JP2002015762A - レドックスフロー電池 - Google Patents

レドックスフロー電池

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JP2002015762A
JP2002015762A JP2000193809A JP2000193809A JP2002015762A JP 2002015762 A JP2002015762 A JP 2002015762A JP 2000193809 A JP2000193809 A JP 2000193809A JP 2000193809 A JP2000193809 A JP 2000193809A JP 2002015762 A JP2002015762 A JP 2002015762A
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flow battery
pipe
hot air
electrolyte
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Takahiro Kumamoto
貴浩 隈元
Nobuyuki Tokuda
信幸 徳田
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温付近で運転することができるように改良
されたレドックスフロー電池を提供することを主要な目
的とする。 【解決手段】 レドックスフロー電池は、充放電を行な
うセル31と電解液を蓄える電解液タンク32を備え
る。セル31と電解液タンク32を、電解液を流すため
の配管33a,33bが接続している。配管33a,3
3bの少なくとも一部A,Bに温風を送風する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般にレドック
スフロー電池に関するものであり、より特定的には、効
率よく運転できるように改良されたレドックスフロー電
池に関する。
【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二次電池が盛んに研究さ
れている。この中でも、特に、レドックスフロー電池が
注目されている。
【0004】図5は、従来の全バナジウムのレドックス
フロー電池の概略図である。図5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、一方側が負極セル2a、他方側
が正極セル2bを構成する。
【0005】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6a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。
【0006】正極液循環管路6a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+
イオン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+/V 3+イオンを含む負極電解液
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。
【0007】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+イオン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+
4+イオンを含む硫酸水溶液は、ポンプ10により正極
セル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。
【0008】
【化1】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレドッ
クスフロー電池は、常温(30〜45℃)付近で性能が
良いということを発明者らは見出している。
【0010】この温度に維持するために、電解液タンク
にヒータを取付けることが考えられる。しかしながら、
電解液タンクにヒータを取付ける場合、電解液が金属を
溶解しやすい酸であり、正極液は酸化性、負極液は還元
性が強いため、接液面は非金属で電解液に対して化学変
化しないような素材でなければならない。その場合、電
解液タンク部分とヒータ部分とのシール性が十分に確保
できないという問題がある。
【0011】また、接液面に使用できる非金属のもの
は、電解液に対する十分な耐食性が必要になるが、この
ようなものは、実際には、塩化ビニルやポリエチレンな
ど限られたプラスチックやカーボン程度しかなく、また
そのようなものでコーティングされているヒータ等は、
特殊製品となるため、値段も上がるという問題点があ
る。
【0012】また、専用のヒータの準備と、そのヒータ
取付用のタンクの設計が必要となり、特殊な設計とな
り、いろいろなシステムごとに個別な設計をしなければ
ならず、コストが上がるという問題点があった。
【0013】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、コストを上げることなく、レ
ドックスフロー電池を、常温(30〜45℃)付近で駆
動させることができるように改良された、レドックスフ
ロー電池を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に従うレドック
スフロー電池は、充放電を行なうセルと電解液を蓄える
電解液タンクとを備える。上記セルと上記電解液タンク
を、上記電解液を流すための配管が接続している。当該
レドックスフロー電池は、上記配管の少なくとも一部に
温風を送風する手段を備える。
【0015】レドックスフロー電池は、常温(30〜4
5℃)付近で性能が良い。本発明によれば、配管の少な
くとも一部に温風を送風する手段を備えるので、レドッ
クスフロー電池を、常温(30〜45℃)付近で運転で
きるように、温度をコントロールすることができる。
【0016】この発明の好ましい実施態様によれば、上
記配管の内面の材質は塩化ビニルであり、上記温風を送
風する手段は、70℃以下の温風を送風するように制御
されている。
【0017】レドックスフロー電池の配管に用いる材質
は、コスト、作業性の面から塩化ビニルが好ましい。こ
の塩化ビニルは、温度が上がり過ぎると、変形あるいは
溶解の心配がある。そこで、本発明によれば、温風を塩
化ビニルが変形しない温度範囲である70℃以下の範囲
で制御している。
【0018】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記温風が上記配管に当たった後、上記電解液タン
クの方に向かうように、上記セル、上記電解液タンクお
よび上記配管を取囲む覆いをさらに備えるので、送風さ
れた温風をそのまま室内または室外に排出するのではな
く、温度の高い状態のまま、タンク部に送風することが
でき、タンク部もまた、温めることが可能となる。
【0019】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記配管の少なくとも一部が、密閉された容器の中
に入れられ、該容器の中に上記温風を送り込むようにさ
れている。
【0020】この発明によれば、送風された温風を配管
部または熱交換器の熱交換しやすい部分を完全に密閉に
し、温められた空気を他に行かないようにすることがで
きる。
【0021】この発明の、さらに好ましい実施態様によ
れば、上記電解液タンクと上記セルと上記配管のすべて
が密閉された容器の中に入れられ、該容器の中に上記温
風を送り込むようにされている。
【0022】この発明によれば、電池全部を密閉の入れ
物に入れることで、外部への熱の漏れを減らすことがで
きるとともに、電池のロスで発生した熱も、外部へ漏ら
すことなく、温めることに使用できる。
【0023】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記容器は断熱材で形成されている。この発明によ
れば、容器を断熱材で形成することで、さらに外部への
熱の漏れを減らすことができる。
【0024】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
【0025】実施例1 図1は、実施例1に係るレドックスフロー電池の概念図
である。セル31は、充放電を行なう。電解液タンク3
2は、電解液を蓄える。セル31と電解液タンク32
を、電解液を流すための配管33a,33bが接続して
いる。配管33a,33bの少なくとも一部A,Bに温
風を送る送風手段(図示せず)が設けられている。すな
わち、A,Bの部分は、熱交換部分となっている。レド
ックスフロー電池は、常温(30〜45℃)付近で性能
が良い。したがって、その範囲になるように、温度コン
トロールするのが良い。従来技術において、温度が上が
り過ぎるのを防止するために、電解液を空冷する構造の
レドックスフロー電池が、考案されている。一方、温め
ることに関しては、あまり考えられておらず、この空冷
に用いている配管または熱交換器に、温めた空気を送風
することで、本発明を実現できる。すなわち、本発明に
おいては、余分な装置をできるだけ付けないで、レドッ
クスフロー電池を温めることができる。
【0026】具体的に、配管の肉厚および内径を決める
のに、20℃の電解液を流通させ、50℃の温風を24
時間流し、電解液の温度変化を調べた。なお、配管に
は、塩ビ配管を用いた。結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】レドックスフロー電池が効率よく運転でき
る30〜40℃程度の温度で、かつ熱交換を非常にしや
すいことがわかった。そして、内径26mm未満、肉厚
3.6mm未満が最も適していることが確認された。
【0029】送風温度を75℃にしたところ、塩ビ配管
が柔らかくなった。一方、70℃では、問題は認められ
なかった。
【0030】また、ポリフッ素化ビニル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン配管も使用できる。
【0031】実施例2 図2は、実施例2に係るレドックスフロー電池の概念図
である。図2を参照して、本実施例では、温風が配管3
3に当たった後、電解液タンク32の方に向かうよう
に、セル31、電解液タンク32および配管33を取囲
む覆い34を備える。このような覆い34を取付けるこ
とによって、送風された温風を、そのまま室内または室
外に排出するのではなく、温度の高い状態のまま、タン
ク部に送風することで、タンク部も温めることが可能と
なる。
【0032】実施例3 図3は、実施例3に係るレドックスフロー電池の概念図
である。本実施例では、配管33a,33bの一部A,
Bが、密閉された容器35a,35bの中に入れられ、
容器35a,35bの中に、温風入口36a,36bよ
り温風が送り込まれるようになっている。この実施例に
よれば、送風された温風を配管部または熱交換器の熱交
換しやすい部分に完全に密閉にし、温められた空気を他
に行かないようにすることができる。なお、密閉する容
器35a,35bは、ガラスウール等の断熱材で覆うの
が好ましい。
【0033】実施例4 図4は、実施例4に係るレドックスフロー電池の概念図
である。本実施例では、電解液タンク32とセル31と
配管33のすべてが、密閉された容器35の中に入れら
れている。容器35の中に、温風入口36より温風を送
り込むようにされている。この実施例によれば、電池全
部を密閉の容器35に入れることで、外部への熱の漏れ
を減らすことができるとともに、電池のロスで発生した
熱も外部へ漏らすことなく、温めることに使用できるよ
うになる。容器35を、断熱材にすることで、さらに外
部への熱の漏れを減らすことができる。
【0034】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【0035】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、レドックスフロー電池を、常温(30〜45℃)付
近で運転することができ、効率の良いレドックスフロー
電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1に係るレドックスフロー電池の概念
図である。
【図2】 実施例2に係るレドックスフロー電池の概念
図である。
【図3】 実施例3に係るレドックスフロー電池の概念
図である。
【図4】 実施例4に係るレドックスフロー電池の概念
図である。
【図5】 従来のレドックスフロー電池の概念図であ
る。
【符号の説明】
31 セル、32 電解液タンク、33a,33b 配
管、A,B 温風を送る部分。
フロントページの続き (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 BB01 CC06 CX10 EE18 HH03 HH08 RR01 5H031 AA00 CC00 CC02 EE03 HH06 HH08 KK02 KK08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電を行なうセルと、 電解液を蓄える電解液タンクと、 前記セルと前記電解液タンクを接続し、前記電解液を流
    すための配管と、 前記配管の少なくとも一部に温風を送風する手段と、を
    備えたレドックスフロー電池。
  2. 【請求項2】 前記配管の内面の材質は塩化ビニルであ
    り、 前記温風を送風する手段は、70℃以下の温風を送風す
    るように制御されている、請求項1に記載のレドックス
    フロー電池。
  3. 【請求項3】 前記温風が前記配管に当たった後、前記
    電解液タンクの方に向かうように、前記セル、前記電解
    液タンクおよび前記配管を取り囲む覆いをさらに備え
    る、請求項1に記載のレドックスフロー電池。
  4. 【請求項4】 前記配管の少なくとも一部が、密閉され
    た容器の中に入れられ、該容器の中に前記温風を送り込
    むようにされている、請求項1に記載のレドックスフロ
    ー電池。
  5. 【請求項5】 前記電解液タンクと前記セルと前記配管
    のすべてが密閉された容器の中に入れられ、該容器の中
    に前記温風を送り込むようにされている請求項1に記載
    のレドックスフロー電池。
  6. 【請求項6】 前記容器は断熱材で形成されている、請
    求項5に記載のレドックスフロー電池。
  7. 【請求項7】 前記配管の内径は26mm未満であり、
    その肉厚は3.6mm未満である、請求項2に記載のレ
    ドックスフロー電池。
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