JP2003123808A - レドックスフロー電池 - Google Patents
レドックスフロー電池Info
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- JP2003123808A JP2003123808A JP2001319880A JP2001319880A JP2003123808A JP 2003123808 A JP2003123808 A JP 2003123808A JP 2001319880 A JP2001319880 A JP 2001319880A JP 2001319880 A JP2001319880 A JP 2001319880A JP 2003123808 A JP2003123808 A JP 2003123808A
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- Japan
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- tank
- cell stack
- electrolytic solution
- cell
- redox flow
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解液の循環停止時、セルスタック内の電解
液を確実にタンクに戻すことのできるレドックスフロー
電池を提供する。 【解決手段】 電解液を貯留するタンク20と、タンク20
における電解液の液面より上部に配置されたセルスタッ
ク10とを具える。セルスタック10とタンク20とは往路配
管30および復路配管40で接続されている。往路配管30と
復路配管40とはバイパス管70で接続されている。このバ
イパス管70の途中にバイパスバルブ80が設けられ、往路
配管30にはセルスタック10への電解液の供給・停止を調
整する元バルブ60が具えられている。電解液停止時、元
バルブ60を閉じて、バイパスバルブ80を開くことでセル
スタック内の電解液をタンク20に戻すことができる。
液を確実にタンクに戻すことのできるレドックスフロー
電池を提供する。 【解決手段】 電解液を貯留するタンク20と、タンク20
における電解液の液面より上部に配置されたセルスタッ
ク10とを具える。セルスタック10とタンク20とは往路配
管30および復路配管40で接続されている。往路配管30と
復路配管40とはバイパス管70で接続されている。このバ
イパス管70の途中にバイパスバルブ80が設けられ、往路
配管30にはセルスタック10への電解液の供給・停止を調
整する元バルブ60が具えられている。電解液停止時、元
バルブ60を閉じて、バイパスバルブ80を開くことでセル
スタック内の電解液をタンク20に戻すことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レドックスフロー
電池に関するものである。特に、電解液の循環停止時に
セルスタック内の電解液をタンクに速やかに戻すことが
できるレドックスフロー電池に関するものである。
電池に関するものである。特に、電解液の循環停止時に
セルスタック内の電解液をタンクに速やかに戻すことが
できるレドックスフロー電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレドックスフロー電池として特開
平4-4568号公報に記載のものが知られている。これは、
図５に示すように、電解液を貯留するタンク20の上部に
セルスタック10を設けた構成である。タンク20とセルス
タック10は往路配管30および復路配管40で接続され、往
路配管30に設けたポンプ50でセルスタック10に電解液を
供給する。また、タンク20とポンプ50との間には元バル
ブ60が設けられ、セルスタック10より電解液の漏れがあ
った場合、自動的に元バルブ60を閉めて漏液の拡大を防
ぐ。このような構成により、電解液の循環を止めて充電
を終了した際、セルスタック内の電解液を重力でタンク
内に復帰させ、セルスタック内に電解液が残存しないよ
うにして自己放電に伴う電力貯蔵効率の低下を改善して
いる。
平4-4568号公報に記載のものが知られている。これは、
図５に示すように、電解液を貯留するタンク20の上部に
セルスタック10を設けた構成である。タンク20とセルス
タック10は往路配管30および復路配管40で接続され、往
路配管30に設けたポンプ50でセルスタック10に電解液を
供給する。また、タンク20とポンプ50との間には元バル
ブ60が設けられ、セルスタック10より電解液の漏れがあ
った場合、自動的に元バルブ60を閉めて漏液の拡大を防
ぐ。このような構成により、電解液の循環を止めて充電
を終了した際、セルスタック内の電解液を重力でタンク
内に復帰させ、セルスタック内に電解液が残存しないよ
うにして自己放電に伴う電力貯蔵効率の低下を改善して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成のレドックスフロー電池では、セルスタックが異常発
熱して破損するおそれがあった。
成のレドックスフロー電池では、セルスタックが異常発
熱して破損するおそれがあった。
【０００４】従来の技術ではセルスタックをタンクの上
方に設置し、電解液の循環停止時に電解液がセルスタッ
クからタンクに復帰するように構成しているが、電解液
がセルもしくは配管から漏液した際、タンク元バルブを
閉じて漏液の拡大を防ぐ。しかし、元バルブを閉じると
セルスタックの内部には電解液が残るため、シャント電
流と呼ばれる漏洩電流が流れ、電解液が異常発熱してセ
ルスタックを破壊する。
方に設置し、電解液の循環停止時に電解液がセルスタッ
クからタンクに復帰するように構成しているが、電解液
がセルもしくは配管から漏液した際、タンク元バルブを
閉じて漏液の拡大を防ぐ。しかし、元バルブを閉じると
セルスタックの内部には電解液が残るため、シャント電
流と呼ばれる漏洩電流が流れ、電解液が異常発熱してセ
ルスタックを破壊する。
【０００５】従って、本発明の主目的は、電解液の漏液
時のように元バルブの閉口を併う循環停止時でもセルス
タック内の電解液を確実にタンクに戻すことのできるレ
ドックスフロー電池を提供することにある。
時のように元バルブの閉口を併う循環停止時でもセルス
タック内の電解液を確実にタンクに戻すことのできるレ
ドックスフロー電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、バイパス管を
用いることで上記の目的を達成する。
用いることで上記の目的を達成する。
【０００７】すなわち、本発明レドックスフロー電池
は、電解液を貯留するタンクと、タンクにおける電解液
の液面より上部に配置されて、電解液が循環されるセル
スタックと、セルスタックとタンクとをつなぐ往路配管
および復路配管と、往路配管と復路配管とを接続するバ
イパス管と、タンクからセルスタックへの電解液の供給
・停止を調整する元バルブと、バイパス管の途中に設け
られたバイパスバルブとを具えることを特徴とする。
は、電解液を貯留するタンクと、タンクにおける電解液
の液面より上部に配置されて、電解液が循環されるセル
スタックと、セルスタックとタンクとをつなぐ往路配管
および復路配管と、往路配管と復路配管とを接続するバ
イパス管と、タンクからセルスタックへの電解液の供給
・停止を調整する元バルブと、バイパス管の途中に設け
られたバイパスバルブとを具えることを特徴とする。
【０００８】バイパス配管とバイパスバルブを設けるこ
とで、電解液の循環停止時、バイパスバルブを開けてセ
ルスタックの電解液をタンクに確実に戻すことができ
る。特に、セルスタックからの電解液の漏洩時に元バル
ブを閉じても、バイパスバルブを開ければセルスタック
の電解液をタンクに戻すことができる。元バルブが閉じ
た場合、同期してバイパスバルブが開くように制御する
制御手段を具えることが好ましい。
とで、電解液の循環停止時、バイパスバルブを開けてセ
ルスタックの電解液をタンクに確実に戻すことができ
る。特に、セルスタックからの電解液の漏洩時に元バル
ブを閉じても、バイパスバルブを開ければセルスタック
の電解液をタンクに戻すことができる。元バルブが閉じ
た場合、同期してバイパスバルブが開くように制御する
制御手段を具えることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は電解液の循環時における本発明レドックス
フロー電池の概略構成図、図２は電解液の循環停止時に
おける本発明レドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
する。図１は電解液の循環時における本発明レドックス
フロー電池の概略構成図、図２は電解液の循環停止時に
おける本発明レドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
【００１０】この電池は、セルスタック10とタンク20と
を具え、これら両者の間は往路配管30と復路配管40とで
接続されている。往路配管30の途中には電解液をセルス
タック10に循環させるポンプ50が設けられ、ポンプとタ
ンクとの間には元バルブ60が設けられている。また、セ
ルスタック10とタンク20との間において、往路配管30と
復路配管40とを接続するバイパス管70が設けられてい
る。このバイパス管70の途中にはバイパスバルブ80が具
えられている。ここでは、一つのタンク20しか示してい
ないが、実際には正極電解液用と負極電解液の２つのタ
ンクが存在する。
を具え、これら両者の間は往路配管30と復路配管40とで
接続されている。往路配管30の途中には電解液をセルス
タック10に循環させるポンプ50が設けられ、ポンプとタ
ンクとの間には元バルブ60が設けられている。また、セ
ルスタック10とタンク20との間において、往路配管30と
復路配管40とを接続するバイパス管70が設けられてい
る。このバイパス管70の途中にはバイパスバルブ80が具
えられている。ここでは、一つのタンク20しか示してい
ないが、実際には正極電解液用と負極電解液の２つのタ
ンクが存在する。
【００１１】このタンク20内には電解液が貯留されてい
る。通常、タンク内部は電解液のある液相部と、その上
部の気相部とからなり、気相部には電解液の酸化を防止
するために窒素ガスが封入されている。
る。通常、タンク内部は電解液のある液相部と、その上
部の気相部とからなり、気相部には電解液の酸化を防止
するために窒素ガスが封入されている。
【００１２】一方、セルスタック10はタンク内の電解液
の液面よりも上方に設けられており、基本的構造は従来
から用いられているレドックスフロー電池のセルスタッ
クと同様である。図３に基づいてレドックスフロー電池
の動作原理を説明する。図３では、セルとタンクがほぼ
同じ高さ位置に示されているが、実際にはセルがタンク
の上部に設けられており、バイパス管も省略している。
の液面よりも上方に設けられており、基本的構造は従来
から用いられているレドックスフロー電池のセルスタッ
クと同様である。図３に基づいてレドックスフロー電池
の動作原理を説明する。図３では、セルとタンクがほぼ
同じ高さ位置に示されているが、実際にはセルがタンク
の上部に設けられており、バイパス管も省略している。
【００１３】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20Aが往路配管30
A，復路配管40A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20Bが同様
に往路配管30B、復路配管40B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イオン価数が変化す
るイオンの水溶液を用い、ポンプ50A、50B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。バナジウムイオンを含む電解液を用い
た場合、セル内で充放電時に生じる反応は次のとおりで
ある。
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20Aが往路配管30
A，復路配管40A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20Bが同様
に往路配管30B、復路配管40B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イオン価数が変化す
るイオンの水溶液を用い、ポンプ50A、50B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。バナジウムイオンを含む電解液を用い
た場合、セル内で充放電時に生じる反応は次のとおりで
ある。
【００１４】
正極：V4+→V5+＋e-（充電） V4+←V5+＋e-（放電）
負極：V3+＋e-→V2+（充電） V3+＋e-←V2+（放電）
【００１５】図４は、セルスタックの概略構成図であ
る。通常、レドックスフロー電池には、複数のセルが積
層されたセルスタック10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電
極5および負極電極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90が配置され
る。
る。通常、レドックスフロー電池には、複数のセルが積
層されたセルスタック10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電
極5および負極電極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90が配置され
る。
【００１６】セルフレーム90は、プラスチック製のフレ
ーム枠91と、その内側に固定されるプラスチックカーボ
ン製の双極板92とを具える。フレーム枠91には、マニホ
ールド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。マニホールドは、多数のセルを積層することで
電解液の流路を構成し、図３における往路配管・復路配
管30A,30B,40A,40Bへとつながっている。
ーム枠91と、その内側に固定されるプラスチックカーボ
ン製の双極板92とを具える。フレーム枠91には、マニホ
ールド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。マニホールドは、多数のセルを積層することで
電解液の流路を構成し、図３における往路配管・復路配
管30A,30B,40A,40Bへとつながっている。
【００１７】ここで、電解液循環時は、図１に示すよう
に、元バルブ60を開けて、バイパスバルブ80を閉じてお
く。このとき、タンクの電解液は、往路配管30を通って
セルスタック10に導入され、復路配管40を通ってタンク
20に戻される。
に、元バルブ60を開けて、バイパスバルブ80を閉じてお
く。このとき、タンクの電解液は、往路配管30を通って
セルスタック10に導入され、復路配管40を通ってタンク
20に戻される。
【００１８】一方、電解液の循環停止時には、図２に示
すように、元バルブ60を閉じて、バイパスバルブ80を開
く。それにより、セルスタック内の電解液は、往路配管
30からバイパス管70を通って復路配管40に至り、タンク
20内に復帰される。通常、元バルブ60はセルスタック10
から電解液が漏れた場合、自動的に閉じられるように制
御されている。
すように、元バルブ60を閉じて、バイパスバルブ80を開
く。それにより、セルスタック内の電解液は、往路配管
30からバイパス管70を通って復路配管40に至り、タンク
20内に復帰される。通常、元バルブ60はセルスタック10
から電解液が漏れた場合、自動的に閉じられるように制
御されている。
【００１９】このような構成により、電解液の循環停止
時でもセルスタック内の電解液をバイパス管70を通じて
タンク20に戻すことができ、セルスタック10内に電解液
が残留してシャント電流による発熱からセルスタック10
が破損に至ることを防止できる。
時でもセルスタック内の電解液をバイパス管70を通じて
タンク20に戻すことができ、セルスタック10内に電解液
が残留してシャント電流による発熱からセルスタック10
が破損に至ることを防止できる。
【００２０】なお、元バルブ60とバイパスバルブ80の開
閉は連動するように制御することが好ましい。すなわ
ち、元バルブ60が開いているときにはバイパスバルブ80
を閉じ、元バルブ60が閉じているときにはバイパスバル
ブ80が開くように制御を行う。
閉は連動するように制御することが好ましい。すなわ
ち、元バルブ60が開いているときにはバイパスバルブ80
を閉じ、元バルブ60が閉じているときにはバイパスバル
ブ80が開くように制御を行う。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明レドックス
フロー電池によれば、往路配管と復路配管とをつなぐバ
イパス管を用いることで、電解液の漏液時などの循環停
止時でも確実にセルスタックからタンクに電解液を復帰
させることができる。
フロー電池によれば、往路配管と復路配管とをつなぐバ
イパス管を用いることで、電解液の漏液時などの循環停
止時でも確実にセルスタックからタンクに電解液を復帰
させることができる。
【図１】電解液循環時における本発明レドックスフロー
電池を示す概略構成図である。
電池を示す概略構成図である。
【図２】電解液循環停止時における本発明レドックスフ
ロー電池を示す概略構成図である。
ロー電池を示す概略構成図である。
【図３】レドックスフロー電池の動作原理の説明図であ
る。
る。
【図４】セルスタックの説明図である。
【図５】従来のレドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
る。
1 セル
1A 正極セル
1B 負極セル
4 隔膜
5 正極電極
6 負極電極
10 セルスタック
20 タンク
20A 正極用タンク
20B 負極用タンク
30,30A,30B 往路配管
40,40A,40B 復路配管
50,50A,50B ポンプ
60 元バルブ
70 バイパス管
80 バイパスバルブ
90 セルフレーム
91 フレーム枠
92 双極板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 筒井 康充
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 隈元 貴浩
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 BB10 CC01 CC03 CC08
CX06 CX10 RR01
5H027 AA10 BA13 BE01 BE05 BE07
MM02
Claims (2)
- 【請求項１】 電解液を貯留するタンクと、 タンクにおける電解液の液面より上部に配置されて、電
解液が循環されるセルスタックと、 セルスタックとタンクとをつなぐ往路配管および復路配
管と、 往路配管と復路配管とを接続するバイパス管と、 タンクからセルスタックへの電解液の供給・停止を調整
する元バルブと、 バイパス管の途中に設けられたバイパスバルブとを具え
ることを特徴とするレドックスフロー電池。 - 【請求項２】 セルスタックからの電解液の漏洩時に元
バルブを閉じ、バイパスバルブを開くように制御する制
御手段を具えることを特徴とする請求項１に記載のレド
ックスフロー電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001319880A JP2003123808A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | レドックスフロー電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001319880A JP2003123808A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | レドックスフロー電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003123808A true JP2003123808A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19137363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001319880A Pending JP2003123808A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | レドックスフロー電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003123808A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT502202B1 (de) * | 2005-10-31 | 2007-02-15 | En O De Energy On Demand Produ | Redox-durchflussbatterie sowie verfahren zum betreiben einer solchen batterie |
| JP2012164530A (ja) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電解液流通型電池 |
| WO2015034088A1 (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | 株式会社 エム光・エネルギー開発研究所 | 撥液性多孔質膜を備えた電気化学反応装置 |
| CN106229536A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 中国东方电气集团有限公司 | 电解液平衡装置及具有其的液流电池 |
| KR20180135467A (ko) * | 2016-04-13 | 2018-12-20 | 엠 히카리 앤 에너지 레보레토리 컴퍼니 리미티드 | 이온의 온·오프면 스위치를 사용한 전기 화학 반응 장치 |
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-
2001
- 2001-10-17 JP JP2001319880A patent/JP2003123808A/ja active Pending
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