JP2012099368A - Cell stack, cell frame, redox flow battery, and cell stack manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack, from which it is more difficult to leak an electrolyte than a conventional constitution.SOLUTION: In a cell stack 1, a laminate formed by laminating plural cell frames 120 having bipolar plates 121 integrated with frame bodies 122, electrodes 104, 105 and ion-exchange membranes 101 is sandwiched between two end plates 210 and 220 from both sides, and is fastened by a fastening mechanism 230 having a fastening shaft 231 and nuts 232, 233. The cell stack 1 is provided with a holding member 10 for holding a gap between both of the end plates 210 and 220 by being sandwiched between the two end plates 210 and 220 on an outer side than a seal member 127 for sealing an electrolyte on a central side of the frame body 122. The holding member 10 has higher creep resistance than that of the cell frame 120, and a length almost identical to total thickness of the cell frames 120 to be laminated.

Description

本発明は、大容量の蓄電池として利用されるレドックスフロー電池の構成部品であるセルスタック、およびそのセルスタックを利用したレドックスフロー電池、並びにセルスタックの構成部品であるセルフレーム、およびこのセルフレームを使用したセルスタックの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a cell stack that is a component part of a redox flow battery used as a large-capacity storage battery, a redox flow battery that uses the cell stack, a cell frame that is a component part of the cell stack, and this cell frame. The present invention relates to a method of manufacturing a used cell stack.

太陽光発電や風力発電といった新エネルギーを蓄電する大容量の蓄電池の一つにレドックスフロー電池(RF電池)がある。RF電池は、正極用電解液に含まれるイオンと負極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位の差を利用して充放電を行う電池である。図6のRF電池の動作原理図に示すように、RF電池は、水素イオンを透過させるイオン交換膜101で正極セル102と負極セル103とに分離されたセル100を備える。正極セル102には正極電極104が内蔵され、かつ正極用電解液を貯留する正極用タンク106が導管108,110を介して接続されている。同様に、負極セル103には負極電極105が内蔵され、かつ負極用電解液を貯留する負極用タンク107が導管109,111を介して接続されている。各タンク106,107に貯留される電解液は、ポンプ112,113によりセル102,103に循環される。   One of the large-capacity storage batteries that store new energy such as solar power generation and wind power generation is a redox flow battery (RF battery). An RF battery is a battery that charges and discharges using a difference in oxidation-reduction potential between ions contained in a positive electrode electrolyte and ions contained in a negative electrode electrolyte. As shown in the operational principle diagram of the RF battery in FIG. 6, the RF battery includes a cell 100 separated into a positive electrode cell 102 and a negative electrode cell 103 by an ion exchange membrane 101 that transmits hydrogen ions. A positive electrode 104 is built in the positive electrode cell 102, and a positive electrode tank 106 for storing a positive electrode electrolyte is connected via conduits 108 and 110. Similarly, a negative electrode 105 is built in the negative electrode cell 103, and a negative electrode tank 107 for storing a negative electrode electrolyte is connected through conduits 109 and 111. The electrolyte stored in the tanks 106 and 107 is circulated to the cells 102 and 103 by the pumps 112 and 113.

上記RF電池には、通常、複数のセル100を積層させたセルスタックと呼ばれる構成が利用されている(例えば、特許文献1参照)。図7は、セルスタックの概略構成図である。このセルスタック200は、枠体122に一体化された双極板121を備えるセルフレーム120、正極電極104、イオン交換膜101、および負極電極105を、この順番で積層することで形成される。この構成の場合、隣接するセルフレーム120の双極板121の間に一つのセルが形成されることになる。このセルスタック200における電解液の流通は、枠体122に形成される給液用マニホールド123,124と、排液用マニホールド125,126により行われる。例えば、正極用電解液は、給液用マニホールド123から枠体122の一面側(紙面表側)に形成される溝を介して正極電極104に供給され、枠体122の上部に形成される溝を介して排液用マニホールド125に排出される。同様に、負極用電解液は、給液用マニホールド124から枠体122の他面側(紙面裏側)に形成される溝を介して負極電極105に供給され、枠体122の上部に形成される溝を介して排液用マニホールド126に排出される。   A configuration called a cell stack in which a plurality of cells 100 are stacked is generally used for the RF battery (see, for example, Patent Document 1). FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a cell stack. The cell stack 200 is formed by laminating a cell frame 120 including a bipolar plate 121 integrated with a frame body 122, a positive electrode 104, an ion exchange membrane 101, and a negative electrode 105 in this order. In the case of this configuration, one cell is formed between the bipolar plates 121 of the adjacent cell frames 120. The flow of the electrolytic solution in the cell stack 200 is performed by the liquid supply manifolds 123 and 124 formed in the frame body 122 and the drainage manifolds 125 and 126. For example, the positive electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 123 to the positive electrode 104 through a groove formed on one surface side (the front side of the paper surface) of the frame body 122, and the groove formed on the upper portion of the frame body 122. Then, the liquid is discharged to the drainage manifold 125. Similarly, the negative electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 124 to the negative electrode 105 through a groove formed on the other surface side (the back side of the paper) of the frame 122, and is formed on the upper portion of the frame 122. The liquid is discharged to the drainage manifold 126 through the groove.

上記セルスタック200は、セルフレーム120や電極104,105、イオン交換膜101を積層した積層体であるため、各部材の隙間から電解液が漏れないようにする必要がある。通常、各セルフレーム120間にOリングや平パッキンなどの環状のシール部材127を配置した状態で、積層体をその両側から2枚のエンドプレート210,220で挟み込んで締め付けることで電解液の漏れを防止している。   Since the cell stack 200 is a laminated body in which the cell frame 120, the electrodes 104 and 105, and the ion exchange membrane 101 are laminated, it is necessary to prevent the electrolyte from leaking from the gaps between the members. Usually, with an annular seal member 127 such as an O-ring or flat packing disposed between the cell frames 120, the laminate is sandwiched between the two end plates 210 and 220 from both sides and tightened to leak electrolyte. Is preventing.

図8は、セルスタックにおける積層体の締付状態を示すセルスタックの部分断面図である。積層体を締め付ける締付機構230は、締付軸231と、締付軸231の両端に螺合されるナット232,233と、ナット232とエンドプレート210の間に介在される圧縮バネ234とを備える。この締付機構230により、積層体をその積層方向に圧縮する内向きの圧力で締め付けることで、各セルフレーム120間に隙間ができないようにしている。この内向きの圧力に対して、積層体を広げる方向に作用する外向きの圧力が釣り合い、長期に亘る電解液の漏れが抑制される。外向きの圧力には、締付に対する電極104,105やセルフレーム120、シール部材127の反発力や、電解液の圧力などがある。   FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the cell stack showing a tightened state of the stacked body in the cell stack. The tightening mechanism 230 for tightening the laminated body includes a tightening shaft 231, nuts 232 and 233 that are screwed to both ends of the tightening shaft 231, and a compression spring 234 that is interposed between the nut 232 and the end plate 210. Prepare. The tightening mechanism 230 tightens the stacked body with an inward pressure that compresses the stacked body in the stacking direction, thereby preventing a gap between the cell frames 120. The outward pressure acting in the direction of spreading the laminated body is balanced against the inward pressure, and electrolyte leakage over a long period is suppressed. The outward pressure includes the repulsive force of the electrodes 104 and 105, the cell frame 120, and the seal member 127 against the tightening, the pressure of the electrolyte, and the like.

特開2002−367660号公報JP 2002-367660 A

しかし、特許文献1の構成であっても、経年的に電解液が漏れ易くなる恐れがあった。   However, even with the configuration of Patent Document 1, the electrolyte solution may easily leak over time.

RF電池では、充電も放電も行わないときには、待機電力の損失を低減するためにセルスタック200への電解液の流通を止める、あるいはセルスタック200内部での自己放電を抑制するためにセルスタック200から電解液を抜く、といった運用をする。そのような場合、外向きの圧力よりも、締付機構230による内向きの圧力の方が大きくなり、セルフレーム120に過剰な圧縮力が作用する。セルフレーム120は通常、耐食性と絶縁性を確保するために、ポリ塩化ビニル(PVC)やポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などで形成されており、強い圧縮力が長時間作用するとクリープ変形して薄くなる。その結果、セルスタック200における電解液のシールが不十分となる恐れがある。   In the RF battery, when neither charging nor discharging is performed, the cell stack 200 is stopped in order to stop the flow of the electrolyte to the cell stack 200 in order to reduce the loss of standby power, or to suppress the self-discharge in the cell stack 200. Remove the electrolyte from the operation. In such a case, the inward pressure by the tightening mechanism 230 is greater than the outward pressure, and an excessive compressive force acts on the cell frame 120. The cell frame 120 is usually made of polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or the like in order to ensure corrosion resistance and insulation, and creeps when a strong compressive force is applied for a long time. Become thinner. As a result, there is a possibility that the electrolyte solution in the cell stack 200 is insufficiently sealed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、従来の構成よりも電解液が漏れ難いセルスタック、そのセルスタックを利用したレドックスフロー電池を提供することにある。また、本発明の別の目的は、従来よりも電解液が漏れ難いセルスタックに使用するセルフレーム、並びにそのセルフレームを用いてセルスタックを製造するセルスタックの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a cell stack in which electrolyte solution is less likely to leak than the conventional configuration, and a redox flow battery using the cell stack. . Another object of the present invention is to provide a cell frame for use in a cell stack in which an electrolyte solution is less likely to leak than in the prior art, and a cell stack manufacturing method for manufacturing a cell stack using the cell frame.

本発明は、セルフレームと、正極電極と、負極電極と、イオン交換膜とを複数積層した積層体を、その両側から2枚のエンドプレートで挟み込み、締付軸とナットを備える締付機構により締め付けることで構成されてなるセルスタックに係る。セルフレームは、枠体と、枠体に一体化された双極板と、枠体に設けられ、枠体の中央側に電解液を閉じ込める環状のシール部材と、を備えている。この本発明セルスタックは、枠体におけるシール部材よりも外側の位置で、2枚のエンドプレートに挟まれることで両エンドプレート間の間隔を保持する保持部材を備える。そして、この保持部材は、セルフレームよりも耐クリープ性に優れ、かつ積層されるセルフレームの合計厚さにほぼ等しい長さを有することを特徴とする。   According to the present invention, a laminated body in which a cell frame, a positive electrode, a negative electrode, and an ion exchange membrane are laminated is sandwiched between two end plates from both sides, and a fastening mechanism including a fastening shaft and a nut is provided. The present invention relates to a cell stack configured by tightening. The cell frame includes a frame body, a bipolar plate integrated with the frame body, and an annular seal member that is provided on the frame body and traps the electrolytic solution on the center side of the frame body. The cell stack according to the present invention includes a holding member that holds a gap between the two end plates by being sandwiched between the two end plates at a position outside the seal member in the frame. The holding member is characterized by being superior in creep resistance than the cell frame and having a length substantially equal to the total thickness of the cell frames to be laminated.

本発明セルスタックの構成によれば、例えば、セルスタックへの電解液の供給を止めることで、外向きの圧力が減少した場合でも、エンドプレートに挟まれた各セルフレームに過剰な圧縮力が作用することを抑制できる。それは、2枚のエンドプレートに挟まれた保持部材によりエンドプレート間の距離が一定以下にならないように保持されているからである。   According to the configuration of the cell stack of the present invention, for example, by stopping the supply of the electrolyte solution to the cell stack, even when the outward pressure is reduced, an excessive compressive force is applied to each cell frame sandwiched between the end plates. It can suppress acting. This is because the distance between the end plates is held by a holding member sandwiched between the two end plates so that the distance between the end plates does not become a certain value or less.

以下、本発明セルスタックの好ましい形態、セルスタックに使用されるセルフレームの構成などについて説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the cell stack of the present invention, a configuration of a cell frame used for the cell stack, and the like will be described.

本発明セルスタックの一形態として、保持部材は筒状に形成されており、その筒内部に締付機構の締付軸が貫通していることが好ましい。   As one form of the cell stack of the present invention, the holding member is preferably formed in a cylindrical shape, and the fastening shaft of the fastening mechanism passes through the inside of the cylinder.

上記構成であれば、セルスタックにおける保持部材の位置決めを容易に行うことができる。また、この構成であれば、保持部材がエンドプレート間から外れることも防止できる。   If it is the said structure, positioning of the holding member in a cell stack can be performed easily. Further, with this configuration, it is possible to prevent the holding member from coming off between the end plates.

本発明セルスタックの一形態として、保持部材が複数の分割片(圧力支持部材)からなり、その圧力支持部材が各セルフレームに個別に設けられていることが好ましい。具体的には、セルフレームの枠体には、枠体の中央側に電解液を封じ込めるシール部材が嵌め込まれるシール溝が設けられているが、そのシール溝の外側に、枠体の厚さにほぼ等しい長さを有する圧力支持部材を設ける。その場合、積層された複数のセルフレームの圧力支持部材が直列に繋がることで、保持部材が形成される。ここで、圧力支持部材は、締付軸を貫通させることができる筒状であっても良いし、中実の柱状であっても良い。筒状であれ柱状であれ、各圧力支持部材は、同一の端面形状を有することが好ましい。そうすることで、各圧力支持部材の端面に作用する単位面積当たりの圧力を均一化できるからである。   As one form of this invention cell stack, it is preferable that a holding member consists of a some division | segmentation piece (pressure support member), and the pressure support member is individually provided in each cell frame. Specifically, the frame body of the cell frame is provided with a seal groove into which a sealing member for containing the electrolytic solution is fitted at the center side of the frame body, and the thickness of the frame body is set outside the seal groove. A pressure support member having a substantially equal length is provided. In that case, the holding member is formed by connecting the pressure support members of the plurality of stacked cell frames in series. Here, the pressure support member may have a cylindrical shape capable of penetrating the tightening shaft, or may be a solid column shape. It is preferable that each pressure support member has the same end surface shape, whether cylindrical or columnar. By doing so, the pressure per unit area acting on the end face of each pressure support member can be made uniform.

ここで、保持部材が複数の分割片ではなく一つの部材でできている場合、エンドプレートから積層体全体に作用する面圧を低減することはできるが、積層体における各セルフレームに個別に作用する面圧を制御することはできない。通常、積層体を構成する各セルフレームが完全に同一の耐クリープ性を有することはありえないし、一枚のセルフレームにおいても場所によって極わずかな耐クリープ性の違いがあるため、耐クリープ性に劣る部分に変形が生じる恐れがある。これに対して、各セルフレームに対して個別に圧力支持部材を設けておけば、その圧力支持部材で各セルフレームに作用する面圧を受けることができ、その結果、セルフレームの変形をより効果的に抑制することができる。   Here, when the holding member is made of a single member instead of a plurality of divided pieces, the surface pressure acting on the entire laminate from the end plate can be reduced, but it acts individually on each cell frame in the laminate. The surface pressure to be controlled cannot be controlled. Normally, each cell frame constituting the laminate cannot have the same creep resistance, and even a single cell frame has a slight difference in creep resistance depending on the location. Deformation may occur in inferior parts. On the other hand, if a pressure support member is individually provided for each cell frame, the pressure support member can receive a surface pressure acting on each cell frame, and as a result, the cell frame can be further deformed. It can be effectively suppressed.

また、一つの部材からなる保持部材の場合、2つのエンドプレート間で積層体を圧縮し始めてから保持部材の両端にエンドプレートが接触するまでの間、積層体を構成するセルフレームにはエンドプレートから加わる面圧が直接作用する。これに対して、各セルフレームに個別に圧力支持部材がある場合、積層体の圧縮開始から終了にかけて各セルフレームに作用する面圧を低減することができる。   Also, in the case of a holding member made of one member, the end plate is not attached to the cell frame constituting the laminate until the end plate comes into contact with both ends of the holding member after the laminate starts to be compressed between the two end plates. The surface pressure applied from directly acts. On the other hand, when each cell frame has a pressure support member individually, it is possible to reduce the surface pressure acting on each cell frame from the start to the end of compression of the laminate.

保持部材の分割片である圧力支持部材は枠体に対して着脱自在に構成されていても良い。その場合、圧力支持部材の軸方向の一端側には、圧力支持部材の軸方向と直交する方向に伸びるフランジが形成されていることが好ましい。   The pressure support member, which is a divided piece of the holding member, may be configured to be detachable from the frame. In that case, it is preferable that a flange extending in a direction orthogonal to the axial direction of the pressure support member is formed on one end side in the axial direction of the pressure support member.

圧力支持部材を枠体に対して着脱自在にすることで、圧力支持部材のみを交換することが可能になる。このような構成であれば、経年的なセルスタックの部品の交換にあたり、セルフレーム全体ではなく、圧力支持部材のみを交換すれば足りる場合に、部材の節約になる。加えて、セルフレームを廃棄処分する場合、素材ごとの分別が容易になる。また、枠体に対して着脱自在とした圧力支持部材にフランジを形成することで、枠体の厚み方向における枠体と圧力支持部材の位置合わせを容易にすることができる。   By making the pressure support member detachable from the frame, only the pressure support member can be exchanged. With such a configuration, when replacing the parts of the cell stack over time, it is possible to save members when it is sufficient to replace only the pressure support member instead of the entire cell frame. In addition, when the cell frame is disposed of, it becomes easy to sort by material. Further, by forming the flange on the pressure support member that is detachable from the frame body, it is possible to easily align the frame body and the pressure support member in the thickness direction of the frame body.

さらに、本発明セルスタックの一形態として、圧力支持部材がセルフレームに設けられる金属製の部材である場合、枠体は、圧力支持部材の周縁を取り囲むように形成される排液溝を備えることが好ましい。この排液溝は、セルフレームの枠体に設けられるシール部材(シール溝)から外側に電解液が漏れ出したときに、その漏れ出した電解液が圧力支持部材に接触し難くなるように電解液を逃がす溝である。   Furthermore, as one embodiment of the cell stack of the present invention, when the pressure support member is a metal member provided in the cell frame, the frame body includes a drainage groove formed so as to surround the periphery of the pressure support member. Is preferred. This drainage groove is electrolyzed so that when the electrolyte leaks outside from the seal member (seal groove) provided in the frame of the cell frame, the leaked electrolyte is difficult to contact the pressure support member. It is a groove that allows liquid to escape.

上記構成によれば、仮にシール部材(シール溝)から外側に電解液が漏れたとしても、その漏れた電解液が金属製の圧力支持部材に接触する可能性を低減できるので、電解液に蓄えられる電力が圧力支持部材を介して失われることを抑制できる。   According to the above configuration, even if the electrolyte solution leaks outside from the seal member (seal groove), the possibility that the leaked electrolyte solution contacts the metal pressure support member can be reduced. It can suppress that the electric power to be lost is lost via a pressure support member.

以上説明したセルスタックに備わるセルフレームの構成のうち、特に筒状の圧力支持部材を備えるセルフレームを使用すれば、セルスタックの製造を容易にすることができる。筒状の圧力支持部材を備えるセルフレームを使用したセルスタックの製造方法は、以下の工程を備える。
[工程A]一方のエンドプレートに締付軸を取り付けた状態とする。
[工程B]当該エンドプレート上に、筒状の圧力支持部材を備えるセルフレームを含む積層体を配置する。ここで、セルフレームに備わる圧力支持部材の筒状内部に締付軸を挿通する。
[工程C]当該積層体上に、他方のエンドプレートを配置して、締付軸をナット締めする。
Of the cell frame configurations provided in the cell stack described above, the use of a cell frame including a cylindrical pressure support member can facilitate the manufacture of the cell stack. A method for manufacturing a cell stack using a cell frame including a cylindrical pressure support member includes the following steps.
[Step A] A fastening shaft is attached to one end plate.
[Step B] A laminate including a cell frame having a cylindrical pressure support member is disposed on the end plate. Here, the fastening shaft is inserted into the cylindrical inside of the pressure support member provided in the cell frame.
[Step C] Place the other end plate on the laminate and tighten the fastening shaft with a nut.

上記セルスタックの製造方法の工程Bにおける積層体の配置は、エンドプレート上に、セルフレーム、電極、イオン交換膜を一つずつ積み重ねていくことで行っても良いし、所定数のセルフレームと電極とイオン交換膜を積層して、それをエンドプレート上に載せることを繰り返すことで行っても良い。   The arrangement of the stacked body in the step B of the cell stack manufacturing method may be performed by stacking cell frames, electrodes, and ion exchange membranes one by one on the end plate, and a predetermined number of cell frames and You may carry out by repeating an electrode and an ion exchange membrane, and mounting on an end plate.

以上説明したセルスタックは、レドックスフロー電池(RF電池)の構成部材として利用できる。即ち、本発明RF電池は、本発明セルスタックと、セルスタックに正極用電解液を循環させる正極用循環機構と、セルスタックに負極用電解液を循環させる負極用循環機構と、を備えることを特徴とする。   The cell stack described above can be used as a constituent member of a redox flow battery (RF battery). That is, the RF battery of the present invention includes the cell stack of the present invention, a positive electrode circulation mechanism that circulates the positive electrode electrolyte in the cell stack, and a negative electrode circulation mechanism that circulates the negative electrode electrolyte in the cell stack. Features.

本発明RF電池の循環機構は、従来のRF電池と同様に、電解液を貯留するタンクと、タンクからセルスタックに電解液を送り込むための導管と、セルスタックからタンクに電解液を戻すための排管と、電解液を循環させるポンプなどの送液装置と、から構成される。   The RF battery circulation mechanism of the present invention is similar to the conventional RF battery in that the tank for storing the electrolyte, the conduit for sending the electrolyte from the tank to the cell stack, and the electrolyte for returning the electrolyte from the cell stack to the tank A drain pipe and a liquid delivery device such as a pump for circulating the electrolytic solution are included.

本発明セルスタックは、長期に亘って電解液が漏れ難い構造であるため、このセルスタックを用いたRF電池は、安全でメンテナンスの手間が小さい。その結果、このRF電池を利用した蓄電システムの安全性を高めることができるし、当該蓄電システムのメンテナンスの手間を低減することができる。   Since the cell stack of the present invention has a structure in which the electrolyte does not easily leak over a long period of time, the RF battery using this cell stack is safe and requires little maintenance. As a result, the safety of the power storage system using the RF battery can be increased, and the maintenance work of the power storage system can be reduced.

本発明セルスタックおよびセルフレームによれば、従来よりも電解液が漏れ難いRF電池を作製することができる。   According to the cell stack and the cell frame of the present invention, it is possible to produce an RF battery in which the electrolyte is less likely to leak than in the past.

実施形態1に示すセルスタックの部分断面図である。3 is a partial cross-sectional view of the cell stack shown in Embodiment 1. FIG. 実施形態2に示すセルスタックの部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view of a cell stack shown in Embodiment 2. FIG. (A)は、実施形態1のセルスタックに使用されるセルフレームの正面図、(B)は(A)のI−I断面図、(C)は変形例における(A)のI−I断面図である。(A) is a front view of a cell frame used for the cell stack of Embodiment 1, (B) is a cross-sectional view taken along the line II of (A), and (C) is a cross-sectional view taken along the line II of (A) in the modification. FIG. 実施形態3に示すセルスタックの部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view of a cell stack shown in Embodiment 3. FIG. 実施形態4に示すセルフレームの正面図、(B)は(A)のI−I断面図である。The front view of the cell frame shown in Embodiment 4, (B) is II sectional drawing of (A). レドックスフロー電池の動作原理図である。It is an operation | movement principle figure of a redox flow battery. 従来のセルスタックの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional cell stack. 従来のセルスタックの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the conventional cell stack.

以下、本発明レドックスフロー電池(RF電池)の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明RF電池は、RF電池に備わるセルスタックの一部に特徴があり、それ以外の構成は、図6〜8を用いて説明した従来のRF電池と同様の構成を備える。従って、以下の実施形態では、従来のRF電池との相違点、即ち従来のセルスタックとの相違点を中心に説明し、従来と同様の構成については図6〜8と同一の符号を付してその説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the redox flow battery (RF battery) of the present invention will be described with reference to the drawings. The RF battery of the present invention is characterized by a part of the cell stack provided in the RF battery, and the other configuration has the same configuration as the conventional RF battery described with reference to FIGS. Therefore, in the following embodiment, the difference from the conventional RF battery, that is, the difference from the conventional cell stack will be mainly described, and the same reference numerals as those in FIGS. The description is omitted.

<実施形態1>
図1に示すように、本実施形態のセルスタック1は、図8を参照した従来のセルスタック200と同様に、セルフレーム120と正極電極104と負極電極105とイオン交換膜101を適宜積層した積層体をエンドプレート210,220で挟み込み、締付機構230で締め付ける構成を備える。本実施形態のセルスタック1はさらに、エンドプレート210,220の間に挟まれる保持部材10を備える。
<Embodiment 1>
As shown in FIG. 1, in the cell stack 1 of this embodiment, a cell frame 120, a positive electrode 104, a negative electrode 105, and an ion exchange membrane 101 are appropriately laminated as in the conventional cell stack 200 with reference to FIG. The laminated body is sandwiched between end plates 210 and 220 and is tightened with a tightening mechanism 230. The cell stack 1 of this embodiment further includes a holding member 10 that is sandwiched between the end plates 210 and 220.

保持部材10は、エンドプレート210,220で締め付けられるセルフレーム20に過剰な圧縮力が作用しないように、両プレート210,220の間隔を保持する部材である。この観点から、保持部材10は、PVCやPEでできたセルフレーム120よりも高硬度で高ヤング率の耐クリープ性に優れる材料で構成する。このような材料としては金属、特にSUSなどの合金や、セラミック、繊維強化プラスチックなどを挙げることができる。特にSUSは、耐クリープ性に優れるだけでなく、耐食性にも優れるため、好ましい。   The holding member 10 is a member that holds the distance between the plates 210 and 220 so that an excessive compressive force does not act on the cell frame 20 fastened by the end plates 210 and 220. From this point of view, the holding member 10 is made of a material having higher hardness and higher Young's modulus creep resistance than the cell frame 120 made of PVC or PE. Examples of such materials include metals, particularly alloys such as SUS, ceramics, fiber reinforced plastics, and the like. In particular, SUS is preferable because it is excellent not only in creep resistance but also in corrosion resistance.

保持部材10の長さは、エンドプレート210,220間に挟まれるセルプレート120の合計厚さとほぼ同じ長さになっている。そのため、エンドプレート210,220間に保持部材10を配置しておけば、積層体を締め付けて圧縮する際、各セルフレーム120間にほぼ隙間ができないように積層体を圧縮することができるし、セルフレーム120の合計厚さ以上に積層体が圧縮されることを回避することができる。その結果、セルフレーム120に過剰な圧縮力が作用することを抑制し、セルフレーム120のクリープ変形を抑制することができる。なお、保持部材10の断面形状は特に限定されず、例えば、真円を含む楕円形であっても良いし、多角形であっても良い。   The length of the holding member 10 is substantially the same as the total thickness of the cell plates 120 sandwiched between the end plates 210 and 220. Therefore, if the holding member 10 is arranged between the end plates 210 and 220, when the laminate is tightened and compressed, the laminate can be compressed so that there is almost no gap between the cell frames 120, It is possible to avoid the laminate from being compressed beyond the total thickness of the cell frame 120. As a result, it is possible to suppress an excessive compressive force from acting on the cell frame 120 and to suppress creep deformation of the cell frame 120. The cross-sectional shape of the holding member 10 is not particularly limited, and may be, for example, an ellipse including a perfect circle or a polygon.

また、本実施形態における保持部材10は、その内部に締付機構230の締付軸231が貫通する円筒状の部材である。保持部材10の数は、締付軸231と同じ数だけあっても良いし、締付軸231よりも少なくても良い。後者の場合、それら保持部材10は、積層体周りに均等な間隔を空けて配置することが好ましい。   Moreover, the holding member 10 in this embodiment is a cylindrical member through which the fastening shaft 231 of the fastening mechanism 230 passes. The number of holding members 10 may be the same as the number of fastening shafts 231 or may be smaller than the number of fastening shafts 231. In the latter case, it is preferable that the holding members 10 are arranged at equal intervals around the laminated body.

<実施形態2>
実施形態2では、実施形態1のセルスタックよりもセルフレームのクリープ変形をより効果的に抑制できるセルスタックを、図2,3に基づいて説明する。実施形態2のセルスタックは、実施形態1とは保持部材を設ける位置が異なり、その相違に伴いセルフレームの構成も異なる。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, a cell stack that can more effectively suppress the creep deformation of the cell frame than the cell stack of the first embodiment will be described with reference to FIGS. The cell stack of the second embodiment is different from the first embodiment in the position where the holding member is provided, and the configuration of the cell frame is different with the difference.

図2に示すように、本実施形態のセルスタック2では、セルフレーム20に筒状の保持部材10が設けられ、その保持部材10の内部に締付機構230の締付軸231が貫通している。この保持部材10は、セルフレーム20に個別に設けられる分割片(圧力支持部材11)を複数直列に繋げることで形成される。各圧力支持部材11は、セルフレーム20に一体に形成されている。   As shown in FIG. 2, in the cell stack 2 of the present embodiment, a cylindrical holding member 10 is provided in the cell frame 20, and the fastening shaft 231 of the fastening mechanism 230 passes through the holding member 10. Yes. The holding member 10 is formed by connecting a plurality of divided pieces (pressure support members 11) individually provided on the cell frame 20 in series. Each pressure support member 11 is formed integrally with the cell frame 20.

本実施形態で使用するセルフレーム20は、図3(A)に示すように、枠体22と枠体22に一体化された双極板21を備える。このセルフレーム20のうち、双極板21は従来と同様の構成を備え、枠体22は従来と異なる構成を備える。以下、枠体22の構成を詳細に説明する。   As shown in FIG. 3A, the cell frame 20 used in the present embodiment includes a frame body 22 and a bipolar plate 21 integrated with the frame body 22. Of the cell frame 20, the bipolar plate 21 has the same configuration as the conventional one, and the frame 22 has a different configuration from the conventional one. Hereinafter, the configuration of the frame 22 will be described in detail.

枠体22には、従来の枠体と同様に電解液の流路となるマニホールド123〜126が形成されている。枠体22の表側(正極電極が配置される側であり、図3(A)に示される側)には、正極用の給液用マニホールド123(排液用マニホールド125)から双極板21に向かう液溝123G(液溝125G)が形成されている。一方、枠体22の裏側には、図示しないが、負極用のマニホールド124,126から双極板に向かう液溝が形成されている。   The frame body 22 is formed with manifolds 123 to 126 that serve as a flow path for the electrolyte solution as in the conventional frame body. On the front side of the frame 22 (the side on which the positive electrode is disposed, the side shown in FIG. 3A), the positive electrode liquid supply manifold 123 (drainage manifold 125) is directed to the bipolar plate 21. A liquid groove 123G (liquid groove 125G) is formed. On the other hand, on the back side of the frame 22, although not shown, a liquid groove is formed from the negative manifolds 124 and 126 toward the bipolar plate.

枠体22の表側のうち、負極用のマニホールド124,126の周囲には、マニホールド124,126から枠体22の表側に負極用電解液が漏れないようにするOリングを嵌め込むための環状溝124G,126Gが形成されている。ここで、枠体22の裏側では、マニホールド123,125の周りに環状溝が形成されており、枠体22の裏側に正極用電解液が漏れないようになっている。   An annular groove for fitting a negative electrode electrolyte solution from the manifolds 124, 126 to the front side of the frame body 22 around the negative electrode manifolds 124, 126 on the front side of the frame body 22. 124G and 126G are formed. Here, on the back side of the frame body 22, an annular groove is formed around the manifolds 123 and 125, so that the positive electrode electrolyte does not leak to the back side of the frame body 22.

上述したマニホールド123〜126、および液溝123G,125Gからなる電解液の流路の周囲には、これらの構成を取り囲んでセルフレーム20外への電解液の漏れを防止するシール機構が設けられている。本実施形態では、枠体22に形成される環状のシール溝127Gと、このシール溝127Gに嵌め込まれるOリングや平パッキンなどのシール部材127(図2参照)とで、シール機構が形成されており、シール溝127G(シール部材)の内側に電解液を封じ込める。その他、積層したセルフレーム20(枠体22)同士を熱融着させることで、シール機構を形成しても良い。その場合、枠体22に通電用の導電部材を配置し、その導電部材に通電してジュール熱で枠体22を溶融させ、枠体22同士を融着させると良い。   A sealing mechanism is provided around the electrolyte flow path including the manifolds 123 to 126 and the liquid grooves 123G and 125G to prevent leakage of the electrolyte solution outside the cell frame 20 by surrounding these components. Yes. In the present embodiment, a seal mechanism is formed by an annular seal groove 127G formed in the frame body 22 and a seal member 127 (see FIG. 2) such as an O-ring or a flat packing fitted in the seal groove 127G. In addition, the electrolytic solution is sealed inside the seal groove 127G (seal member). In addition, the sealing mechanism may be formed by heat-sealing the stacked cell frames 20 (frame body 22). In that case, it is preferable to dispose a conductive member for energization in the frame body 22, energize the conductive member, melt the frame body 22 by Joule heat, and fuse the frame bodies 22 to each other.

さらに、枠体22の最外周には、枠体22の外方に突出する突出部22Pが形成されており、その突出部22Pには筒状の圧力支持部材11が一体に形成されている。この圧力支持部材11は、既に述べたように保持部材10を構成する筒状の分割片の一つである(図2を参照)。   Further, a protrusion 22P that protrudes outward from the frame 22 is formed on the outermost periphery of the frame 22, and the cylindrical pressure support member 11 is integrally formed with the protrusion 22P. The pressure support member 11 is one of the cylindrical divided pieces constituting the holding member 10 as described above (see FIG. 2).

圧力支持部材11は、インサート成形により枠体22の突出部22Pに一体化された金属製の円筒体であり、図3(B)に示すようにその両端にフランジ11Fを有する。フランジ11Fを含む圧力支持部材11の軸方向の長さは、枠体22の突出部22Pの厚み、即ち枠体22の厚みに等しい。そのため、圧力支持部材11のフランジ11Fは、枠体22の突出部22Pと面一になる。また、圧力支持部材11の長さを突出部22Pの厚みに等しくすることで、積層した各セルフレーム20の圧力支持部材11が直列に繋がったときの長さ、即ち保持部材10の長さは、積層されるセルフレーム20の合計厚さに等しくなる。   The pressure support member 11 is a metal cylindrical body integrated with the protruding portion 22P of the frame body 22 by insert molding, and has flanges 11F at both ends thereof as shown in FIG. The axial length of the pressure support member 11 including the flange 11 </ b> F is equal to the thickness of the protruding portion 22 </ b> P of the frame body 22, that is, the thickness of the frame body 22. Therefore, the flange 11 </ b> F of the pressure support member 11 is flush with the protrusion 22 </ b> P of the frame body 22. Further, by making the length of the pressure support member 11 equal to the thickness of the protruding portion 22P, the length when the pressure support members 11 of the stacked cell frames 20 are connected in series, that is, the length of the holding member 10 is , Equal to the total thickness of the stacked cell frames 20.

上記圧力支持部材11を各セルフレーム20に個別に設けることで、積層体全体に作用する面圧を低減できるだけでなく、各セルフレーム20に個別に作用する面圧も低減することができる。その結果、セルスタック2の使用に伴うセルフレーム20のクリープ変形を、実施形態1の構成よりも効果的に抑制することができる。   By providing the pressure support member 11 individually on each cell frame 20, not only can the surface pressure acting on the entire laminate be reduced, but also the surface pressure acting individually on each cell frame 20 can be reduced. As a result, the creep deformation of the cell frame 20 due to the use of the cell stack 2 can be more effectively suppressed than the configuration of the first embodiment.

上記圧力支持部材11が設けられる突出部22Pには、圧力支持部材11を取り囲むように設けられる排液溝22Gが形成されている(図3(A)参照)。この排液溝22Gにより、万が一、シール溝127Gの外側に電解液が漏れたときに、その電解液が圧力支持部材11に接触しないように逃がすことができ、電解液から保持部材10に電力が逃げることを防止できる。   A drainage groove 22G provided so as to surround the pressure support member 11 is formed in the protrusion 22P where the pressure support member 11 is provided (see FIG. 3A). By this drainage groove 22G, in the unlikely event that the electrolyte leaks to the outside of the seal groove 127G, the electrolyte can be released so that it does not contact the pressure support member 11, and power can be supplied from the electrolyte to the holding member 10. It can prevent you from escaping.

なお、図3とは異なり、突出部22Pを形成せずに、矩形の輪郭形状を有する枠体22の外周縁部にインサート成形で圧力支持部材11を埋め込んでもかまわない。   In addition, unlike FIG. 3, you may embed the pressure support member 11 by insert molding in the outer peripheral part of the frame 22 which has a rectangular outline shape, without forming the protrusion part 22P.

ここで、本実施形態の構成では、セルスタック2の作製作業が容易になるという効果もある。そこで、セルスタック2の製造方法を以下に説明する。   Here, the configuration of the present embodiment also has an effect that the manufacturing operation of the cell stack 2 is facilitated. Therefore, a method for manufacturing the cell stack 2 will be described below.

図2に示すセルスタック2を作製するには、まずエンドプレート220に締付軸231とナット233を取り付ける。   In order to manufacture the cell stack 2 shown in FIG. 2, first, the fastening shaft 231 and the nut 233 are attached to the end plate 220.

次に、締付軸231を取り付けたエンドプレート220を地面に平行において、そのエンドプレート220上に、積層体を積み重ねる。その際、積層体に含まれるセルフレーム20には、筒状の圧力支持部材11が設けられているので、その筒内に締付軸231が挿通されるようにする。そうすることで、エンドプレート220に対する積層体の位置決めを容易に行うことができる。積層体は、エンドプレート220上に、セルフレーム20、電極104,105、イオン交換膜101を一枚ずつ積み重ねていくことで行っても良いし、所定数のセルフレーム20や電極104,105、イオン交換膜101を積層した積層体をエンドプレート220上に載せることを繰り返すことで行っても良い。   Next, the end plate 220 to which the fastening shaft 231 is attached is parallel to the ground, and the laminate is stacked on the end plate 220. At this time, since the cylindrical pressure support member 11 is provided in the cell frame 20 included in the laminate, the fastening shaft 231 is inserted into the cylinder. By doing so, the laminated body can be easily positioned with respect to the end plate 220. The laminate may be performed by stacking the cell frame 20, the electrodes 104, 105, and the ion exchange membrane 101 one by one on the end plate 220, or a predetermined number of cell frames 20, electrodes 104, 105, You may perform by repeating mounting the laminated body which laminated | stacked the ion exchange membrane 101 on the end plate 220. FIG.

次に、エンドプレート220上に配置した積層体の上に、エンドプレート210を配置して、締付軸231の端部にナット232を取り付ける。このとき、ナット232とエンドプレート210との間に圧縮バネ234を配置しておく。そして、2枚のエンドプレート210,220が、圧力支持部材11の集合体である保持部材10に当て止めされるまでナット232を締め込み、エンドプレート210,220間の積層体を圧縮する。   Next, the end plate 210 is disposed on the laminate disposed on the end plate 220, and the nut 232 is attached to the end of the tightening shaft 231. At this time, a compression spring 234 is disposed between the nut 232 and the end plate 210. Then, the nut 232 is tightened until the two end plates 210 and 220 are abutted against the holding member 10 that is an assembly of the pressure support members 11, and the laminated body between the end plates 210 and 220 is compressed.

以上説明したように、本実施形態2のセルスタック2であれば、エンドプレート210に積層体を配置すると同時にエンドプレート210に対する積層体の位置決めを行うことができる。また、セルスタック2を組み立てる際に、積層体の各構成の位置がズレ難いという利点もある。   As described above, in the cell stack 2 according to the second embodiment, the stacked body can be positioned with respect to the end plate 210 at the same time that the stacked body is disposed on the end plate 210. Moreover, when the cell stack 2 is assembled, there is also an advantage that the position of each component of the stacked body is difficult to shift.

<変形実施形態>
実施形態1の変形実施形態として、圧力支持部材を枠体に対して着脱自在にした構成を図3(C)を参照しつつ説明する。
<Modified Embodiment>
As a modified embodiment of the first embodiment, a configuration in which the pressure support member is detachable from the frame will be described with reference to FIG.

図3(C)に示すように、本実施形態の圧力支持部材12は、その軸方向の一端側にのみ、圧力支持部材12の軸方向と直交する方向に延びる環状のフランジ12Fを備える。また、枠体22の突起部22Pには、圧力支持部材12のフランジ12Fの外周形状に一致する内周形状を備える大径部と、フランジ12F以外の部分の外周形状に一致する内周形状を備える小径部とからなる嵌合孔が形成されている。この構成によれば、嵌合孔に圧力支持部材12を容易に嵌め込むことができるし、枠体22に嵌め込んだ圧力支持部材12の端面と枠体22の面を面一にすることができる。なお、圧力支持部材12のフランジ12Fが鉛直上方に向いている限り、枠体22から圧力支持部材12が容易に抜け落ちることがないため、セルスタックの組立の際は、フランジ12Fを上方に向けておくと良い。   As shown in FIG. 3C, the pressure support member 12 of the present embodiment includes an annular flange 12F extending in a direction orthogonal to the axial direction of the pressure support member 12 only at one end side in the axial direction. Further, the protrusion 22P of the frame 22 has a large-diameter portion having an inner peripheral shape that matches the outer peripheral shape of the flange 12F of the pressure support member 12, and an inner peripheral shape that matches the outer peripheral shape of the portion other than the flange 12F. The fitting hole which consists of a small diameter part with which it is provided is formed. According to this configuration, the pressure support member 12 can be easily fitted into the fitting hole, and the end surface of the pressure support member 12 fitted into the frame body 22 and the surface of the frame body 22 can be flush with each other. it can. As long as the flange 12F of the pressure support member 12 faces vertically upward, the pressure support member 12 does not easily fall out of the frame body 22, and therefore, when assembling the cell stack, the flange 12F faces upward. It is good to leave.

<実施形態3>
実施形態3では、セルフレーム20に柱状の圧力支持部材13を設けたセルスタック3を、図4に基づいて説明する。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, a cell stack 3 in which a columnar pressure support member 13 is provided on a cell frame 20 will be described with reference to FIG.

このセルスタック3では、図3を参照して説明したセルフレーム20の突出部22Pに柱状の圧力支持部材13が埋設されている。柱状といった中実の圧力支持部材13とすることで、筒状の圧力支持部材よりも積層体を圧縮する面圧を長期に亘ってより確実に受けることができる。   In the cell stack 3, a columnar pressure support member 13 is embedded in the protruding portion 22P of the cell frame 20 described with reference to FIG. By using the solid pressure support member 13 such as a columnar shape, the surface pressure for compressing the laminate can be more reliably received over a long period of time than the cylindrical pressure support member.

なお、本実施形態のセルスタック3では、圧力支持部材13を柱状とすることにより、圧力支持部材13に締付軸231を貫通させることができない。そのため、このセルスタック3では、締付軸231はセルフレーム20の外周側に配置されている。   In addition, in the cell stack 3 of this embodiment, the clamping shaft 231 cannot be penetrated into the pressure support member 13 by making the pressure support member 13 into a columnar shape. Therefore, in the cell stack 3, the fastening shaft 231 is disposed on the outer peripheral side of the cell frame 20.

<実施形態4>
実施形態4では、既存のセルフレーム20´に、図3(C)を用いて説明した変形実施形態の圧力支持部材12を設けたセルスタックを、図5を参照しつつ説明する。
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, a cell stack in which the pressure support member 12 according to the modified embodiment described with reference to FIG. 3C is provided on an existing cell frame 20 ′ will be described with reference to FIG.

このセルスタックでは、既存のセルフレーム20´の外周縁部に嵌合孔を形成し、その嵌合孔に圧力支持部材12を嵌め込む。圧力支持部材12は既に述べたように、その軸方向の一端側にのみ、環状のフランジ12Fを備え、この圧力支持部材12が嵌め込まれる嵌合孔は、圧力支持部材12のフランジ12Fの外周形状に一致する大径部と、フランジ12F以外の部分の外周形状に一致する小径部とを備える。   In this cell stack, a fitting hole is formed in the outer peripheral edge of the existing cell frame 20 ', and the pressure support member 12 is fitted into the fitting hole. As described above, the pressure support member 12 includes the annular flange 12F only at one end side in the axial direction, and the fitting hole into which the pressure support member 12 is fitted has an outer peripheral shape of the flange 12F of the pressure support member 12. And a small-diameter portion that matches the outer peripheral shape of the portion other than the flange 12F.

以上説明した構成によれば、既存のセルフレーム20´であっても、圧力支持部材12を追加するだけで、セルフレーム20´のクリープ変形を効果的に抑制することができる。   According to the configuration described above, even with the existing cell frame 20 ′, the creep deformation of the cell frame 20 ′ can be effectively suppressed only by adding the pressure support member 12.

なお、本実施形態の場合も、圧力支持部材12を取り囲むように排液溝を形成し、シール溝127Gの外側に電解液が漏れたときに、その電解液が圧力支持部材11に接触しないように逃がすようにしても良い。   In the case of this embodiment as well, a drainage groove is formed so as to surround the pressure support member 12, and when the electrolyte leaks outside the seal groove 127 </ b> G, the electrolyte does not contact the pressure support member 11. You may make it escape.

本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。例えば、実施形態3において、図1を参照して説明した実施形態1の保持部材10を追加しても良い。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, in Embodiment 3, you may add the holding member 10 of Embodiment 1 demonstrated with reference to FIG.

本発明セルスタック、セルフレームは、蓄電システムに利用されるレドックスフロー電池に好適に利用可能である。   The cell stack and the cell frame of the present invention can be suitably used for a redox flow battery used for a power storage system.

1,2,3 セルスタック
10 保持部材
11,12,13 圧力支持部材 11F,12F フランジ
20,20´ セルフレーム
21 双極板
22 枠体 22P 突出部 22G 排液溝
123,124 給液用マニホールド
125,126 排液用マニホールド
123G,125G 液溝
124G,126G 環状溝
127 シール部材 127G シール溝
230 締付機構
231 締付軸 232,233 ナット 234 圧縮バネ
210,220 エンドプレート
100 セル
101 イオン交換膜
102 正極セル
104 正極電極
106 正極電解液用タンク 108,110 導管 112 ポンプ
103 負極セル
105 負極電極
107 負極電解液用タンク 109,111 導管 113 ポンプ
120 セルフレーム
121 双極板
122 枠体
200 従来のセルスタック
1, 2, 3 Cell stack 10 Holding member 11, 12, 13 Pressure support member 11F, 12F Flange 20, 20 'Cell frame 21 Bipolar plate 22 Frame body 22P Protruding portion 22G Drainage groove 123, 124 Manifold for liquid supply 125, 126 Manifold for drainage 123G, 125G Liquid groove 124G, 126G Annular groove 127 Seal member 127G Seal groove 230 Tightening mechanism 231 Tightening shaft 232, 233 Nut 234 Compression spring 210, 220 End plate 100 Cell 101 Ion exchange membrane 102 Positive electrode cell DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 Positive electrode 106 Positive electrode electrolyte tank 108,110 Conduit 112 Pump 103 Negative electrode 105 Negative electrode 107 Negative electrode electrolyte tank 109,111 Conduit 113 Pump 120 Cell frame 121 Bipolar plate 122 Frame 200 Subordinate Coming cell stack

Claims (10)

セルフレームと、正極電極と、負極電極と、イオン交換膜とを複数積層した積層体を、その両側から2枚のエンドプレートで挟み込み、締付軸とナットを備える締付機構により締め付けることで構成されてなるセルスタックであって、
前記セルフレームは、枠体と、枠体に一体化された双極板と、枠体に設けられ、枠体の中央側に電解液を閉じ込める環状のシール部材と、を備えており、
枠体におけるシール部材よりも外側の位置で、2枚のエンドプレートに挟まれることで両エンドプレート間の間隔を保持する保持部材を備え、
保持部材は、セルフレームよりも耐クリープ性に優れ、かつ積層されるセルフレームの合計厚さにほぼ等しい長さを有することを特徴とするセルスタック。
Constructed by sandwiching a stack of multiple cell frames, positive electrodes, negative electrodes, and ion exchange membranes between two end plates from both sides and tightening with a tightening mechanism with a tightening shaft and nut Cell stack,
The cell frame includes a frame, a bipolar plate integrated with the frame, and an annular seal member that is provided in the frame and traps the electrolyte solution at the center side of the frame,
A holding member that holds an interval between both end plates by being sandwiched between two end plates at a position outside the seal member in the frame body,
The cell stack is characterized in that the holding member has a creep resistance superior to that of the cell frame and has a length substantially equal to the total thickness of the laminated cell frames.
前記保持部材は筒状に形成されており、その筒内部に締付機構の締付軸が貫通していることを特徴とする請求項1に記載のセルスタック。   The cell stack according to claim 1, wherein the holding member is formed in a cylindrical shape, and a clamping shaft of a clamping mechanism passes through the cylinder. 前記保持部材は、各セルフレームの枠体に個別に設けられる圧力支持部材が直列に繋がることで形成されており、
圧力支持部材は、枠体の厚さにほぼ等しい長さを有し、前記締付機構の締め付けによって生じる圧力であって、積層される各セルフレームをその厚さ方向に圧縮する圧力を支持することを特徴とする請求項1または2に記載のセルスタック。
The holding member is formed by connecting in series a pressure support member provided individually in the frame of each cell frame,
The pressure support member has a length substantially equal to the thickness of the frame body, and is a pressure generated by the tightening of the tightening mechanism, and supports the pressure for compressing the stacked cell frames in the thickness direction. The cell stack according to claim 1, wherein the cell stack is provided.
前記圧力支持部材は枠体に対して着脱自在に構成され、かつ、
圧力支持部材の一端に、圧力支持部材の軸方向と直交する方向に伸びるフランジが形成されていることを特徴とする請求項3に記載のセルスタック。
The pressure support member is configured to be detachable from the frame, and
The cell stack according to claim 3, wherein a flange extending in a direction orthogonal to the axial direction of the pressure support member is formed at one end of the pressure support member.
前記圧力支持部材は、セルフレームに設けられる金属製の部材であり、
前記枠体は、圧力支持部材の周縁を取り囲むように形成される排液溝を備え、
シール部材から外側に電解液が漏れ出したときに、漏れ出した電解液が圧力支持部材に接触し難くなるように電解液を排液溝に逃がすように構成されていることを特徴とする請求項3または4に記載のセルスタック。
The pressure support member is a metal member provided in the cell frame,
The frame includes a drainage groove formed to surround the periphery of the pressure support member,
When the electrolyte leaks outside from the sealing member, the electrolyte is allowed to escape to the drainage groove so that the leaked electrolyte becomes difficult to contact the pressure support member. Item 5. The cell stack according to Item 3 or 4.
枠体と、枠体に一体化された双極板と、枠体の中央側に電解液を閉じ込めるシール部材が嵌め込まれるシール溝と、を備え、
正極電極、負極電極、およびイオン交換膜と共に積層されることでセルスタックを構成するセルフレームであって、
枠体におけるシール溝よりも外側に配置され、セルフレームをその厚さ方向に圧縮する圧力を支持する圧力支持部材を備え、
その圧力支持部材は、枠体の厚さにほぼ等しい長さを有することを特徴とするセルフレーム。
A frame, a bipolar plate integrated with the frame, and a seal groove into which a seal member for confining the electrolyte solution is fitted in the center of the frame;
A cell frame that constitutes a cell stack by being laminated together with a positive electrode, a negative electrode, and an ion exchange membrane,
A pressure support member that is disposed outside the seal groove in the frame and supports the pressure for compressing the cell frame in the thickness direction;
The cell frame, wherein the pressure support member has a length substantially equal to the thickness of the frame.
前記圧力支持部材は、その軸方向の一端側に圧力支持部材の軸方向と直交する方向に伸びるフランジを有し、枠体に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項6に記載のセルフレーム。   The said pressure support member has a flange extended in the direction orthogonal to the axial direction of a pressure support member in the one end side of the axial direction, and is comprised so that attachment or detachment with respect to a frame is possible. The cell frame described in. 前記圧力支持部材は、筒状に形成されていることを特徴とする請求項6または7に記載のセルフレーム。   The cell frame according to claim 6 or 7, wherein the pressure support member is formed in a cylindrical shape. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のセルスタックと、
セルスタックに正極用電解液を循環させる正極用循環機構と、
セルスタックに負極用電解液を循環させる負極用循環機構と、
を備えることを特徴とするレドックスフロー電池。
The cell stack according to any one of claims 1 to 5,
A positive electrode circulation mechanism for circulating the positive electrode electrolyte in the cell stack;
A negative electrode circulation mechanism for circulating the negative electrode electrolyte in the cell stack;
A redox flow battery comprising:
セルフレームと、正極電極と、負極電極と、イオン交換膜とを複数積層した積層体を、その両側から2枚のエンドプレートで挟み込み、締付軸とナットを備える締付機構により締め付けることで構成されてなるセルスタックを製造するためのセルスタックの製造方法であって、
一方のエンドプレートに締付軸を取り付けた状態とする工程Aと、
当該エンドプレート上に、請求項8に記載のセルフレームを含む積層体を配置する工程Bと、
当該積層体上に、他方のエンドプレートを配置して、締付軸をナット締めする工程Cと、を備え、
工程Bで、セルフレームに備わる圧力支持部材の筒内部に締付軸を挿通することを特徴とするセルスタックの製造方法。
Constructed by sandwiching a stack of multiple cell frames, positive electrodes, negative electrodes, and ion exchange membranes between two end plates from both sides and tightening with a tightening mechanism with a tightening shaft and nut A cell stack manufacturing method for manufacturing a cell stack comprising:
Step A in which a fastening shaft is attached to one end plate;
Step B for disposing a laminate including the cell frame according to claim 8 on the end plate;
A step C of disposing the other end plate on the laminate and tightening the tightening shaft with a nut; and
A method of manufacturing a cell stack, wherein a clamping shaft is inserted into a cylinder of a pressure support member provided in the cell frame in step B.
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