JP2004265821A

JP2004265821A - レドックスフロー電池の運転方法、電池用電極板及びレドックスフロー電池システム

Info

Publication number: JP2004265821A
Application number: JP2003056945A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Kageyama; 芳輝景山; Takefumi Itou; 岳文伊藤; Nobuyuki Tokuda; 信幸徳田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】機械的な接触を行うことなく、比較的安価な構成で直流電圧の調整を行うことができるレドックスフロー電池の運転方法を提供する。
【解決手段】レドックスフロー電池１に複数のセル１００を具えておき、中間部に位置するセル１００間に出力端子１１ａ〜１１ｃを有する電池用電極板１０を複数具える。そして、半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃにより出力端子１１ａ〜１１ｃを切り換えて、負荷に電力を供給するセル数を変化させ、負荷の許容電圧に応じて負荷に直流電力を供給する。負荷は、スイッチングにより選択された出力端子１１ａ〜１１ｃのいずれかと、電極板２０８の出力端子２０７とに接続され、直流電力が供給される。
【選択図】図１

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の運転方法、この運転を行うレドックスフロー電池に適した電池用電極板、及びこの運転に適したレドックスフロー電池システムに関するものである。特に、より安価な構成で、火花やノイズなどの発生を抑制して、所望の大きさの直流電力を得ることができるレドックスフロー電池の運転方法、この方法に最適な電池用電極板、及びこの運転を行うのに最適なレドックスフロー電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レドックスフロー電池は、従来、負荷平準化や瞬低対策用として利用されている。図３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１０３で正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂとに分離されたセル１００を具える。正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂの各々には正極電極１０４と負極電極１０５とを内蔵している。正極セル１００Ａには正極電解液を供給・排出するための正極用タンク１０１が導管１０６、１０７を介して接続されている。負極セル１００Ｂにも負極電解液を導入・排出する負極用タンク１０２が同様に導管１０９、１１０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１０８、１１１で循環させ、正負極電極１０４、１０５におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。例えば、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。
正極：Ｖ^４＋→Ｖ^５＋＋ｅ⁻（充電）Ｖ^４＋←Ｖ^５＋＋ｅ⁻（放電）
負極：Ｖ^３＋＋ｅ⁻→Ｖ^２＋（充電）Ｖ^３＋＋ｅ⁻←Ｖ^２＋（放電）
【０００３】
図４は、上記電池に用いるセルスタックの概略構成図である。この電池は、通常、複数のセル１００を積層したセルスタック２００と呼ばれる構成が利用される。セル１００は、双極板２０１を具えるセルフレーム２０２、カーボンフェルト製の正極電極１０４、隔膜１０３、カーボンフェルト製の負極電極１０５、セルフレーム２０２を順に積層して構成される。セルスタック２００は、複数組のセル１００の積層体からなるサブセルスタック２０３を複数積層し、更に、この積層した複数組のサブセルスタック２０３からなるブロック体の両側を二枚のエンドプレート２０４にて挟み、エンドプレート２０４間にボルト２０５を挿通してナット２０６で締め付けて組み立てられる。
【０００４】
図５（Ａ）は、上記セルスタック２００を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、従来の電極板を模式的に示した正面図である。図５（Ａ）に示すようにセルスタック２００の両側（図５（Ａ）では左右側）には、通常、通電のための出力端子２０７を有する電極板２０８と、電解液の供給部２０９ａ（図４参照）及び排出部２０９ｂを具える給排板２１０が順に配置される。電極板２０８は、銅製のものが一般的であり、図５（Ｂ）に示すように一面に双極板２０１を装着させており、図５（Ａ）に示すように、この双極板２０１を有する面を対向させて、双極板２０１間でセル１００を挟み込むようにセルスタック２００に配置される。そして、この電極板２０８の出力端子２０７に配線などを接続して、負荷への電極供給（放電）を行う。
【０００５】
また、従来、太陽電池とレドックスフロー電池との複合電池構造において、太陽電池の作動電圧に応じて、レドックスフロー電池の各セルの入力端子を断続する端子切換機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−６９３３９号公報（特許請求の範囲、第１図参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなレドックスフロー電池は、上記のように電力の平準化のほかに、ＵＰＳの電源、スプリンクラーなどの消防用電源、非常灯用電源などの非常時の電源として用いられる。ＵＰＳや消防用の電源などでは、通常、交流で使用するものであり、図３に示すように交流／直流変換器により、電池からの直流を所望の交流電圧に変換している。これに対し、非常灯用の電源などでは、通常、所望の電圧範囲の直流で使用するものであり、従来、所望の電圧範囲の直流電圧を得るため、放電時に直流電圧を調整するべく、ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられている。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータは、比較的高価であり、より安価な構成のものが求められている。
【０００８】
一方、特許文献１では、セル構造の各セルに出力端子を切り換えて、負荷の大きさに応じた出力をレドックスフロー電池より取り出すべく、接続されるべきセルの数を可変する構成が開示されている。しかし、特許文献１では、端子切換機構の具体的な構成について、何ら開示されていない。また、従来、端子を切り換えるのに電磁弁などを利用した機械的な接触による方法が考えられるが、この方法では、接触の際、火花が発生したり、ノイズが生じ易いなどの問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の主目的は、機械的な接触を行うことなく、比較的安価な構成で直流電圧の調整を行うことができるレドックスフロー電池の運転方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、上記レドックスフロー電池の運転方法に最適な電池用電極板、及びこの電極板を用いたレドックスフロー電池システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、出力端子の切り換えを半導体スイッチで行うことで上記目的を達成する。
【００１２】
即ち、本発明レドックスフロー電池の運転方法は、複数のセルを具えるレドックスフロー電池の運転方法であって、前記セルのうち、出力端子を有するセルを複数具えておき、半導体スイッチにより出力端子を切り換えて、選択された出力端子間に存在する電力供給を行うセル数を変化させ、負荷の許容電圧に応じて負荷に直流電力を供給することを特徴とする。
【００１３】
レドックスフロー電池の出力電圧は、一般に、電解液の種類で決まることが知られている。例えば、硫酸バナジウム溶液などのバナジウムイオンを含む電解液を用いた場合、単一セルの電圧変動幅は、約１〜１．５５Ｖ程度である。従って、例えば、電解液に硫酸バナジウム溶液を用い、９０組のセルからなるレドックスフロー電池を考えると、電圧変動幅は、（約１〜１．５５Ｖ）×９０セル＝約９０〜１３９．５Ｖ程度となる。そのため、例えば、この電池を直流１００±１０Ｖの非常灯用電源として用いる場合、単一セルの出力電圧値によっては、電圧調整を必要とすることがある。
【００１４】
従来、直流電圧を調整するために、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いていたが、ＤＣ／ＤＣコンバータは、比較的高価である。一方、負荷に応じて電極供給を行うセル数を可変させるべく、出力端子を切り換えることが知られているが、この切り換えを電磁弁などの機械的接触で行うと、火花やノイズなどの発生という不具合が生じる。そこで、本発明では、より安価で、火花やノイズなどの発生を低減又は抑制するべく、半導体スイッチにて出力端子を切り換えて、負荷に電力供給を行うセル数を変化させ、直流電力を得ることを規定する。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１５】
本発明において、出力端子の切り換えは、半導体スイッチで行う。半導体からなるスイッチ素子は、電磁弁などを利用した物理的スイッチのように接触と非接触とを繰り返すスイッチングでなく、物理的な接触を行わない無遮断のスイッチングを行う。そのため、半導体スイッチは、スイッチングの際に火花やノイズなどの発生を軽減又は抑制することができる。また、半導体スイッチは、一般に、上記物理的スイッチと比較してスイッチの切り換え速度が非常に速く、電圧変動などの変動が少ないため、スイッチングの際の損失を低減することができる。このようなスイッチ素子としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳ形電界効果トランジスタ）、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、電界効果トランジスタ）、ＧＴＯ（ＧａｔｅＴｕｒｎＯｆｆｔｈｙｒｉｓｔｏｒ、ゲートターンオフサイリスタ）、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などが挙げられる。
【００１６】
本発明では、上記半導体スイッチにて出力端子を切り換えることで、出力端子間に存在するセル数を変化させる、即ち、負荷に接続されるセル数を変化させる。具体的には、出力端子を有するセルを複数用意して、これらのセルをレドックスフロー電池内に配置し、出力端子に半導体スイッチをそれぞれ取り付ける。半導体スイッチは、全ての出力端子に取り付けてもよいし、特定の出力端子のみに取り付けてもよい。そして、一組以上の複数組のセル毎に同スイッチを具えるセルが存在するようにする。負荷に接続される二つ出力端子は、双方共にスイッチングにより選択された出力端子とすることもできるし、一方を従来の電極板に有する出力端子、他方をスイッチングにより選択された出力端子とすることもできる。前者の場合、スイッチングにより、あるスイッチを具えるセルと他のスイッチを具えるセル間に存在するセル数を変化させ、このセル数分の出力が得られることになる。後者の場合、スイッチングにより選択することで、選択された出力端子と電極板間に存在するセル数を変化させ、このセル数分の出力が得られることになる。上記半導体スイッチを接続するセルの数及びこのようなセルの配置は、所望の直流電力が得られるセル数となるように調整するとよい。そして、負荷の許容電圧に応じた電力が得られるように、スイッチによる切り換えを行って、セル数を変化させるとよい。
【００１７】
本発明を適用するレドックスフロー電池の電解液としては、起電力が高く、エネルギー密度が大きく、正極電解液と負極電解液とが混合しても充電によって再生することができる単一元素系であるバナジウムイオンを含むものが好適である。例えば、硫酸バナジウムなどのバナジウムイオン溶液が挙げられる。このとき、セル１枚あたりの出力電圧は、一般に約１〜１．５５Ｖ程度であり、電池の充電状態によって変動する。そこで、バナジウムイオンを含む溶液を電解液として用いる場合、その出力電圧に応じて、適宜必要とされる直流電力が得られるセル数となるように出力端子を切り換えるべく、スイッチングすることが好ましい。
【００１８】
スイッチの制御は、制御部を具えて行うことが好ましい。より具体的には、例えば、電解液にバナジウムイオンを含む電解液を用い、非常時において直流電力を得る場合を考える。このとき、電池の出力電圧を測定し、得られた出力電圧に基づき、所望の直流電力となるセル数に対応した出力端子を導通させ、その他の出力端子を非導通状態に制御する構成が挙げられる。このような制御部の電源は、レドックスフロー電池から得てもよいし、別途乾電池などの電源を常時具えておいてもよい。
【００１９】
本発明において、上記半導体スイッチを取り付ける出力端子としては、金属製の導電板の両面に双極板が配置された電池用電極板に具えられるものが好適である。この電池用電極板を用いると、電極板に生じる電気抵抗の増加を低減し、発熱などの不具合を抑制することができて好ましい。特許文献１では、セル数を変化させるべく、セルスタックの中間部に位置するセルに出力端子を具えることが開示されているが、その詳細な構成は明らかでない。そのため、セルスタックの中間部に位置するセルにおいて、導電性の双極板に出力端子を直接接続する構成が考えられる。ここで、レドックスフロー電池に用いられる電解液は、硫酸バナジウム溶液に代表されるように一般に酸性であるため、双極板は、導電性であると共に、耐酸性が要求される。そこで、双極板は、炭素材料、炭素含有導電性樹脂材料で形成され、通常、価格や機械的強度面から後者の樹脂材料が使用されることが多い。この炭素含有導電性樹脂材料からなる双極板に出力端子を直接接続すると、銅などの金属材料と比較して電気抵抗が高いため、発熱し易い。特に、電気抵抗の高い樹脂材料を用いた場合、この問題が顕著である。そこで、本発明では、双極板に直接出力端子を設けるのではなく、上記樹脂材料と比較して電気抵抗が小さい金属材料からなる導電板に出力端子を接続する。そして、この金属導電板の両面に双極板を配置する。
【００２０】
上記金属導電板は、銅などの電気抵抗が小さい金属が好ましい。その他、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、及びこれらの金属を主体とする合金などが挙げられる。本発明では、このような金属導電板を用いて電気抵抗の低減を図るため、双極板は、従来と同様に炭素材料、炭素含有導電性樹脂材料などからなるものを用いてもよい。また、金属導電板と双極板との接触抵抗をより低減するために、金属導電板に金属被膜を形成し、この被膜上に双極板を装着してもよい。このような金属被膜は、金、銀、銅、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム及び半田からなる群から選択される少なくとも一種からなるものが挙げられる。特に０．１μｍ〜１ｍｍの厚さに形成することが好ましい。また、金属被膜の形成は、電気メッキ法、無電解メッキ法、金属溶射法、スパッタリング法、真空蒸着法からなる群から選択される方法が挙げられる。
【００２１】
上記本発明レドックスフロー電池の運転方法を実現する電池システムとしては、複数のセルを具えるレドックスフロー電池を用い、上記電池用電極板を異なるセル間に複数具えて、各出力端子に接続される上記半導体スイッチによるスイッチングにて出力端子の切り換えを行う構成が好ましい。このようなシステムにおいて、レドックスフロー電池は、交流電力を必要とするセルと直流電力を必要とするセルとを別個に具えていてもよいし、上記両者のセルを兼用してもよい。交流電力を必要とするセルとしては、例えば、電力平準化用のセルが挙げられる。直流電力を必要とするセルとしては、例えば、非常時、非常灯などの電源となるセルが挙げられる。
【００２２】
交流電力用セルと直流電力用セルとを別個に具える場合、例えば、電力平準化用のセルに対しては、従来と同様に両端に位置するセルに出力端子を有する電極板を具えるとよい。一方、直流電力用のセルには、中間部に位置するセル間に両面に双極板を具える上記電池用電極板を具えるとよい。また、電解液タンクも、電力平準化用、直流電力用と別個に具える方が切り換え易く好ましい。
【００２３】
交流電力用セルと直流電力用セルとを兼用する場合、両端に位置するセルに対しては、従来と同様に出力端子を有する電極板を具え、中間部に位置するセル間に両面に双極板を具える上記電池用電極板を具える。そして、例えば、電力平準時には、両端に配置された電極板の出力端子から、非常時には、中間部に配置された上記電池用電極板の出力端子から選択される二つの出力端子から、又は同選択された一つの出力端子と一端側に配置された電極板の出力端子とから電力の供給を行うようにスイッチングをするとよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
＜レドックスフロー電池システム＞
（全体構成）
図１は、本発明電池用電極板を具えるレドックスフロー電池システムの構成を模式的に示す概略構成図である。図１に示すレドックスフロー電池１の基本的構成は、図３〜５に示す従来のレドックスフロー電池と同様である。即ち、レドックスフロー電池１は、図４と同様に複数のセル１００を積層したセルスタックと呼ばれる構成を利用している。セル１００は、双極板２０１を具えるセルフレーム２０２、カーボンフェルト製の正極電極１０４、隔膜１０３、カーボンフェルト製の負極電極１０５、セルフレーム２０２を順に積層して構成される。そして、レドックスフロー電池１は、このようなセル１００を９０組積層し、この積層体の両側（図１では左右側）に出力端子２０７を有する電極板２０８、電解液の供給部２０９ａ（図４参照）及び排出部２０９ｂを具える給排板２１０、エンドプレート２０４をそれぞれ順に配置し、これらプレート２０４間にボルト２０５を挿通してナット２０６で締め付けることで組み立てられる。
【００２５】
本発明の特徴とするところは、図１に示すように中間部に位置するセル１００間に出力端子１１ａ、１１ｂを有する電池用電極板１０を複数具える点と、出力端子１１ａ〜１１ｃにそれぞれ半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃを具える点にある。以下、この点を中心に詳しく説明する。
【００２６】
（電池用電極板）
図２は、本発明電池用電極板を模式的に示す正面図であり、（Ａ）はその一例を示し、（Ｂ）は、金属導電板と双極板との間に金属被膜を具える例を示す。本発明電池用電極板１０は、出力端子１１を有する銅製の導電板２０と、導電板２０の両面に配置される双極板２１とを具える。本例において双極板２１は、公知の炭素含有導電性樹脂材料からなるものを用いた。そして、この電極板１０は、図１に示すようにレドックスフロー電池１の中間部に位置するセル１００間に配置する。本例では、７０セル目と８０セル目とに具えた。
【００２７】
本発明は、双極板２１に直接端子を接続するのではなく、電気抵抗が比較的小さい金属性の導電板２０に出力端子１１を具える。このように導電板２０の両面に双極板２１を装着する構成により、電気抵抗の増加を抑制することができる。
【００２８】
更に、図２（Ｂ）に示すように導電板２０の表面に金属被膜２２を形成し、この金属被膜２２上に双極板２１を装着することで、導電板２０と双極板２１との接触抵抗をより低減することができる。本例において電池用電極板１０’は、電気メッキによりニッケルを厚さ１０μｍに形成した。このとき、導電板２０と双極板２１との接触抵抗を調べたところ、０．０３Ωｃｍであった。
【００２９】
（半導体スイッチ）
上記電極板１０の出力端子１１ａ、１１ｂ及び電極板２０８の出力端子１１ｃには、それぞれ半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃを接続している（図１参照）。このように半導体スイッチを具えることで、負荷に接続される二つの出力端子は、一方が一端側（図１では右側）に配置される電極板２０８に有する出力端子２０７、他方がスイッチングにより選択された出力端子１１ａ〜１１ｃのいずれかとなる。本例において半導体スイッチは、いずれも三菱電機株式会社製ＦＳ２９ＫＭ−ＳＡを用いた。
【００３０】
（制御部）
これら半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃは、制御部に接続され、この制御部よりスイッチングが制御される。本例において制御部は、レドックスフロー電池１の出力電圧を測定し、その出力電圧に応じて半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃのいずれかをＯＮ、残り二つのスイッチをＯＦＦにする構成とした。また、制御部は、レドックスフロー電池１から直接電源を得る構成とした。
【００３１】
＜電圧変化の動作＞
上記構成を具えるレドックスフロー電池１において、負荷への電圧を変化させる動作を説明する。なお、本例では、レドックスフロー電池１の電解液として、硫酸バナジウム溶液を用い（正極電解液；Ｖ^４＋：１．８ｍｏｌ／ｌ、負極電解液；Ｖ^３＋：１．８ｍｏｌ／ｌ）、１組のセル１００あたりの出力電圧を約１〜１．５５Ｖとした。即ち、平常運転時の負荷への電圧は、約９０〜１４０Ｖである。
【００３２】
本例においてレドックスフロー電池１は、９０組からなるセル１００の集合体の両側に具える電極板２０８のうち、一方の側（図１では右側）の電極板２０８は、配線などを介して負荷に接続され、導通状態である。他方の側（図１では左側）の電極板２０８は、半導体スイッチ１２ｃがＯＮのとき、負荷側に導通され、ＯＦＦのとき、負荷側と電気的に遮断される。このとき、電池用電極板１０に接続される半導体スイッチ１２ａ、１２ｂのいずれかをＯＮとし、負荷側に導通される。即ち、一方の側の電極板２０８と電池用電極板１０との間に存在するセル数（本例では、７０組のセル又は８０組のセル）に応じた直流電圧が得られる。
【００３３】
上記構成のレドックスフロー電池１において、平常運転時（負荷への供給が交流電力）は、制御部にて、半導体スイッチ１２ａ、１２ｂをＯＦＦ、半導体スイッチ１２ｃをＯＮにさせる。このとき、負荷は、電極板２０８に具える出力端子１１ｃ及び２０７とに接続され、９０組のセルによる直流電圧（本例では約９０〜１４０Ｖ）が供給される。
【００３４】
次に、非常時を考える。本例では、１００±１０Ｖの直流電圧が望まれる負荷（例えば、非常灯）に電力の供給を行う場合を例に説明する。まず、制御部では、非常時になる直前の電池電圧（１セルあたりの出力電圧）を測定する。そして、例えば、１セルの出力電圧が約１．５５Ｖ（高程度の電圧）の場合、半導体スイッチ１２ｃをＯＦＦにし、同時に半導体スイッチ１２ａをＯＮにする。半導体スイッチ１２ｂは、ＯＦＦのままである。このとき、負荷は、電池用電極板１０に具える出力端子１１ａと電極板２０８に具える出力端子２０７とに接続され、７０組のセル分の直流電圧、即ち１．５５Ｖ×７０セル＝１０８．５Ｖが供給される。また、例えば、１セルの出力電圧が約１．２Ｖ（中程度の電圧）の場合、半導体スイッチ１２ｃをＯＦＦにし、同時に半導体スイッチ１２ｂをＯＮにする。このとき、負荷は、電池用電極板１０に具える出力端子１１ｂと電極板２０８に具える出力端子２０７とに接続され、８０組のセル分の直流電圧、即ち１．２Ｖ×８０セル＝９６Ｖが供給される。更に、例えば、１セルの出力電圧が約１Ｖ（低程度）の場合、半導体スイッチ１２ｃをＯＮのままとし、半導体スイッチ１２ａ、１２ｂは、ＯＦＦのままとする。このとき、負荷は、電極板２０８に具える出力端子１１ｃ及び２０７とに接続され、９０組のセル分の直流電圧、即ち１Ｖ×９０セル＝９０Ｖが供給される。
【００３５】
本発明は、このように負荷の許容電圧に応じて、半導体スイッチにより出力端子を切り換え、出力端子間に存在する電力供給を行うセル数を変化させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いることなく、所望の直流電圧を得ることができる。
【００３６】
＜試験例＞
上記レドックスフロー電池１の非常灯用電源（直流１００±１０Ｖ）としての作動状況を確認してみた。試験では、レドックスフロー電池１を満充電（電池電圧１４０Ｖ）にしたところで非常灯（負荷）に連結し、以後、電池電圧が９０Ｖになるまで放電した。放電の間、電池電圧の変化に応じて、上記のように適宜半導体スイッチ１２ａ〜１２ｃにより、出力端子を切り換えることができ、非常灯用電源として、問題なく作動することができた。また、スイッチングの際、火花が発生することがなく、ノイズの発生も殆ど見られなかった。
【００３７】
上記実施例では、電力平準化用のセルと、非常灯用のセルとを兼用する構成のものを示したが、電力平準化用のセルと、非常灯用のセルを別個に具えた構成でももちろんよい。このとき、平準化用のセルには、図５に示す従来の構成でよく、電極板２０８の出力端子２０７に特に半導体スイッチを設ける必要はない。一方、非常灯用のセルには、図１に示す構成と同様に、適当なセル数毎に出力端子を具える電池用電極板１０を配置して、当該出力端子に半導体スイッチを接続して制御部によりスイッチングを制御し、電池電圧に応じてセル数を変化させ、所望の直流電圧を得るとよい。また、上記実施例では、負荷に接続される二つの出力端子を電極板２０８に有するものと電池用電極板１０に有するものとしたが、双方共に電池用電極板１０に有するものとしてもよい。
【００３８】
【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の運転方法によれば、高価なＤＣ／ＤＣコンバータを用いることなく、半導体スイッチによるスイッチングで負荷に電力を供給するセル数を変化させる構成により、所望の直流電力を容易に得ることができるという優れた効果を奏し得る。特に、物理的な接触によるスイッチングを行う物理的スイッチではなく、物理的な接触によるスイッチングを行わない半導体スイッチを具えることで、物理的接触によって生じる火花やノイズなどを低減、より好ましくは、殆どなくすることができる。
【００３９】
また、本発明では、両面に双極板を具える電池用電極板を中間部に位置するセル間に具え、この電極板に出力端子を具える。このため、中間部に位置するセルの双極板に直接出力端子を設ける場合と比較して、電気抵抗が小さく、損失を低減することができる。
【００４０】
従って、上記本発明電池用電極板を中間部に位置するセル間に具えたレドックスフロー電池は、所望の直流電力を容易に、また安価に得ることができ、例えば、非常灯用電源などの非常時用電源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電池用電極板を具えるレドックスフロー電池システムの構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明電池用電極板を模式的に示す正面図である。
【図３】レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。
【図４】従来の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。
【図５】図５（Ａ）は、従来のレドックスフロー電池を模式的に示す上面図、（Ｂ）は、従来の電池用電極板を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
１レドックスフロー電池１０、１０’ 電池用電極板
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ半導体スイッチ
２０導電板２１双極板２２金属被膜
１００セル１００Ａ正極セル１００Ｂ負極セル１０１正極用タンク
１０２負極用タンク１０３隔膜１０４正極電極
１０５負極電極１０６導管１０８ポンプ１０９導管
２００セルスタック２０１双極板２０２セルフレーム
２０３サブセルスタック２０４エンドプレート２０５ボルト
２０６ナット２０７出力端子２０８電極板２０９ａ供給部
２０９ｂ排出部２１０給排板

Claims

複数のセルを具えるレドックスフロー電池の運転方法であって、
前記セルのうち、出力端子を有するセルを複数具えておき、半導体スイッチにより出力端子を切り換えて、出力端子間に存在する電力供給を行うセル数を変化させ、負荷の許容電圧に応じて負荷に直流電力を供給することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
出力端子を有する金属導電板と、
前記導電板の両面に配置される双極板とを具えることを特徴とする電池用電極板。
複数のセルを具えるレドックスフロー電池システムであって、
請求項２記載の電池用電極板を異なるセル間に複数具え、
各出力端子に接続されると共に、スイッチングにより出力端子の切り換えを行う半導体スイッチを具えることを特徴とするレドックスフロー電池システム。