ
ジウム４価の濃度を同じにすることができた。
ル，バナジウム５価３モル，負極：バナジウム３価１モ
ル，バナジウム２価４モルとなった。負極に、Ｏ 2 を
０．２５モル加えたところ、バナジウム３価が２モル、
バナジウム２価が３モルとなり、バナジウム３価とバナ
ジウム４価の濃度を同じにすることができた。
【００４７】反応式は、次のとおりである。
【００４８】
【化５】
【００４９】バナジウム２価は、酸素で酸化され、バナ
ジウム３価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで特別な再生装置などを必要としない。
ジウム３価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで特別な再生装置などを必要としない。
【００５０】実施の形態５ 電解液のバランスが崩れ、正極：バナジウム４価５モ
ル，バナジウム５価０モル，負極：バナジウム３価４モ
ル，バナジウム２価１モルとなった。負極に、空気を加
えたところ、バナジウム３価が５モル、バナジウム２価
が０モルとなり、バナジウム３価とバナジウム４価の濃
度を同じにすることができた。
ル，バナジウム５価０モル，負極：バナジウム３価４モ
ル，バナジウム２価１モルとなった。負極に、空気を加
えたところ、バナジウム３価が５モル、バナジウム２価
が０モルとなり、バナジウム３価とバナジウム４価の濃
度を同じにすることができた。
【００５１】空気には、酸素が２０％程度含まれている
ので、その酸素で再生を行なうので、特別な装置や電解
液、酸素ガスなどが不要となる。
ので、その酸素で再生を行なうので、特別な装置や電解
液、酸素ガスなどが不要となる。
【００５２】実施の形態６ 正極、負極タンク上部（気相部）を連通管を取付けて充
放電試験を実施した。連通管を閉めて充放電試験をした
場合、電池容量が１００サイクルで３％低下したが、連
通管を開けて、再度充放電試験を実施したら、電池容量
低下分が１％で、２％分電解液を再生することができ
た。
放電試験を実施した。連通管を閉めて充放電試験をした
場合、電池容量が１００サイクルで３％低下したが、連
通管を開けて、再度充放電試験を実施したら、電池容量
低下分が１％で、２％分電解液を再生することができ
た。
【００５３】正極での副反応（Ｖ4+→Ｖ5+の代わりに、
１／２Ｈ2 Ｏ→１／４Ｏ2 ↑＋Ｈ+＋ｅ- ）で生じた酸
素が、負極タンク内電解液に供給され、負極電解液の再
生が行なわれたものである。
１／２Ｈ2 Ｏ→１／４Ｏ2 ↑＋Ｈ+＋ｅ- ）で生じた酸
素が、負極タンク内電解液に供給され、負極電解液の再
生が行なわれたものである。
【００５４】実施の形態７ 実施の形態１で用いるＶ3+として、負極の放電時の電解
液組成と同じもの（硫酸バナジウム（３価）と硫酸の濃
度が同じもの）を使用することで、他の成分が入ること
がない。その結果、より安定な電解液が得られる。
液組成と同じもの（硫酸バナジウム（３価）と硫酸の濃
度が同じもの）を使用することで、他の成分が入ること
がない。その結果、より安定な電解液が得られる。
【００５５】実施の形態８ 実施の形態２で用いるＶ4+として、正極の完全放電時の
電解液組成と同じもの（硫酸バナジウム（４価）と硫酸
の濃度が同じもの）を使用する。これにより、他の成分
が入ることがないので、より安定な電解液となる。
電解液組成と同じもの（硫酸バナジウム（４価）と硫酸
の濃度が同じもの）を使用する。これにより、他の成分
が入ることがないので、より安定な電解液となる。
【００５６】実施の形態９ 実施の形態３に用いるＶ5+として、正極の完全充電時の
電解液組成と同じもの（硫酸バナジウム（５価）と硫酸
の濃度が同じもの）を使用する。これにより、他の成分
が入ることがなく、より安定な電解液となる。
電解液組成と同じもの（硫酸バナジウム（５価）と硫酸
の濃度が同じもの）を使用する。これにより、他の成分
が入ることがなく、より安定な電解液となる。
【図１】従来の全バナジウムレドックスフロー電池の概
念図である。
念図である。
【図２】全バナジウムレドックスフロー電池の動作原理
を示す反応式図である。
を示す反応式図である。
【図３】電解液のバランスが崩れることを説明するため
の図である。
の図である。
【図４】電解液のバランスが崩れることを説明する他の
図である。
図である。
１ バナジウムレドックス電池 ２ 電池セル ３ 負極液タンク ４ 正極液タンク ５ 隔膜 ６ 正極 ７ 負極 ２ａ 負極セル ２ｂ 正極セル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月２６日（１９９９．８．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項７】 前記バナジウム４価として、放電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項２に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項２に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
【請求項８】 前記バナジウム５価は、完全充電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項３に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項３に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
Ｖ5+／Ｖ4+イオンを含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオン
を含む負極電解液の酸化還元ペアからなる全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に係る。当該方
法は、バランスの崩れた放電状態における正極電解液
に、下記式で示される量のバナジウム３価を加える工程
を備える。 加えるバナジウム３価の量＝（［上記Ｖ5+イオンの濃
度］−［上記Ｖ2+イオンの濃度］）×１／２ 上記加えるバナジウム３価として、放電時の正極電解液
の組成物と同じものを使用する。
Ｖ5+／Ｖ4+イオンを含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオン
を含む負極電解液の酸化還元ペアからなる全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に係る。当該方
法は、バランスの崩れた放電状態における正極電解液
に、下記式で示される量のバナジウム３価を加える工程
を備える。 加えるバナジウム３価の量＝（［上記Ｖ5+イオンの濃
度］−［上記Ｖ2+イオンの濃度］）×１／２ 上記加えるバナジウム３価として、放電時の正極電解液
の組成物と同じものを使用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】この発明によれば、バランスの崩れた量
（［上記Ｖ5+イオンの濃度］−［上記Ｖ2+イオンの濃
度］）に対して、実質的に１／２の量のバナジウム３価
を加えることで、余ったバナジウム５価を利用して、Ｖ
5+＋Ｖ3+→２Ｖ4+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。また、加えるバナジウム３価
として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを使用
するので、副反応が全く起こらない。また、濃度調整の
必要もない。反応が１００％正確に起こるため、量が１
／２でよく、かつ濃度調整のために硫酸などを入れる必
要がない。
（［上記Ｖ5+イオンの濃度］−［上記Ｖ2+イオンの濃
度］）に対して、実質的に１／２の量のバナジウム３価
を加えることで、余ったバナジウム５価を利用して、Ｖ
5+＋Ｖ3+→２Ｖ4+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。また、加えるバナジウム３価
として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを使用
するので、副反応が全く起こらない。また、濃度調整の
必要もない。反応が１００％正確に起こるため、量が１
／２でよく、かつ濃度調整のために硫酸などを入れる必
要がない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】請求項２に係る発明は、Ｖ5+／Ｖ4+イオン
を含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム４価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム４価の量＝（［上記Ｖ2+イオンの濃
度］−［上記Ｖ5+イオンの濃度］）×１／２
を含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム４価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム４価の量＝（［上記Ｖ2+イオンの濃
度］−［上記Ｖ5+イオンの濃度］）×１／２
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】この発明によれば、バランスの崩れた量
（［上記Ｖ2+イオンの濃度］−［上記Ｖ5+イオンの濃
度］）に対して、実質的に１／２の量のバナジウム４価
を加えることで、余ったバナジウム２価を利用して、Ｖ
2+＋Ｖ4+→２Ｖ3+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。
（［上記Ｖ2+イオンの濃度］−［上記Ｖ5+イオンの濃
度］）に対して、実質的に１／２の量のバナジウム４価
を加えることで、余ったバナジウム２価を利用して、Ｖ
2+＋Ｖ4+→２Ｖ3+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】請求項３に係る発明は、Ｖ5+／Ｖ4+イオン
を含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム５価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム５価の量＝（［上記Ｖ2+イオンの濃
度］−［上記Ｖ5+イオンの濃度］）×１／３
を含む正極電解液とＶ2+／Ｖ3+イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム５価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム５価の量＝（［上記Ｖ2+イオンの濃
度］−［上記Ｖ5+イオンの濃度］）×１／３
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】請求項７に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
４価として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることもない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
４価として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることもない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】請求項８に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
５価として、充電時の正極電解液と同じ組成のものを使
用する。この発明によると、不純物が入ることもないの
で、元の液とほぼ同一のものになり、より安定となる。
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
５価として、充電時の正極電解液と同じ組成のものを使
用する。この発明によると、不純物が入ることもないの
で、元の液とほぼ同一のものになり、より安定となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重松 敏夫 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 徳田 信幸 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA10 BB00 HH05 RR01 RR07 5H027 AA10 BE07
Claims (9)
- 【請求項１】 バランスの崩れた放電状態における正極
電解液に、前記バランスの崩れた量に対して、実質的に
１／２の量のバナジウム３価を加えて再生することを特
徴とする、全バナジウムレドックスフロー電池電解液の
再生方法。 - 【請求項２】 バランスの崩れた放電状態における負極
電解液に、前記バランスの崩れた量に対して、実質的に
１／２の量のバナジウム４価を加えて再生することを特
徴とする、全バナジウムレドックスフロー電池電解液の
再生方法。 - 【請求項３】 バランスの崩れた放電状態における負極
電解液に、前記バランスの崩れた量に対して、実質的に
１／３の量のバナジウム５価を加えて再生することを特
徴とする、全バナジウムレドックスフロー電池電解液の
再生方法。 - 【請求項４】 バランスのくずれた放電状態における負
極電解液に、Ｏ2 を加えて再生することを特徴とする、
全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法。 - 【請求項５】 バランスのくずれた放電状態における負
極電解液に、空気を加えて再生することを特徴とする、
全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法。 - 【請求項６】 前記Ｏ2 として、前記負極電解液の再生
時に正極でできたＯ 2 ガスを用いることを特徴とする、
請求項４に記載の全バナジウムレドックスフロー電池電
解液の再生方法。 - 【請求項７】 前記バナジウム３価として、放電時の負
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項１に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。 - 【請求項８】 前記バナジウム４価として、放電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項２に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。 - 【請求項９】 前記バナジウム５価は、完全充電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項３に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
Priority Applications (1)
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| JP10195564A JP2994337B1 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10195564A JP2994337B1 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法 |
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|---|---|
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Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
| DE102007011311A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Mtu Cfc Solutions Gmbh | Vanadium-Redox-Batterie und Verfahren zu ihrem Betrieb |
| JP2015522913A (ja) * | 2012-05-25 | 2015-08-06 | イマジー パワー システムズ，インコーポレーテッド | バナジウムフローバッテリー中の電気化学的平衡 |
| KR20160008212A (ko) * | 2013-05-03 | 2016-01-21 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | 흐름 배터리의 상태를 유지시키는 방법 |
| KR20160018868A (ko) * | 2013-07-08 | 2016-02-17 | 피너지 엘티디. | 전해질 재생 |
| JP2016517137A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-09 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 酸化溶液に曝すことによるフローバッテリ電極の再活性化 |
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| WO2019031129A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 住友電気工業株式会社 | レドックスフロー電池の運用方法、およびレドックスフロー電池 |
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1998
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