JP2000100460A - 全鉄電池およびその充電深度の調節方法 - Google Patents
全鉄電池およびその充電深度の調節方法Info
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- JP2000100460A JP2000100460A JP10267633A JP26763398A JP2000100460A JP 2000100460 A JP2000100460 A JP 2000100460A JP 10267633 A JP10267633 A JP 10267633A JP 26763398 A JP26763398 A JP 26763398A JP 2000100460 A JP2000100460 A JP 2000100460A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価に供給することのできる全鉄電池を提供
することを主要な目的とする。 【解決手段】 正の区画室２２内に収容されているカソ
ライトは２価および／または３価の鉄イオンを含み、か
つ正極２０に接触している。負の区画室２３内に収容さ
れているアノライトは２価の鉄イオンを含み、かつ負極
２１および負極２１に電析している鉄に接触している。
アノライトとカソライトのｐＨは、２から１２の範囲内
にされている。
することを主要な目的とする。 【解決手段】 正の区画室２２内に収容されているカソ
ライトは２価および／または３価の鉄イオンを含み、か
つ正極２０に接触している。負の区画室２３内に収容さ
れているアノライトは２価の鉄イオンを含み、かつ負極
２１および負極２１に電析している鉄に接触している。
アノライトとカソライトのｐＨは、２から１２の範囲内
にされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に電解液循
環型２次電池に関するものであり、より特定的には、活
物質がすべて鉄である電解液循環型２次電池、すなわち
全鉄電池に関する。この発明は、また、そのような全鉄
電池の充電深度の調節方法に関する。
環型２次電池に関するものであり、より特定的には、活
物質がすべて鉄である電解液循環型２次電池、すなわち
全鉄電池に関する。この発明は、また、そのような全鉄
電池の充電深度の調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】我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、夏期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、電力の供給源から見ると、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、夏期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、電力の供給源から見ると、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３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３を参照して、全バナジウムのレドック
スフロー電池１は、電池反応セル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、一方側が負の区画室２ａ、他方側が正の区画室
２ｂを構成する。
スフロー電池１は、電池反応セル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、一方側が負の区画室２ａ、他方側が正の区画室
２ｂを構成する。
【０００６】正の区画室２ｂ内には、電極として、正極
６が収容され、また、負の区画室２ａ内には負極７が収
容される。正の区画室２ｂと正極液タンク４は、正極液
循環管路８で結ばれており、負の区画室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。
６が収容され、また、負の区画室２ａ内には負極７が収
容される。正の区画室２ｂと正極液タンク４は、正極液
循環管路８で結ばれており、負の区画室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８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内では、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内では、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により負の区
画室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１２より正の区画室
２ｂ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下
記の式のようになる。
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により負の区
画室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１２より正の区画室
２ｂ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下
記の式のようになる。
【０００９】
【化１】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の全バナジウムレ
ドックスフロー電池は、以上のように構成されている。
しかしながら、バナジウムは比較的少ない資源であり、
値段が高く、しかも不安定であるという特徴を有する。
また、バナジウム５価のイオンの酸化力が強く、電池素
材として、厳しい制限を受けるという問題点があった。
ドックスフロー電池は、以上のように構成されている。
しかしながら、バナジウムは比較的少ない資源であり、
値段が高く、しかも不安定であるという特徴を有する。
また、バナジウム５価のイオンの酸化力が強く、電池素
材として、厳しい制限を受けるという問題点があった。
【００１１】また、レドックスフロー電池の他の例とし
てクロム−鉄系レドックスフロー電池も知られている
が、負極に用いたクロムイオンの反応性が悪く、また、
水素ガスの発生も多いので、メンテナンスフリーにでき
ない。また、クロムイオンの電解液の溶解度が低く、活
物質のエネルギ密度が低いので、コンパクトにできない
という問題点があった。
てクロム−鉄系レドックスフロー電池も知られている
が、負極に用いたクロムイオンの反応性が悪く、また、
水素ガスの発生も多いので、メンテナンスフリーにでき
ない。また、クロムイオンの電解液の溶解度が低く、活
物質のエネルギ密度が低いので、コンパクトにできない
という問題点があった。
【００１２】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、コストが安く、かつコンパク
ト化を図ることができるように改良された、全鉄電池を
提供することを目的とする。
るためになされたもので、コストが安く、かつコンパク
ト化を図ることができるように改良された、全鉄電池を
提供することを目的とする。
【００１３】この発明の他の目的は、そのような全鉄電
池の充電深度の調節方法を提供することを目的とする。
池の充電深度の調節方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る全鉄電池
は、正極と、負極と、カソライトと上記正極を収容する
正の区画室と、アノライトと上記負極を収容する負の区
画室と、を備える。上記正の区画室と上記負の区画室と
を、イオン伝導性の分離材が分離している。このイオン
伝導性の分離部材は、上記カソライトおよび上記アノラ
イトの双方に接触し、これらの間にイオン伝導を与え
る。上記カソライトは、２価および／または３価の鉄イ
オンを含み、かつ上記正極に接触している。上記アノラ
イトは２価の鉄イオンを含み、かつ上記負極および該負
極に電析している鉄に接触している。上記アノライトお
よび上記カソライトのｐＨは２から１２の範囲内にされ
ている。
は、正極と、負極と、カソライトと上記正極を収容する
正の区画室と、アノライトと上記負極を収容する負の区
画室と、を備える。上記正の区画室と上記負の区画室と
を、イオン伝導性の分離材が分離している。このイオン
伝導性の分離部材は、上記カソライトおよび上記アノラ
イトの双方に接触し、これらの間にイオン伝導を与え
る。上記カソライトは、２価および／または３価の鉄イ
オンを含み、かつ上記正極に接触している。上記アノラ
イトは２価の鉄イオンを含み、かつ上記負極および該負
極に電析している鉄に接触している。上記アノライトお
よび上記カソライトのｐＨは２から１２の範囲内にされ
ている。
【００１５】この発明によれば、活物質として鉄を用い
るので、コストが安い。また、活物質のエネルギ密度が
高いので、コンパクトにできる。
るので、コストが安い。また、活物質のエネルギ密度が
高いので、コンパクトにできる。
【００１６】請求項２に係る全鉄電池においては、上記
カソライトおよび上記アノライトは、それぞれＦｅＸy
（式中、ｙが１のとき、ＸはＳＯ4 またはＯであり、ｙ
が２のとき、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＮＯ3 であ
る）で表わされる塩を含む。
カソライトおよび上記アノライトは、それぞれＦｅＸy
（式中、ｙが１のとき、ＸはＳＯ4 またはＯであり、ｙ
が２のとき、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＮＯ3 であ
る）で表わされる塩を含む。
【００１７】請求項３に係る全鉄電池においては、上記
分離部材は陽イオン交換膜を含み、電解質は、カチオン
がＬｉ+ 、Ｋ+ またはＮａ+ であり、アニオンがＦ- 、
Ｃｌ - 、Ｂｒ- 、ＳＯ4 2-、ＮＯ3 - またはＰＯ4 3-で
ある塩の、単独またはこれらの混合物からなる。
分離部材は陽イオン交換膜を含み、電解質は、カチオン
がＬｉ+ 、Ｋ+ またはＮａ+ であり、アニオンがＦ- 、
Ｃｌ - 、Ｂｒ- 、ＳＯ4 2-、ＮＯ3 - またはＰＯ4 3-で
ある塩の、単独またはこれらの混合物からなる。
【００１８】請求項４に係る発明は、正の区画室と負の
区画室とを備え、上記正の区画室に収容されているカソ
ライトが２価および／または３価の鉄イオンを含み、上
記負の区画室内に収容されているアノライトが２価の鉄
イオンを含み、上記アノライトおよび上記カソライトの
ｐＨが２から１２の範囲内にされている全鉄電池の充電
深度の調節方法に係る。上記カソライトを取り出して、
これを鉄と接触させることを特徴とする。
区画室とを備え、上記正の区画室に収容されているカソ
ライトが２価および／または３価の鉄イオンを含み、上
記負の区画室内に収容されているアノライトが２価の鉄
イオンを含み、上記アノライトおよび上記カソライトの
ｐＨが２から１２の範囲内にされている全鉄電池の充電
深度の調節方法に係る。上記カソライトを取り出して、
これを鉄と接触させることを特徴とする。
【００１９】請求項５に係る全鉄電池の充電深度の調節
方法においては、上記正の区画室に、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ
Ｂｒ、ＨＮＯ3 またはＨ2 ＳＯ4 の酸を添加しながら行
なう。
方法においては、上記正の区画室に、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ
Ｂｒ、ＨＮＯ3 またはＨ2 ＳＯ4 の酸を添加しながら行
なう。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。
について説明する。
【００２１】実施の形態１ 図１は、実施の形態１に係る全鉄電池の概念図である。
【００２２】図１を参照して実施の形態１に係る全鉄電
池は、正極２０と負極２１とを備える。正の区画室２２
は、カソライトと正極２０を収容する。負の区画室２３
は、アノライトと負極２１を収容する。隔膜２４が、正
の区画室２２と負の区画室２３とを分離している。
池は、正極２０と負極２１とを備える。正の区画室２２
は、カソライトと正極２０を収容する。負の区画室２３
は、アノライトと負極２１を収容する。隔膜２４が、正
の区画室２２と負の区画室２３とを分離している。
【００２３】隔膜２４は、カソライトおよびアノライト
の双方に接触し、これらの間にイオン伝導を与えるイオ
ン伝導性の部材で形成される。カソライトは２価および
／または３価の鉄イオンを含み、正極２０に接触してい
る。カソライトは正極液タンク２５に蓄えられ、正の区
画室２２にポンプ２７により循環供給される。
の双方に接触し、これらの間にイオン伝導を与えるイオ
ン伝導性の部材で形成される。カソライトは２価および
／または３価の鉄イオンを含み、正極２０に接触してい
る。カソライトは正極液タンク２５に蓄えられ、正の区
画室２２にポンプ２７により循環供給される。
【００２４】アノライトは２価の鉄イオンを含み、かつ
負極２１および負極２１に電析している鉄に接触してい
る。アノライトは、負極液タンク２６に蓄えられ、ポン
プ２８により、負の区画室２３内に循環供給される。ア
ノライトおよびカソライトのｐＨは２から１２の範囲内
にされている。
負極２１および負極２１に電析している鉄に接触してい
る。アノライトは、負極液タンク２６に蓄えられ、ポン
プ２８により、負の区画室２３内に循環供給される。ア
ノライトおよびカソライトのｐＨは２から１２の範囲内
にされている。
【００２５】正極２０での反応は、次のとおりである。
【００２６】
【化２】
【００２７】負極での反応は次のとおりである。
【００２８】
【化３】
【００２９】電解液のｐＨとしては、２〜１２の範囲で
用いるのが好ましく、特に、中性付近が好ましい。鉄の
電位−ｐＨ図によると、中性付近ならば、下記の負極の
電極反応の電位とＨ2 発生反応との電位との差が比較的
小さく、Ｈ2 発生も低減できる。
用いるのが好ましく、特に、中性付近が好ましい。鉄の
電位−ｐＨ図によると、中性付近ならば、下記の負極の
電極反応の電位とＨ2 発生反応との電位との差が比較的
小さく、Ｈ2 発生も低減できる。
【００３０】
【化４】
【００３１】また、正極の電極反応は、中性付近では、
次のとおりとなる。
次のとおりとなる。
【００３２】
【化５】
【００３３】この式によれば、鉄イオンのレドックス反
応とはならないはずであるが、実際には、次式で示すレ
ドックス反応が可能で、しかも、Ｆｅ3+のイオンは安定
な溶解状態を保つことが見出された。
応とはならないはずであるが、実際には、次式で示すレ
ドックス反応が可能で、しかも、Ｆｅ3+のイオンは安定
な溶解状態を保つことが見出された。
【００３４】
【化６】
【００３５】電解液としてはＦｅＣｌ2 、ＦｅＢｒ2 、
ＦｅＳＯ4 、Ｆｅ（ＮＯ3 ）2 およびＦｅ（ＣｌＯ4 ）
2 からなる群から選ばれる鉄塩の水溶液が好ましく用い
られる。これらの塩の水への溶解度は、非常に良いこと
がわかっている。たとえばＦｅＣｌ2 を用いると、室温
でも、４モル／ｌ程度が容易に溶け、理論エネルギ密度
は８６ｗｈ／ｌが容易に得られる。
ＦｅＳＯ4 、Ｆｅ（ＮＯ3 ）2 およびＦｅ（ＣｌＯ4 ）
2 からなる群から選ばれる鉄塩の水溶液が好ましく用い
られる。これらの塩の水への溶解度は、非常に良いこと
がわかっている。たとえばＦｅＣｌ2 を用いると、室温
でも、４モル／ｌ程度が容易に溶け、理論エネルギ密度
は８６ｗｈ／ｌが容易に得られる。
【００３６】負極でのＨ2 発生を抑える、電解液への添
加剤としては、Ｋ2 Ｓ等の無機硫黄化合物、有機硫黄化
合物、Ｌｉイオン、硫酸ヒトラジン、ＴｅＯ2 、スルフ
ァミン酸等が好ましく使用できる。
加剤としては、Ｋ2 Ｓ等の無機硫黄化合物、有機硫黄化
合物、Ｌｉイオン、硫酸ヒトラジン、ＴｅＯ2 、スルフ
ァミン酸等が好ましく使用できる。
【００３７】隔膜２４の分離機能は、正負極の充電状態
の活物質の接触による実行放電を防止することである。
具体的には、負極のＦｅと正極のＦｅ3+の接触を防止で
きればよく、Ｆｅは負極に電析して固定されているの
で、結局、Ｆｅ3+を透過しにくい性質を有していればよ
い。
の活物質の接触による実行放電を防止することである。
具体的には、負極のＦｅと正極のＦｅ3+の接触を防止で
きればよく、Ｆｅは負極に電析して固定されているの
で、結局、Ｆｅ3+を透過しにくい性質を有していればよ
い。
【００３８】また、隔膜の透過機能としては、電荷のキ
ャリアであるイオンを透過させることである。電解液の
ｐＨは中性付近であるので、Ｈ+ イオンやＯＨ- イオン
をキャリアとすると、キャリアの存在量が少なく、しか
もキャリアとして、隔膜を、電池の充放電に従って、透
過すると、正極および負極のｐＨの変動を起こすので好
ましくない。
ャリアであるイオンを透過させることである。電解液の
ｐＨは中性付近であるので、Ｈ+ イオンやＯＨ- イオン
をキャリアとすると、キャリアの存在量が少なく、しか
もキャリアとして、隔膜を、電池の充放電に従って、透
過すると、正極および負極のｐＨの変動を起こすので好
ましくない。
【００３９】したがって、キャリアとしては、ＦｅＣｌ
2 、ＦｅＢｒ2 、ＦｅＳＯ4 からなる群より選ばれた鉄
塩のアニオンまたはＦｅ2+イオンが考えられる。Ｆｅ3+
はカチオンであるので、アニオンの透過を行なう陰イオ
ン交換膜の使用が可能である。
2 、ＦｅＢｒ2 、ＦｅＳＯ4 からなる群より選ばれた鉄
塩のアニオンまたはＦｅ2+イオンが考えられる。Ｆｅ3+
はカチオンであるので、アニオンの透過を行なう陰イオ
ン交換膜の使用が可能である。
【００４０】また、陰イオン交換膜では、ＦｅＣｌ4 -
やＦｅＣｌ6 3-の錯イオンによる膜中の固定解離基の占
有等により、膜抵抗が上昇する問題点がある。しかし、
この問題は、クロム−鉄系レドックスフロー電池では、
１価イオンの選択透過性の良い陽イオン交換膜を用い
て、Ｈ+ イオンをキャリアとすることにより解決され
た。よって、鉄電池においては、Ｆｅ2+イオンをキャリ
アとして、２価イオン選択透過性のよい陽イオン交換膜
の使用が可能である。
やＦｅＣｌ6 3-の錯イオンによる膜中の固定解離基の占
有等により、膜抵抗が上昇する問題点がある。しかし、
この問題は、クロム−鉄系レドックスフロー電池では、
１価イオンの選択透過性の良い陽イオン交換膜を用い
て、Ｈ+ イオンをキャリアとすることにより解決され
た。よって、鉄電池においては、Ｆｅ2+イオンをキャリ
アとして、２価イオン選択透過性のよい陽イオン交換膜
の使用が可能である。
【００４１】さらに、電解液のカチオンとして、Ｌｉ、
Ｋ、Ｎａ、アニオンとしてＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＳＯ4 、Ｎ
Ｏ3 、ＰＯ4 等の１価のカチオンを持つ塩を加え、この
１価のカチオンをキャリアとして、１価イオン選択透過
性の良い陽イオン交換膜の使用が可能である。
Ｋ、Ｎａ、アニオンとしてＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＳＯ4 、Ｎ
Ｏ3 、ＰＯ4 等の１価のカチオンを持つ塩を加え、この
１価のカチオンをキャリアとして、１価イオン選択透過
性の良い陽イオン交換膜の使用が可能である。
【００４２】また、逆浸透膜においては１価のアニオ
ン、カチオンを不透過にすることが難しく、多価のアニ
オン、カチオンを不透過にするのは容易であることを逆
用して、１価イオン選択透過性の良い逆浸透膜の使用が
可能である。
ン、カチオンを不透過にすることが難しく、多価のアニ
オン、カチオンを不透過にするのは容易であることを逆
用して、１価イオン選択透過性の良い逆浸透膜の使用が
可能である。
【００４３】電極としては、既存の亜鉛−塩素電池、亜
鉛−臭素電池、レドックスフロー電池に使用されている
ものが、同様に使用できる。
鉛−臭素電池、レドックスフロー電池に使用されている
ものが、同様に使用できる。
【００４４】電極は、緻密グラファイト板、多孔質グラ
ファイト板、カーボン繊維での補強、多孔度の調節、グ
ラファイト粉での補強、グラッシーカーボン板が使用で
きる。また、カーボンプラスチック板、活性炭クロスを
熱圧着して補強したものも使用できる。さらに、不透性
黒鉛板、グラッシーカーボン板、プラスチックカーボン
複合材板、炭素繊維も使用できる。
ファイト板、カーボン繊維での補強、多孔度の調節、グ
ラファイト粉での補強、グラッシーカーボン板が使用で
きる。また、カーボンプラスチック板、活性炭クロスを
熱圧着して補強したものも使用できる。さらに、不透性
黒鉛板、グラッシーカーボン板、プラスチックカーボン
複合材板、炭素繊維も使用できる。
【００４５】さらに、チタン、ＲｕＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｉ
ｒＯ2 、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、伝導性ポリマーコーティン
ググラファイト、ガラス質カーボン、不織布カーボン、
ファイバ材料またはセルロース、カーボン繊維に設けら
れたＴｉＯ2 、ＲｕＯ2 またはＩｒＯ2 またはこれらの
組合せを含む、寸法安定化されたアノードから選択した
ものも使用できる。
ｒＯ2 、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、伝導性ポリマーコーティン
ググラファイト、ガラス質カーボン、不織布カーボン、
ファイバ材料またはセルロース、カーボン繊維に設けら
れたＴｉＯ2 、ＲｕＯ2 またはＩｒＯ2 またはこれらの
組合せを含む、寸法安定化されたアノードから選択した
ものも使用できる。
【００４６】電池セルスタックを構成した場合、負極で
鉄の電析の均一化という問題がある。また、電解液循環
型にした場合、マニホールドを通じてのシャントカレン
ト、マニホールドゲートシャントカレントロスとポンプ
動力のトレードオフという問題がある。負極では亜鉛−
塩素／臭素電池と同様の問題がある。正極では亜鉛−塩
素／臭素電池またはレドックスフロー電池と同様の問題
がある。したがって、それらの電池において改良されて
いる構造を用いて、全鉄電池におけるこれらの問題を解
決することができる。ただし、耐酸性、耐塩素性、耐臭
素性といった、厳しい耐久性の条件は、電池セルスタッ
ク素材には要求されない。
鉄の電析の均一化という問題がある。また、電解液循環
型にした場合、マニホールドを通じてのシャントカレン
ト、マニホールドゲートシャントカレントロスとポンプ
動力のトレードオフという問題がある。負極では亜鉛−
塩素／臭素電池と同様の問題がある。正極では亜鉛−塩
素／臭素電池またはレドックスフロー電池と同様の問題
がある。したがって、それらの電池において改良されて
いる構造を用いて、全鉄電池におけるこれらの問題を解
決することができる。ただし、耐酸性、耐塩素性、耐臭
素性といった、厳しい耐久性の条件は、電池セルスタッ
ク素材には要求されない。
【００４７】タンク、ポンプ等のプラント部の構造とし
ても、既存の亜鉛−塩素電池、亜鉛−臭素電池、レドッ
クスフロー電池に使用されるものと同様のものを使用で
きる。ただし、耐酸性、耐塩素性、耐臭素性といった厳
しい条件がないので、設計は容易である。
ても、既存の亜鉛−塩素電池、亜鉛−臭素電池、レドッ
クスフロー電池に使用されるものと同様のものを使用で
きる。ただし、耐酸性、耐塩素性、耐臭素性といった厳
しい条件がないので、設計は容易である。
【００４８】実施の形態２ 図２は、実施の形態１に係る全鉄電池の充電深度の調節
方法を説明するための概念図である。図２を参照して、
正極液タンク２５に収容されている、カソライトを取り
出して、Ｆｅ粉と接触させる第１の容器２９と、Ｆｅ粉
と接触させたカソライト中にＨＣｌを添加する第２の容
器３０を備える。正極液タンク２５からのカソライトの
取出しは、ポンプ３１で行なわれる。
方法を説明するための概念図である。図２を参照して、
正極液タンク２５に収容されている、カソライトを取り
出して、Ｆｅ粉と接触させる第１の容器２９と、Ｆｅ粉
と接触させたカソライト中にＨＣｌを添加する第２の容
器３０を備える。正極液タンク２５からのカソライトの
取出しは、ポンプ３１で行なわれる。
【００４９】図１を参照して、負極２１における水素発
生に伴い、Ｆｅが消費され、正極２０は過充電に傾いて
いく。これによる正極電解液と負極電解液の充電深度の
ずれを、カソライトをＦｅ粉と接触させることによって
調節する。カソライトとＦｅ粉を接触させると、次の反
応が起こる。
生に伴い、Ｆｅが消費され、正極２０は過充電に傾いて
いく。これによる正極電解液と負極電解液の充電深度の
ずれを、カソライトをＦｅ粉と接触させることによって
調節する。カソライトとＦｅ粉を接触させると、次の反
応が起こる。
【００５０】
【化７】
【００５１】次に、負極の水素発生に伴い、Ｈ+ が消費
され、カソライトはアルカリ性に傾いていく。このｐＨ
のずれを、カソライト中にＨＣｌを添加することによっ
て、調整する。ｐＨのずれは、次式の反応によって調整
される。
され、カソライトはアルカリ性に傾いていく。このｐＨ
のずれを、カソライト中にＨＣｌを添加することによっ
て、調整する。ｐＨのずれは、次式の反応によって調整
される。
【００５２】
【化８】
【００５３】なお、上記実施の形態では、酸としてＨＣ
ｌを用いた場合を例示したが、この発明はこれに限られ
るものでなく、ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＮＯ3 、Ｈ2 ＳＯ4 の
酸が使用できる。
ｌを用いた場合を例示したが、この発明はこれに限られ
るものでなく、ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＮＯ3 、Ｈ2 ＳＯ4 の
酸が使用できる。
【００５４】
【発明の効果】この発明に係る全鉄電池によれば、活物
質としてコストが安い。また、活物質のエネルギ密度が
高いので、コンパクトにできるという効果を奏する。ま
た、カソライトとＦｅ粉と接触させるだけで、充電深度
のずれを調節することができるので、メンテナンスが容
易になるという効果を奏する。
質としてコストが安い。また、活物質のエネルギ密度が
高いので、コンパクトにできるという効果を奏する。ま
た、カソライトとＦｅ粉と接触させるだけで、充電深度
のずれを調節することができるので、メンテナンスが容
易になるという効果を奏する。
【図１】実施の形態１に係る全鉄電池の概念図である。
【図２】全鉄電池におけるカソライトのｐＨのずれを調
整するための装置の概念図である。
整するための装置の概念図である。
【図３】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。
２０ 正極 ２１ 負極 ２２ 正の区画室 ２３ 負の区画室 ２４ 隔膜 ２５ 正極液タンク ２６ 負極液タンク
Claims (5)
- 【請求項１】 正極と、 負極と、 カソライトと前記正極を収容する正の区画室と、 アノライトと前記負極を収容する負の区画室と、 前記正の区画室と前記負の区画室を分離し、かつ前記カ
ソライトおよび前記アノライトの双方に接触し、これら
の間にイオン伝導を与えるイオン伝導性の分離部材とを
備え、 前記カソライトは２価および／または３価の鉄イオンを
含み、かつ前記正極に接触しており、 前記アノライトは２価の鉄イオンを含み、かつ前記負極
および該負極に電析している鉄に接触しており、 前記アノライトおよび前記カソライトのｐＨは、２から
１２の範囲内にされている、全鉄電池。 - 【請求項２】 前記カソライトおよび前記アノライト
は、それぞれＦｅＸy（式中、ｙが１のとき、ＸはＳＯ4
またはＯであり、ｙが２のとき、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、またはＮＯ3 である）で表わされる塩を含む、請求
項１に記載の全鉄電池。 - 【請求項３】 前記分離部材は陽イオン交換膜を含み、 電解質は、カチオンがＬｉ+ 、Ｋ+ またはＮａ+ であ
り、アニオンがＦ- 、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、ＳＯ4 2-、ＮＯ
3 - またはＰＯ4 3-である塩の、単独またはこれらの混
合物からなる、請求項１に記載の全鉄電池。 - 【請求項４】 正の区画室と負の区画室とを備え、 前記正の区画室に収容されているカソライトが２価およ
び／または３価の鉄イオンを含み、 前記負の区画室内に収容されているアノライトが２価の
鉄イオンを含み、 前記アノライトおよび前記カソライトのｐＨが２から１
２の範囲内にされている全鉄電池、の充電深度の調節方
法であって、 前記カソライトを取り出して、これを鉄と接触させるこ
とを特徴とする、全鉄電池の充電深度の調節方法。 - 【請求項５】 前記正の区画室に、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢ
ｒ、ＨＮＯ3 またはＨ2 ＳＯ4 の酸を添加しながら行な
う、請求項４に記載の、全鉄電池の充電深度の調節方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10267633A JP2000100460A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 全鉄電池およびその充電深度の調節方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10267633A JP2000100460A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 全鉄電池およびその充電深度の調節方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100460A true JP2000100460A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17447398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10267633A Withdrawn JP2000100460A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 全鉄電池およびその充電深度の調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000100460A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013118277A1 (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 日新電機株式会社 | 電力貯蔵電池 |
| JP2013541146A (ja) * | 2010-09-21 | 2013-11-07 | インペリアル イノベイションズ リミテッド | 再生燃料電池 |
| JP2014519168A (ja) * | 2011-06-01 | 2014-08-07 | ケース ウエスタン リザーブ ユニバーシティ | 鉄基流動電池 |
| CN113823821A (zh) * | 2020-06-19 | 2021-12-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种铁-氢储能电池及其应用 |
| DE112020001592T5 (de) | 2019-03-28 | 2021-12-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Redox-Flow-Batterie |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP10267633A patent/JP2000100460A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013541146A (ja) * | 2010-09-21 | 2013-11-07 | インペリアル イノベイションズ リミテッド | 再生燃料電池 |
| JP2014519168A (ja) * | 2011-06-01 | 2014-08-07 | ケース ウエスタン リザーブ ユニバーシティ | 鉄基流動電池 |
| US9559375B2 (en) | 2011-06-01 | 2017-01-31 | Case Western Reserve University | Iron flow batteries |
| WO2013118277A1 (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 日新電機株式会社 | 電力貯蔵電池 |
| DE112020001592T5 (de) | 2019-03-28 | 2021-12-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Redox-Flow-Batterie |
| CN113823821A (zh) * | 2020-06-19 | 2021-12-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种铁-氢储能电池及其应用 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |