JP2002237323A - Cell frame and redox flow battery - Google Patents

Cell frame and redox flow battery

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JP2002237323A
JP2002237323A JP2001034388A JP2001034388A JP2002237323A JP 2002237323 A JP2002237323 A JP 2002237323A JP 2001034388 A JP2001034388 A JP 2001034388A JP 2001034388 A JP2001034388 A JP 2001034388A JP 2002237323 A JP2002237323 A JP 2002237323A
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JP
Japan
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electrolyte
cell frame
manifold
negative electrode
cell
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JP2001034388A
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Japanese (ja)
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Takefumi Itou
岳文 伊藤
Nobuyuki Tokuda
信幸 徳田
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell frame which can nearly homogeneously retain the liquid amount of positive and negative electrode liquid without using a communicating tube, and provide a redox flow battery using the frame. SOLUTION: This is the cell frame possessing a manifold for the positive electrode electrolytic solution and a manifold for the negative electrode electrolytic solution, and has groove parts 70A, 70B connected with the both manifolds and a communicating hole 50 to communicate with the groove parts 70A, 70B. In cases where a solution shift happens by osmotic pressure or the like and the liquid amount of either of the positive electrode electrolytic solution or the negative electrode electrolytic solution increases, the electrolytic solution moves decreased through a slit from that in which the electrolytic solution has increased to that in which it has, and by this, non-uniform liquid amount of the positive and negative electrolytic solution can be returned to a nearly equal state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レドックスフロー
電池のセルフレームと、それを用いた電池に関するもの
である。特に、セルフレーム内で正負極の電解液の漏れ
に対して信頼性が高く、製造性に優れるセルフレーム構
造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a redox flow battery cell frame and a battery using the same. In particular, the present invention relates to a cell frame structure which has high reliability with respect to leakage of electrolytes of positive and negative electrodes in a cell frame and has excellent manufacturability.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5はレドックスフロー電池の動作原理
を示す説明図である。この電池は、イオン交換膜からな
る隔膜4で正極セル1Aと負極セル1Bとに分離されたセル
1を具える。正極セル1Aと負極セル1Bの各々には正極電
極5と負極電極6とを内蔵している。正極セル1Aには正
極電解液を供給・排出するための正極用タンク2が導管
7,8を介して接続されている。負極セル1Bにも負極電
解液を導入・排出する負極用タンク3が同様に導管10、
11を介して接続されている。各電解液にはバナジウムイ
オンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、ポン
プ9、12で循環させ、正負極電極5,6におけるイオン
の価数変化反応に伴って充放電を行う。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is an explanatory view showing the operating principle of a redox flow battery. This battery is a cell separated into a positive electrode cell 1A and a negative electrode cell 1B by a diaphragm 4 made of an ion exchange membrane.
With one. Each of the positive electrode cell 1A and the negative electrode cell 1B has a built-in positive electrode 5 and negative electrode 6. A positive electrode tank 2 for supplying and discharging a positive electrode electrolyte is connected to the positive electrode cell 1A via conduits 7 and 8. A negative electrode tank 3 for introducing and discharging a negative electrode electrolyte is also provided in the negative electrode cell 1B with the conduit 10,
Connected through 11. An aqueous solution of ions whose valence changes, such as vanadium ions, is used as each electrolytic solution. The aqueous solution is circulated by the pumps 9 and 12, and is charged and discharged in accordance with the valence change reaction of the ions at the positive and negative electrodes 5 and 6.

【0003】図6は、上記の電池に用いるセルスタック
の概略構成図である。通常、上記の電池には、複数のセ
ルが積層されたセルスタック100と呼ばれる構成が利用
される。各セルは、隔膜4の両側にカーボンフェルト製
の正極5および負極6を具える。そして、正極電極5と負
極電極6の各々の外側には、セルフレーム構造20が配置
される。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a cell stack used for the above-mentioned battery. Usually, a configuration called a cell stack 100 in which a plurality of cells are stacked is used for the battery. Each cell includes a positive electrode 5 and a negative electrode 6 made of carbon felt on both sides of the diaphragm 4. A cell frame structure 20 is arranged outside each of the positive electrode 5 and the negative electrode 6.

【0004】セルフレーム構造20は、プラスチックカー
ボン製の双極板21と、その外周に形成されるセルフレー
ム22とを具える。
The cell frame structure 20 has a bipolar plate 21 made of plastic carbon and a cell frame 22 formed on the outer periphery thereof.

【0005】セルフレーム22には、マニホールド23A、2
3Bと呼ばれる複数の孔が形成されている。1枚のセルフ
レームには、例えば下辺に4つ、上辺に4つの合計8つ
のマニホールドが設けられ、下辺の2つが正極電解液供
給用、残り2つが負極電解液供給用、上辺の2つが正極
電解液排出用、残り2つが負極電解液排出用となってい
る。マニホールド23A、23Bは、多数のセルを積層するこ
とで電解液の流路を構成する。また、セルフレームに
は、マニホールド23A、23Bとセルフレームの内縁をつな
ぐスリットも形成されている。このスリットは、セルフ
レームに形成された垂直溝部60Aで構成され、正極電解
液用スリットは双極板21の表面側に、図示されない負極
電解液用スリットは双極板21の裏面側に形成されてい
る。
[0005] In the cell frame 22, manifolds 23A, 2A
A plurality of holes called 3B are formed. One cell frame is provided with a total of eight manifolds, for example, four on the lower side and four on the upper side, two on the lower side for supplying a positive electrode electrolyte, the other two for supplying a negative electrode electrolyte, and two on the upper side for a positive electrode. An electrolyte is discharged, and the remaining two are for discharging the negative electrode electrolyte. The manifolds 23A and 23B form a flow path for the electrolyte by stacking a large number of cells. The cell frame also has slits connecting the manifolds 23A and 23B and the inner edges of the cell frame. This slit is constituted by a vertical groove portion 60A formed in the cell frame, the slit for the positive electrode electrolyte is formed on the front side of the bipolar plate 21, and the slit for the negative electrode electrolyte (not shown) is formed on the back side of the bipolar plate 21. .

【0006】ところで、このようなレドックスフロー電
池では、充放電に伴って隔膜を通ってH+イオンが移動し
たり、正極電解液を圧送するポンプと負極電解液を圧送
するポンプの圧力差や正負極電解液間の浸透圧により、
隔膜を介して電解液が片極側に移動する液移りが生じ
る。そのため、正極用タンクと負極用タンクの電解液量
は常に変動しており、この電解液量のバランスが極端に
崩れた場合、タンクの容量を越え、外部へ電解液が漏洩
する危険性がある。
By the way, in such a redox flow battery, H + ions move through the diaphragm as the battery is charged or discharged, or the pressure difference between the pump for pumping the positive electrode electrolyte and the pump for pumping the negative electrode electrolyte or the positive pressure. By the osmotic pressure between the negative electrode electrolyte,
Liquid transfer occurs in which the electrolyte moves to one electrode side through the diaphragm. Therefore, the amount of electrolyte in the positive electrode tank and the negative electrode tank is constantly fluctuating, and if the balance of this amount of electrolyte is extremely disrupted, there is a risk that the electrolyte exceeds the capacity of the tank and leaks to the outside. .

【0007】この電解液量の変動を抑制する手段とし
て、実開平4-124754号公報に記載の技術が知られてい
る。これは、正極用タンクと負極用タンクとを連通管で
つなぎ、連通管の一端を正極液の液面よりも上部に、他
端を負極液の液面よりも上部に配置することで、一方の
タンクの電解液量が増えた場合に、連通管を通じて電解
液の移動を行わせるものである。
[0007] As a means for suppressing the fluctuation of the amount of the electrolyte, a technique described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-124754 is known. This is achieved by connecting the tank for the positive electrode and the tank for the negative electrode with a communication pipe, and disposing one end of the communication pipe above the liquid surface of the positive electrode liquid and the other end above the liquid surface of the negative electrode liquid. When the amount of electrolyte in the tank increases, the electrolyte is moved through the communication pipe.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の技術で
は電解液の移動を正極液貯蔵タンクと負極液貯蔵タンク
とをつなぐ連通管で行っており、連通管自体を用意しな
ければならないことや、連通管を配置するためにかなり
のスペースを必要とすると言った問題があった。
However, in the above technique, the electrolyte is moved by a communication pipe connecting the positive electrode liquid storage tank and the negative electrode liquid storage tank, and the communication pipe itself must be prepared. However, there is a problem that a considerable space is required for disposing the communication pipe.

【0009】従って、本発明の主目的は、連通管を用い
ることなく正負極電極液の液量をほぼ均一に保持するこ
とができるセルフレームと、それを用いた電池を提供す
ることにある。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a cell frame capable of maintaining a substantially uniform amount of the positive and negative electrode solutions without using a communication tube, and a battery using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、セルフレーム
で正負極電解液の移動を可能とすることで上記の目的を
達成する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention achieves the above object by enabling the positive and negative electrode electrolytes to move in a cell frame.

【0011】すなわち、本発明セルフレームは、正極電
解液用マニホールドと、負極電解液用マニホールドとを
具えるセルフレームであって、前記両マニホールドを連
通するスリットを有することを特徴とする。
That is, the cell frame of the present invention is a cell frame including a manifold for a positive electrode electrolyte and a manifold for a negative electrode electrolyte, and is characterized in that it has a slit communicating the two manifolds.

【0012】正極電解液用マニホールドと負極電解液用
マニホールドとをスリットで連通することで、セル内で
正極電解液と負極電解液の移動を可能にする。従って、
一方の液量が増加した場合にスリットを介して他方に移
動させることで両極の電解液の液量バランスを保持する
ことができる。その際、セル内で電解液の移動が可能に
なるため、従来用いていた連通管は必要ない。
By connecting the cathode electrolyte manifold and the anode electrolyte manifold with slits, the cathode electrolyte and the anode electrolyte can be moved in the cell. Therefore,
When the amount of one of the liquids increases, the liquid is moved to the other through the slit, so that the liquid amount balance of the electrolytes of both electrodes can be maintained. At that time, since the electrolytic solution can be moved in the cell, the communication pipe conventionally used is unnecessary.

【0013】スリットの具体的な構成としては、セルフ
レーム一面に正極電解液用マニホールドから伸びる溝部
を形成し、他面側に負極電解液用マニホールドから伸び
る溝部を形成しておく。そして、セルフレームを重ねた
際に、正極電解液用マニホールドから伸びる溝部と負極
電解液用マニホールドから伸びる溝部とが部分的に重複
して両溝部をつなぐ連通孔が形成されるように構成する
ことが好ましい。
As a specific configuration of the slit, a groove extending from the cathode electrolyte manifold is formed on one surface of the cell frame, and a groove extending from the anode electrolyte manifold is formed on the other surface. Then, when the cell frames are stacked, the groove extending from the cathode electrolyte manifold and the groove extending from the anode electrolyte manifold partially overlap to form a communication hole connecting both grooves. Is preferred.

【0014】例えば、セルフレームの下部に2つ、上部
に2つの合計4つのマニホールドが設けられ、下部の一
方が負極液供給用、他方が正極液供給用、上部の一方が
負極液排出用、他方が正極液排出用となっている場合を
例に説明する。セルフレーム一面に正極電解液用マニホ
ールドから伸びる溝部を形成し、他面側に負極電解液用
マニホールドから伸びる溝部を形成しておく。そして、
一対のセルフレームを隣接させた際、正負極液排出用マ
ニホールドのほぼ中間に連通孔が形成されることで、両
溝部が連通されるように構成する。
For example, a total of four manifolds are provided at the lower part of the cell frame, two at the lower part and two at the upper part, one of the lower part for supplying the negative electrode liquid, the other for the supply of the positive electrode liquid, one of the upper parts for the discharge of the negative electrode liquid, The case where the other is for discharging the positive electrode solution will be described as an example. A groove extending from the cathode electrolyte manifold is formed on one surface of the cell frame, and a groove extending from the anode electrolyte manifold is formed on the other surface. And
When a pair of cell frames are adjacent to each other, a communication hole is formed substantially in the middle of the positive / negative electrode liquid discharge manifold, so that both groove portions are connected.

【0015】スリットのサイズ(連通孔の断面積や溝部
の幅と深さ)は小さくすることが好ましい。スリットが
大きいと正極電解液と負極電解液とを混合させることに
なり、自己放電につながるためである。スリットの断面
積が小さければ、正負極電解液が双方ともにほぼ等圧に
印加されている場合、移動する電解液量は少なく、セル
内のシャント電流ロスと比べられる程度で収まって問題
はない。
It is preferable to reduce the size of the slit (the cross-sectional area of the communication hole and the width and depth of the groove). If the slit is large, the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are mixed, which leads to self-discharge. If the cross-sectional area of the slit is small, when both the positive and negative electrode electrolytes are applied at substantially the same pressure, the amount of the moving electrolyte is small, and there is no problem in that the amount of the electrolyte moves is smaller than the shunt current loss in the cell.

【0016】また、スリットの配置は連通孔を中心とし
て左右対称に構成しても良いが、左右非対称とすること
で、電解液が一方のマニホールドから他方のマニホール
ドにのみ移動するように構成してもよい。例えば、バナ
ジウム型レドックスフロー電池では、隔膜を介して正極
から負極側に電解液が移動する。そのため、セル内で
は、負極から正極にのみ電解液が移動するように構成す
れば良い。要するに、スリットを逆止弁のように機能さ
せ、セル内の電解液の移動を一方向に限定するのであ
る。より具体的には、負極液排出用マニホールドにつな
がる溝部を正極液排出用マニホールドにつながる溝部よ
りも高く構成することなどが上げられる。
The slits may be arranged symmetrically with respect to the communication hole, but may be arranged asymmetrically so that the electrolyte moves only from one manifold to the other. Is also good. For example, in a vanadium redox flow battery, an electrolyte moves from a positive electrode to a negative electrode through a diaphragm. Therefore, in the cell, the electrolyte may be moved only from the negative electrode to the positive electrode. In short, the slit functions as a check valve to limit the movement of the electrolyte in the cell to one direction. More specifically, the groove connected to the manifold for discharging the negative electrode solution may be higher than the groove connected to the manifold for discharging the positive electrode solution.

【0017】さらに、スリットを、各マニホールドをつ
ながる溝部と、溝部同士をつなぐ連通孔とで構成し、連
通孔から各マニホールドに至る間において、前記連通孔
よりも高い位置の段差部を具えることが好ましい。この
構成により、片極のセル内で増加した液がスリットを通
じ、他極のセル内に入るときに、マニホールドからセル
外部(正負用タンク)に流出することなくスリットを通
って他極側に移動させることができる。
Further, the slit is constituted by a groove connecting the manifolds and a communication hole connecting the grooves, and a step is provided at a position higher than the communication hole between the communication hole and each manifold. Is preferred. With this configuration, when the liquid increased in the cell of one electrode passes through the slit and enters the cell of the other electrode, it moves to the other electrode side through the slit without flowing out of the manifold to the outside of the cell (positive / negative tank). Can be done.

【0018】そして、本発明電池は、上記セルフレーム
を用いたことを特徴とする。セルフレームの構成が従来
と異なる点を除いて、他の構成は基本的に従来のレドッ
クスフロー電池と同様で構わない。本発明セルフレーム
は、電解液循環型電池、電解液間歇循環型電池、電解液
静止型電池のいずれにも適用することができる。
The battery of the present invention is characterized by using the above-mentioned cell frame. Except for the point that the configuration of the cell frame is different from the conventional one, the other configuration may be basically the same as the conventional redox flow battery. The cell frame of the present invention can be applied to any of an electrolyte circulation battery, an intermittent electrolyte circulation battery, and an electrolyte stationary battery.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 (実施例1)図1は本発明セルフレーム22の平面図であ
る。このセルフレーム22は枠状に形成されたプラスチッ
ク板で、中央の中抜き部分にプラスチックカーボン製の
双極板21がはめ込まれている。枠状部分の下辺には正極
電解液供給用マニホールド23Aと負極電解液供給用マニ
ホールド23Bとを有し、上辺には正極電解液排出用マニ
ホールド24Aと負極電解液排出用マニホールド24Bとを有
する。各マニホールド23A、23B、24A、24Bは、セルフレ
ームを貫通する孔で、複数のセルを積層した際に積層方
向に電解液の流路を構成する。正(負)極電解液供給用
マニホールド23A、23Bと正(負)極電解液排出用マニホ
ールド24A、24Bとはほぼ対角位置に形成している。
Embodiments of the present invention will be described below. (Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view of a cell frame 22 of the present invention. The cell frame 22 is a plastic plate formed in a frame shape, and a bipolar plate 21 made of plastic carbon is fitted in a hollow portion in the center. A lower portion of the frame portion has a positive electrode electrolyte supply manifold 23A and a negative electrode electrolyte supply manifold 23B, and an upper side has a positive electrode electrolyte discharge manifold 24A and a negative electrode electrolyte discharge manifold 24B. Each of the manifolds 23A, 23B, 24A, and 24B is a hole that penetrates the cell frame, and forms a flow path for the electrolyte in the stacking direction when a plurality of cells are stacked. The positive (negative) electrode electrolyte supply manifolds 23A and 23B and the positive (negative) electrode electrolyte discharge manifolds 24A and 24B are formed substantially diagonally.

【0020】これらの各マニホールドには、正極または
負極との間を連通する垂直溝部60A,60Bおよび凹型溝部6
1A、61Bが形成されている。本例では、供給用マニホー
ルド23A,23Bに直線状の垂直溝部60A,60Bをつなぎ、排出
用マニホールド24A,24Bに凹型溝部61A,61Bをつないだ。
すなわち、正(負)極電解液供給用マニホールドから垂
直溝部60A,60Bを通って正(負)極に電解液を供給し、
凹型溝部61A,61Bを通って正(負)極電解液排出用マニ
ホールド24A,24Bへと電解液が排出される。正極電解液
供給用マニホールドにつながる垂直溝部60Aと、正極電
解液排出用マニホールドにつながる凹型溝部61Aとはセ
ルフレームの表面側に形成され(実線表示)、負極電解
液供給用マニホールドにつながる垂直溝部60Bと、負極
電解液排出用マニホールドにつながる凹型溝部61Bとは
セルフレームの裏面側に形成されている(破線表示)。
Each of these manifolds has a vertical groove 60A, 60B and a concave groove 6 communicating with the positive electrode or the negative electrode.
1A and 61B are formed. In this example, the supply manifolds 23A and 23B are connected to the linear vertical grooves 60A and 60B, and the discharge manifolds 24A and 24B are connected to the concave grooves 61A and 61B.
That is, the electrolyte is supplied from the positive (negative) electrode electrolyte supply manifold to the positive (negative) electrode through the vertical grooves 60A and 60B,
The electrolyte is discharged to the positive and negative electrode electrolyte discharge manifolds 24A and 24B through the concave grooves 61A and 61B. A vertical groove 60A connected to the cathode electrolyte supply manifold and a concave groove 61A connected to the cathode electrolyte discharge manifold are formed on the surface side of the cell frame (indicated by a solid line), and a vertical groove 60B connected to the anode electrolyte supply manifold. And the concave groove 61B connected to the negative electrode electrolyte discharge manifold are formed on the back side of the cell frame (indicated by broken lines).

【0021】この凹型溝部61A,61Bは正負極電解液排出
用のマニホールド24A,24Bを連通するスリットの一部と
して機能する。スリットは凹型溝部61A,61Bにつながる
直線状の水平溝部70A、70Bを具える。図1におけるII-I
I断面を図2に示す。図2は図1のセルフレームを2枚
重ねた状態を示している。2枚のセルフレームを隣接さ
せた際、一方のセルフレームにおける水平溝部70Aと他
方のセルフレームにおける水平溝部70Bとの端部が重複
し、この重複個所に連通孔50が形成される。この構成に
より、正負極電解液排出用のマニホールド24A,24Bが連
通される。水平溝部70A、70Bの幅は凹型溝部61A,61Bの
幅よりも狭く構成し(図1)、長さは長くして電解液循
環時の正負極電解液の混合を抑えることが好ましい。ま
た、水平溝部70A、70Bの深さも電解液の移動が過剰に起
こることのないよう、浅く形成しておくことが好まし
い。さらに、本例では、連通孔50、水平溝部70A、70Bお
よび凹型溝部61A,61Bの水平部を各マニホールド24A,24B
よりも高い位置に形成した。
The concave grooves 61A and 61B function as a part of a slit communicating with the manifolds 24A and 24B for discharging the positive and negative electrode electrolytes. The slit has linear horizontal grooves 70A, 70B connected to the concave grooves 61A, 61B. II-I in Fig. 1
FIG. 2 shows an I section. FIG. 2 shows a state in which two cell frames of FIG. 1 are stacked. When the two cell frames are adjacent to each other, the ends of the horizontal groove 70A in one cell frame and the horizontal groove 70B in the other cell frame overlap, and the communication hole 50 is formed at the overlapping portion. With this configuration, the manifolds 24A and 24B for discharging the positive and negative electrode electrolytes are communicated. It is preferable that the width of the horizontal grooves 70A and 70B is narrower than the width of the concave grooves 61A and 61B (FIG. 1), and the length is long to suppress mixing of the positive and negative electrode electrolytes during circulation of the electrolyte. Further, it is preferable that the depth of the horizontal grooves 70A and 70B is formed to be shallow so that excessive movement of the electrolyte does not occur. Furthermore, in this example, the communication hole 50, the horizontal grooves 70A and 70B, and the horizontal portions of the concave grooves 61A and 61B are connected to the manifolds 24A and 24B, respectively.
Formed at a higher position.

【0022】通常、正極電解液と負極電解液の液量はほ
ぼ均等にバランスしており、両電解液がほぼ均等な圧力
で供給されると、連通用スリットを通しての電解液の移
動はほとんどなく、電池性能に支障はない。一方、液移
りが起こって正極電解液または負極電解液のいずれかの
液量が増加した場合、連通用スリットを通して電解液が
増加した方から少ない方へと移動し、これによって不均
一な正負電解液量をほぼ均等な状態に復帰させることが
できる。
Normally, the amounts of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are almost evenly balanced. When both electrolytes are supplied at substantially equal pressures, there is almost no movement of the electrolyte through the communication slit. There is no problem with battery performance. On the other hand, when liquid transfer occurs and the amount of either the positive electrode electrolyte or the negative electrode electrolyte increases, the amount of the electrolyte moves from the increased side to the smaller side through the communication slit, thereby causing uneven positive and negative electrolysis. The liquid volume can be returned to a substantially uniform state.

【0023】このようなセルフレームを用いたレドック
スフロー電池は、従来と同様に隔膜の両側にカーボンフ
ェルト製の正極および負極を配置させる。そして、正極
と負極の各々の外側にはセルフレームを配置して、順次
同様の積層を繰り返してセルスタックを構成する。正極
電解液を供給・排出するための正極用タンクと正極電解
液供給(排出)用マニホールドと導管で接続し、負極電
解液を導入・排出するための負極用タンクと負極電解液
供給(排出)用マニホールドと導管で接続することも従
来の電池と同様である。ただし、本発明電池はセル内で
電解液の移動を可能にしたため、電解液量の不均一を是
正するための連通管は用いる必要がない。
In a redox flow battery using such a cell frame, a positive electrode and a negative electrode made of carbon felt are arranged on both sides of a diaphragm as in the prior art. Then, a cell frame is arranged outside each of the positive electrode and the negative electrode, and the same lamination is sequentially repeated to form a cell stack. A tank for supplying and discharging the positive electrode electrolyte and a manifold for supplying (discharging) the positive electrode electrolyte are connected by a conduit, and a tank for the negative electrode and a supplying (discharging) the negative electrode electrolyte for introducing and discharging the negative electrode electrolyte The connection to the manifold and the conduit is the same as in the conventional battery. However, since the battery of the present invention enables the movement of the electrolyte in the cell, it is not necessary to use a communication pipe for correcting unevenness in the amount of the electrolyte.

【0024】(実施例2)次に左右非対称の連通用スリ
ットを持つ構成のセルフレームを図3に基づいて説明す
る。このセルフレームは、電解液が移って液量が増加す
る側(バナジウム型レドックスフロー電池では負極側)
のスリットを高くすることで、片極側の電解液をマニホ
ールドに流すことなく他極側に戻すことができる。
(Embodiment 2) Next, a cell frame having a left-right asymmetric communication slit will be described with reference to FIG. This cell frame is on the side where the amount of electrolyte increases due to the transfer of electrolyte (negative electrode side in vanadium redox flow batteries)
By increasing the height of the slit, the electrolyte on one electrode can be returned to the other electrode without flowing through the manifold.

【0025】すなわち、負極液排出用マニホールド24B
につながる凹型溝部61Bの水平部が最も高く、順次、凹
型溝部61Bから連通孔50までの水平溝部72B、連通孔50か
ら凹型溝部61AまでのL型溝部72Aの順に低くなってい
る。そして、正極液排出用マニホールド24Aにつながる
凹型溝部61Aの水平部の高さはL型溝部72Aとほぼ同等と
した。この実施例でも一対のセルフレーム接合した際、
一方のセルフレームにおける水平溝部72Bの先端と他方
のセルフレームにおけるL型溝部72Aの先端との重複個所
に連通孔50が形成され、スリットが構成される。
That is, the negative electrode solution discharge manifold 24B
The horizontal portion of the concave groove portion 61B connected to the groove portion 61B is the highest, and sequentially decreases in the order of the horizontal groove portion 72B from the concave groove portion 61B to the communication hole 50 and the L-shaped groove portion 72A from the communication hole 50 to the concave groove portion 61A. The height of the horizontal portion of the concave groove portion 61A connected to the positive electrode solution discharge manifold 24A was substantially equal to that of the L-shaped groove portion 72A. Also in this embodiment, when a pair of cell frames are joined,
The communication hole 50 is formed at an overlapping portion between the tip of the horizontal groove 72B in one cell frame and the tip of the L-shaped groove 72A in the other cell frame to form a slit.

【0026】この構成のセルフレームをバナジウム型レ
ドックスフロー電池に用いた場合、負極側の電解液が増
加するが、電解液は負極液排出用マニホールド24Bに流
れるよりも先に水平溝部72B、連通孔50およびL型溝部72
Aを介して正極側に戻されるため、負極用タンク内の電
解液量が許容量を上回ることを抑制できる。
When the cell frame having this structure is used in a vanadium redox flow battery, the amount of electrolyte on the negative electrode side increases, but the electrolyte flows into the horizontal groove 72B and the communication hole before flowing through the negative electrode discharge manifold 24B. 50 and L-shaped groove 72
Since it is returned to the positive electrode side via A, the amount of the electrolyte in the negative electrode tank can be suppressed from exceeding the allowable amount.

【0027】このセルフレームを用いたレドックスフロ
ー電池の構成も実施例1と同様であり、説明を省略す
る。
The structure of the redox flow battery using the cell frame is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

【0028】(実施例3)次に、左右対称のスリットで
あるが、連通孔から各マニホールドまでの間に連通孔よ
りも高い位置の段差部80を形成したセルフレームを図4
に基づいて説明する。このセルフレームでは、各マニホ
ールドにつながる凹型溝部61A,61Bの水平部に溝幅を狭
めた段差部80を形成し、この段差部の高さを連通孔50よ
りも高く構成した。この実施例でも、2枚のセルフレー
ムを隣接させた際、一方のセルフレームにおける水平溝
部73Aと他方のセルフレームにおける水平溝部73Bとの端
部が重複し、この重複個所に連通孔50が形成され、スリ
ットが構成される。
(Embodiment 3) Next, FIG. 4 shows a cell frame in which a step portion 80, which is a symmetrical slit but is located higher than the communication hole between the communication hole and each manifold, is formed.
It will be described based on. In this cell frame, a step portion 80 having a reduced groove width is formed in a horizontal portion of the concave groove portions 61A and 61B connected to each manifold, and the height of the step portion is configured to be higher than the communication hole 50. Also in this embodiment, when two cell frames are adjacent to each other, the ends of the horizontal groove 73A in one cell frame and the horizontal groove 73B in the other cell frame overlap, and the communication hole 50 is formed at the overlap. Thus, a slit is formed.

【0029】この構成のセルフレームをレドックスフロ
ー電池に用いた場合、片極側の電解液が増加するが、段
差部80により電解液は片極液排出用マニホールドに流れ
るよりも先に水平溝部73A,73Bおよび連通孔50を介して
他極側に戻されるため、片極用タンク内の電解液量が許
容量を上回ることを抑制できる。
When the cell frame having this structure is used in a redox flow battery, the amount of electrolyte on one electrode side increases, but the step portion 80 causes the electrolyte to flow into the horizontal groove 73A before flowing into the one-electrode solution discharge manifold. , 73B and the communication hole 50 to return to the other electrode side, so that the amount of electrolyte in the unipolar tank can be suppressed from exceeding the allowable amount.

【0030】このセルフレームを用いたレドックスフロ
ー電池の構成も実施例1と同様である。
The structure of the redox flow battery using the cell frame is the same as that of the first embodiment.

【0031】なお、本例のセルフレームを電解液静止型
電池として運転し、メンテナンス等で電解液を下側マニ
ホールドから入れ換えると、凹型溝部内に段差があるた
めに、スリット内(水平溝部73A,73B)に電解液が溜ま
る。その結果、残留した電解液を通じて自己放電・シャ
ント電流等流れ、効率低下につながることがある。この
スリット内の残留電解液を抜くには、セルを傾けたり、
窒素ガンで吹き飛ばすこと等により行えば良い。
When the cell frame of this embodiment is operated as an electrolyte stationary battery and the electrolyte is replaced from the lower manifold for maintenance or the like, there is a step in the concave groove, so that the inside of the slit (horizontal groove 73A, The electrolyte collects in 73B). As a result, self-discharge, shunt current, or the like flows through the remaining electrolytic solution, which may lead to a reduction in efficiency. To remove the residual electrolyte in this slit, tilt the cell,
It may be performed by blowing off with a nitrogen gun.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0033】セルフレームに正負極の電解液を連通する
スリットを設けることで、セル内で電解液の移動を可能
にし、正極電解液と負極電解液の液量をほぼ均一に保持
することができる。
By providing the cell frame with a slit for communicating the positive and negative electrode electrolytes, the electrolyte can be moved in the cell, and the amounts of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte can be kept substantially uniform. .

【0034】電解液の移動をセル内で行うため、従来の
ように連通管を配置する必要がなく、そのための配管ス
ペースを考慮する必要もない。単にセルフレームに溝部
と連通孔とを形成するだけで良く、連通管を用いる場合
に比べてコスト削減も図ることができる。
Since the movement of the electrolytic solution is performed in the cell, there is no need to arrange a communication pipe as in the prior art, and it is not necessary to consider a piping space for the communication pipe. It is sufficient to simply form the groove and the communication hole in the cell frame, and the cost can be reduced as compared with the case where the communication pipe is used.

【0035】スリットの配置を左右非対称とすること
で、電解液が一方のマニホールドから他方のマニホール
ドにのみ移動するように構成し、不必要なセル内の電解
液の連通を生じなくできる。
By arranging the slits asymmetrically in the left and right directions, the electrolyte is moved from one manifold to the other manifold only, so that unnecessary communication of the electrolyte in the cell can be prevented.

【0036】連通孔から各マニホールドまでの間に連通
孔よりも高い位置の段差部を形成することで、段差部に
より電解液は片極液排出用マニホールドに流れるよりも
先に水平溝部、連通孔および水平溝部を介して他極側に
戻されるため、片極用タンク内の電解液量が許容量を上
回ることを抑制できる。
By forming a step portion at a position higher than the communication hole between the communication hole and each manifold, the step portion allows the electrolytic solution to flow to the horizontal groove portion and the communication hole before flowing into the unipolar solution discharge manifold. And since it is returned to the other electrode side through the horizontal groove, it is possible to suppress the amount of the electrolyte in the unipolar tank from exceeding the allowable amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】スリットが左右対称の本発明セルフレームの平
面図である。
FIG. 1 is a plan view of a cell frame of the present invention in which slits are symmetrical.

【図2】2枚のスリットを隣接した状態における図1の
II−II断面図である。
FIG. 2 shows a state in which two slits are adjacent to each other in FIG.
It is II-II sectional drawing.

【図3】スリットが左右非対称の本発明セルフレームの
平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a cell frame of the present invention in which slits are left-right asymmetric.

【図4】段差部を形成した本発明セルフレームの平面図
である。
FIG. 4 is a plan view of the cell frame of the present invention in which a step portion is formed.

【図5】レドックスフロー電池の動作原理の説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation principle of a redox flow battery.

【図6】レドックスフロー電池に用いるセルスタックの
概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a cell stack used for a redox flow battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セル 1A 正極セル 1B 負極セル 2 正極用タンク 3 負極用タンク 4 隔膜 5 正極電極 6 負極電極 7、8、10、11 導管 9、12 ポンプ 100 セルスタック 20セルフレーム構造 21 双極板 22 セルフレーム 23A、23B、24A、24B マニホールド 50 連通孔 60A、60B 垂直溝部 61A、61B、71B 凹型溝部 70A,70B,72B,73A,73B 水平溝部 71A、72A L型溝部 80 段差部 100 セルスタック 1 cell 1A Positive cell 1B Negative cell 2 Positive electrode tank 3 Negative electrode tank 4 Diaphragm 5 Positive electrode 6 Negative electrode 7, 8, 10, 11 Conduit 9, 12 Pump 100 Cell stack 20 Cell frame structure 21 Bipolar plate 22 Cell frame 23A , 23B, 24A, 24B Manifold 50 Communication hole 60A, 60B Vertical groove 61A, 61B, 71B Recessed groove 70A, 70B, 72B, 73A, 73B Horizontal groove 71A, 72A L-shaped groove 80 Stepped section 100 Cell stack

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC08 CV06 HH03 5H027 AA10 MM01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Nobuyuki Tokuda 3-3-22 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka Kansai Electric Power Company F-term (reference) 5H026 AA10 CC08 CV06 HH03 5H027 AA10 MM01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極電解液用マニホールドと、負極電解
液用マニホールドとを具えるセルフレームであって、 前記両マニホールドを連通するスリットを有することを
特徴とするセルフレーム。
1. A cell frame comprising a cathode electrolyte manifold and a negative electrode electrolyte manifold, wherein the cell frame has a slit communicating the two manifolds.
【請求項2】 前記スリットの配置を左右非対称とする
ことで、電解液が一方のマニホールドから他方のマニホ
ールドにのみ移動するように構成したことを特徴とする
請求項1に記載のセルフレーム。
2. The cell frame according to claim 1, wherein the arrangement of the slits is asymmetrical so that the electrolyte moves from one manifold to only the other manifold.
【請求項3】 前記スリットは、各マニホールドにつな
がる溝部と、両溝部連通する連通孔とを有し、 連通孔から各マニホールドに至る間において、前記連通
孔よりも高い位置の段差部を具えることを特徴とする請
求項1に記載のセルフレーム。
3. The slit has a groove portion connected to each manifold and a communication hole communicating with both groove portions, and has a step portion at a position higher than the communication hole between the communication hole and each manifold. The cell frame according to claim 1, wherein:
【請求項4】 請求項1に記載のセルフレームを用いた
ことを特徴とするレドックスフロー電池。
4. A redox flow battery using the cell frame according to claim 1.
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