JP2018037290A - Flow battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow battery arranged so that the electrical conduction of a negative electrode and a positive electrode can be suppressed.SOLUTION: A flow battery according to an embodiment hereof comprises: a first electrode; a second electrode; a reaction chamber; an electrolyte solution; and a bubble-generating device. The reaction chamber has a first restriction part on its inner face for restricting the displacement of the first electrode, and contains the first and second electrodes. The electrolyte solution is contained in the reaction chamber, and put in contact with the first and second electrodes. The bubble-generating device supplies gas into the electrolyte solution to generate bubbles.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

開示の実施形態は、フロー電池に関する。   The disclosed embodiments relate to flow batteries.

従来、正極と負極との間に、テトラヒドロキシ亜鉛酸イオン([Zn(OH)2−)を含有する電解液を循環させるフロー電池が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, a flow battery in which an electrolytic solution containing tetrahydroxyzincate ions ([Zn (OH) 4 ] 2− ) is circulated between a positive electrode and a negative electrode is known (see, for example, Non-Patent Document 1). .

また、亜鉛種などの活物質を含む負極を、選択的イオン電導性を有するイオン電導層で覆うことでデンドライトの成長を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, a technique has been proposed in which dendrite growth is suppressed by covering a negative electrode containing an active material such as zinc species with an ion conductive layer having selective ion conductivity (see, for example, Patent Document 1).

特開2015−185259号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-185259

Y. Ito. et al.: Zinc morphology in zinc-nickel flow assisted batteries and impact on performance, Journal of Power Sources, Vol. 196, pp. 2340-2345, 2011Y. Ito. Et al .: Zinc morphology in zinc-nickel flow assisted batteries and impact on performance, Journal of Power Sources, Vol. 196, pp. 2340-2345, 2011

しかしながら、上記に記載の電池は、依然として負極で生成したデンドライトが正極側へ成長し、負極と正極とが導通する懸念があった。   However, in the battery described above, there is a concern that the dendrite produced at the negative electrode still grows on the positive electrode side and the negative electrode and the positive electrode are conducted.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、負極と正極との導通を抑制することができるフロー電池を提供することを目的とする。   One embodiment of the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a flow battery that can suppress conduction between a negative electrode and a positive electrode.

実施形態の一態様に係るフロー電池は、第1電極および第2電極と、反応室と、電解液と、気泡発生装置とを備える。反応室は、前記第1電極および前記第2電極を収容し、かつ前記第1電極の配置を規制する第1規制部を内壁に備える。電解液は、前記反応室の内部に収容され、前記第1電極および前記第2電極に接触する。気泡発生装置は、前記電解液中に気体を供給して気泡を発生させる。   The flow battery according to one aspect of the embodiment includes a first electrode and a second electrode, a reaction chamber, an electrolytic solution, and a bubble generator. The reaction chamber is provided with a first restricting portion on the inner wall for accommodating the first electrode and the second electrode and restricting the arrangement of the first electrode. The electrolytic solution is accommodated in the reaction chamber and contacts the first electrode and the second electrode. The bubble generation device generates bubbles by supplying gas into the electrolytic solution.

実施形態の一態様のフロー電池によれば、負極と正極との導通を抑制することができる。   According to the flow battery of one aspect of the embodiment, conduction between the negative electrode and the positive electrode can be suppressed.

図1は、第1の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the flow battery according to the first embodiment. 図2Aは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 2A is a diagram schematically illustrating a reaction chamber included in the flow battery according to the first embodiment. 図2Bは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 2B is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber included in the flow battery according to the first embodiment. 図2Cは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 2C is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber provided in the flow battery according to the first embodiment. 図3Aは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber included in the flow battery according to the first embodiment. 図3Bは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 3B is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber included in the flow battery according to the first embodiment. 図4Aは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える気泡発生部の概略を示す図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an outline of a bubble generation unit included in the flow battery according to the first embodiment. 図4Bは、第1の実施形態に係るフロー電池が備える気泡発生部の概略を示す図である。FIG. 4B is a diagram illustrating an outline of a bubble generation unit included in the flow battery according to the first embodiment. 図5Aは、第2の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 5A is a diagram schematically illustrating a reaction chamber included in the flow battery according to the second embodiment. 図5Bは、第2の実施形態に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 5B is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber included in the flow battery according to the second embodiment. 図6は、第1の実施形態の変形例に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber provided in a flow battery according to a modification of the first embodiment. 図7は、第1の実施形態の変形例に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of a reaction chamber provided in a flow battery according to a modification of the first embodiment. 図8は、第2の実施形態の変形例に係るフロー電池が備える反応室の概略を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an outline of a reaction chamber provided in a flow battery according to a modification of the second embodiment.

以下、添付図面を参照して、本願の開示するフロー電池の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of a flow battery disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

図1は、第1の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図1に示すフロー電池1は、第1電極としての正極2と、第2電極としての負極3と、隔膜4と、電解液5と、反応室10と、ポンプ11と、供給流路12と、気泡発生部13と、回収口14と、回収流路15とを備える。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the flow battery according to the first embodiment. A flow battery 1 shown in FIG. 1 includes a positive electrode 2 as a first electrode, a negative electrode 3 as a second electrode, a diaphragm 4, an electrolytic solution 5, a reaction chamber 10, a pump 11, a supply flow path 12, The bubble generating unit 13, the recovery port 14, and the recovery channel 15 are provided.

なお、説明を分かりやすくするために、図1には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。   For easy understanding, FIG. 1 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis having a vertically upward direction as a positive direction and a vertically downward direction as a negative direction. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the following description.

正極2は反応室10に収容されている。正極2は、例えば、ニッケル化合物またはマンガン化合物を正極活物質として含有する導電性の部材である。ニッケル化合物は、例えば、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト含有水酸化ニッケル等が好ましい。マンガン化合物は、例えば、二酸化マンガン等が好ましい。また、正極2は、コバルト化合物、黒鉛、カーボンブラック、導電性樹脂等を含んでもよい。電解液5が分解される酸化還元電位の観点からは、正極2はニッケル化合物を含有することが好ましい。   The positive electrode 2 is accommodated in the reaction chamber 10. The positive electrode 2 is a conductive member containing, for example, a nickel compound or a manganese compound as a positive electrode active material. The nickel compound is preferably, for example, nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, cobalt-containing nickel hydroxide, or the like. The manganese compound is preferably, for example, manganese dioxide. The positive electrode 2 may contain a cobalt compound, graphite, carbon black, a conductive resin, and the like. From the viewpoint of the redox potential at which the electrolytic solution 5 is decomposed, the positive electrode 2 preferably contains a nickel compound.

負極3は、反応室10に収容されている。負極3は、負極活物質を金属亜鉛または亜鉛化合物として含む。負極3は、例えば、ステンレスや銅などの金属板や、ステンレスや銅板の表面をニッケルやスズ、亜鉛でメッキ処理したものを使用することができる。また、メッキ処理された表面が一部酸化されたものを負極3として使用してもよい。   The negative electrode 3 is accommodated in the reaction chamber 10. The negative electrode 3 contains a negative electrode active material as metallic zinc or a zinc compound. As the negative electrode 3, for example, a metal plate such as stainless steel or copper, or a surface obtained by plating the surface of the stainless steel or copper plate with nickel, tin, or zinc can be used. Moreover, you may use as the negative electrode 3 what the plated surface partially oxidized.

隔膜4は、正極2を被覆している。隔膜4は、水酸化物イオン伝導性を有しており、電極反応に関与する水酸化物イオンを伝導する。また、隔膜4は、金属亜鉛が通過しないように緻密に構成されていることが好ましい。これにより、成長したデンドライトが隔膜4を貫通することで正極2と負極3とが導通する不具合をさらに抑制することができる。ここで、緻密とは、アルキメデス法で算出して、90%以上の相対密度を有することをいい、より好ましくは92%以上、さらに好ましくは95%以上である。また、隔膜4の厚みは、好ましくは10μm〜1000μmであり、より好ましくは100μm〜500μmである。ただし、隔膜4の相対密度および厚みは、デンドライトの貫通を抑制することができるものであれば上記したものに限定されない。   The diaphragm 4 covers the positive electrode 2. The diaphragm 4 has hydroxide ion conductivity and conducts hydroxide ions involved in the electrode reaction. Moreover, it is preferable that the diaphragm 4 is comprised densely so that metal zinc may not pass. Thereby, the defect which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 conduct | electrically_connect because the grown dendrite penetrates the diaphragm 4 can further be suppressed. Here, the term “dense” refers to a relative density of 90% or more calculated by Archimedes method, more preferably 92% or more, and still more preferably 95% or more. Moreover, the thickness of the diaphragm 4 becomes like this. Preferably they are 10 micrometers-1000 micrometers, More preferably, they are 100 micrometers-500 micrometers. However, the relative density and thickness of the diaphragm 4 are not limited to those described above as long as penetration of dendrites can be suppressed.

隔膜4は、水酸化物イオンを選択的に透過する一方、水酸化物イオンよりもイオン半径の大きな[Zn(OH)2−等の金属イオンの透過を抑制することが好ましい。このように隔膜4が[Zn(OH)2−等の金属イオンの透過を抑制すると、隔膜4の内部および正極2近傍におけるデンドライトの生成が抑制されるため、正極2と負極3との導通をさらに抑制することができる。 While the diaphragm 4 selectively transmits hydroxide ions, it is preferable to suppress the transmission of metal ions such as [Zn (OH) 4 ] 2− having a larger ion radius than the hydroxide ions. Thus, when the diaphragm 4 suppresses the transmission of metal ions such as [Zn (OH) 4 ] 2− , the formation of dendrite in the diaphragm 4 and in the vicinity of the positive electrode 2 is suppressed. It is possible to further suppress conduction.

隔膜4は、例えば、有機ヒドロゲルのような三次元構造を有するゲル状の陰イオン伝導性材料や固体高分子型陰イオン伝導材料を用いて形成されるものが好ましい。ここで、固体高分子型陰イオン伝導材料は、例えば、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族から選択される1種以上の元素を含有する、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、硫酸化合物およびリン酸化合物からなる群より選択される1以上の化合物とを含む。   The diaphragm 4 is preferably formed using, for example, a gel-like anion conductive material or a solid polymer type anion conductive material having a three-dimensional structure such as an organic hydrogel. Here, the solid polymer type anion conductive material is, for example, an oxide, a hydroxide, a layered composite containing a polymer and one or more elements selected from Group 1 to Group 17 of the periodic table. And one or more compounds selected from the group consisting of hydroxides, sulfuric acid compounds and phosphoric acid compounds.

電解液5は、正極2および負極3に接触するように反応室10の内部に収容されている。電解液5は、例えば、亜鉛種を含有するアルカリ水溶液である。電解液5中の亜鉛種は、[Zn(OH)2−として電解液5中に溶存している。電解液5は、例えば、KやOHを含むアルカリ水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを使用することができる。ここで、アルカリ水溶液としては、例えば、6.7moldm−3の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。また、1dm−3の水酸化カリウム水溶液に対し、ZnOが飽和するまで添加することにより電解液5を調製することができる。 The electrolytic solution 5 is accommodated in the reaction chamber 10 so as to contact the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The electrolytic solution 5 is, for example, an alkaline aqueous solution containing zinc species. Zinc species in the electrolytic solution 5 are dissolved in the electrolytic solution 5 as [Zn (OH) 4 ] 2− . As the electrolytic solution 5, for example, an alkaline aqueous solution containing K + or OH and saturated with zinc oxide can be used. Here, as the alkaline aqueous solution, for example, a 6.7 mold -3 potassium hydroxide aqueous solution can be used. Moreover, the electrolyte solution 5 can be prepared by adding until the ZnO is saturated with respect to 1 dm- 3 potassium hydroxide aqueous solution.

反応室10は、ケース8と、上板9とを備える。ケース8および上板9は、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなど、耐アルカリ性および絶縁性を有する樹脂材料で構成される。ケース8および上板9は、好ましくは互いに同じ材料で構成されるが、異なる材料で構成されてもよい。   The reaction chamber 10 includes a case 8 and an upper plate 9. The case 8 and the upper plate 9 are made of a resin material having alkali resistance and insulation, such as polystyrene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and polytetrafluoroethylene. The case 8 and the upper plate 9 are preferably made of the same material as each other, but may be made of different materials.

ケース8には、正極2、負極3および電解液5が収容されている。また、ケース8には、供給流路12を構成する配管を挿通または接続させる開口が設けられている。また、上板9と電解液5の液面との間には空間を有しており、気体層7を構成する。   The case 8 contains the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the electrolytic solution 5. In addition, the case 8 is provided with an opening through which a pipe constituting the supply flow path 12 is inserted or connected. Further, a space is provided between the upper plate 9 and the liquid surface of the electrolytic solution 5, and the gas layer 7 is configured.

ここで、反応室10に収容された正極2および負極3の具体的な配置について、図2A〜図2Cを用いて説明する。図2Aは、第1の実施形態に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図である。図2Bは、図2Aに示す反応室10をZ軸正方向側から平面視した図であり、図2Cは、図2Bに示す反応室10のI−I断面図である。なお、図2A〜図2Cでは、隔膜4や上板9を含む一部の部材の図示は省略している。さらに、図2Aおよび図2Bでは、電解液5の図示を省略している。   Here, a specific arrangement of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 housed in the reaction chamber 10 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. FIG. 2A is a diagram schematically illustrating the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the first embodiment. 2B is a plan view of the reaction chamber 10 shown in FIG. 2A from the positive side of the Z-axis, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line II of the reaction chamber 10 shown in FIG. 2B. 2A to 2C, illustration of some members including the diaphragm 4 and the upper plate 9 is omitted. Furthermore, illustration of the electrolyte solution 5 is abbreviate | omitted in FIG. 2A and 2B.

ケース8は、YZ平面に沿うようにそれぞれ配置される正極2および負極3を挟んで互いに向かい合うようにZX平面に沿って平行に配置された内壁8a,8bと、内壁8a,8bの両側端にそれぞれ接続されるようにYZ平面に沿って配置される内壁8c,8dと、XY平面に沿うように内壁8a,8b,8c,8dの下端に配置された底面8eとを備える。   The case 8 has inner walls 8a and 8b arranged in parallel along the ZX plane so as to face each other across the positive electrode 2 and the negative electrode 3 arranged along the YZ plane, and on both side ends of the inner walls 8a and 8b. Inner walls 8c and 8d arranged along the YZ plane so as to be connected to each other, and a bottom surface 8e arranged at the lower ends of the inner walls 8a, 8b, 8c and 8d along the XY plane.

内壁8aには、ケース8の上端からZ軸方向に延びる縦溝8a1,8a2が、予め定められた間隔でそれぞれ設けられている。また、内壁8bには、ケース8の上端からZ軸方向に延びる縦溝8b1,8b2が、縦溝8a1,8a2と向かい合うようにそれぞれ設けられている。   On the inner wall 8a, vertical grooves 8a1 and 8a2 extending in the Z-axis direction from the upper end of the case 8 are provided at predetermined intervals, respectively. The inner wall 8b is provided with longitudinal grooves 8b1 and 8b2 extending in the Z-axis direction from the upper end of the case 8 so as to face the longitudinal grooves 8a1 and 8a2.

正極2は、縦溝8a1および縦溝8b1によって支持されており、反応室10における正極2の移動が規制される。負極3は、縦溝8a2および縦溝8b2によって支持されており、反応室10における負極3の移動が規制される。   The positive electrode 2 is supported by the vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1, and movement of the positive electrode 2 in the reaction chamber 10 is restricted. The negative electrode 3 is supported by the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2, and the movement of the negative electrode 3 in the reaction chamber 10 is restricted.

まず、縦溝8a1および縦溝8b1について説明する。縦溝8a1および縦溝8b1は、正極2の側面2aおよび2bのX軸方向の幅、すなわち正極2の厚みに対応する幅をそれぞれ有している。このため、正極2は、X軸方向の移動が規制される。ここで、正極2の「厚みに対応する幅」とは、成形精度に基づく安全マージンを考慮した幅である。すなわち、縦溝8a1および縦溝8b1の幅は、正極2の厚みに一致することが好ましいが、これに限らず、正極2が収容できる程度の幅であれば正極2の厚みに必ずしも一致しなくてもよい。   First, the vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1 will be described. The vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1 have a width corresponding to the width of the side surfaces 2a and 2b of the positive electrode 2 in the X-axis direction, that is, the thickness of the positive electrode 2, respectively. For this reason, the positive electrode 2 is restricted from moving in the X-axis direction. Here, the “width corresponding to the thickness” of the positive electrode 2 is a width in consideration of a safety margin based on molding accuracy. That is, the widths of the vertical grooves 8a1 and the vertical grooves 8b1 preferably match the thickness of the positive electrode 2. However, the width is not limited to this, and is not necessarily the same as the thickness of the positive electrode 2 as long as the positive electrode 2 can be accommodated. May be.

また、縦溝8a1および縦溝8b1は、正極2のY軸方向の長さ、すなわち正極2の横幅に対応する間隔を有している。このため、正極2は、Y軸方向の移動が規制される。ここで、正極2の「横幅に対応する間隔」とは、成形精度に基づく安全マージンを考慮した幅である。すなわち、縦溝8a1および縦溝8b1の間隔は、正極2の横幅に一致することが好ましいが、これに限らず、正極2が収容できる程度の間隔であれば正極2の横幅に必ずしも一致しなくてもよい。   The vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1 have a distance corresponding to the length of the positive electrode 2 in the Y-axis direction, that is, the horizontal width of the positive electrode 2. For this reason, the positive electrode 2 is restricted from moving in the Y-axis direction. Here, the “interval corresponding to the lateral width” of the positive electrode 2 is a width in consideration of a safety margin based on molding accuracy. That is, the interval between the vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1 is preferably equal to the horizontal width of the positive electrode 2, but is not limited thereto, and is not necessarily equal to the horizontal width of the positive electrode 2 as long as the positive electrode 2 can be accommodated. May be.

また、図2Cに示すように、縦溝8a1は、下端21を有しており、縦溝8b1は、下端21に対応する位置に下端31を有している。下端21,31は、ケース8の底面8eよりも上方に設けられており、正極2と底面8eとの間には電解液5が流通可能な空間17が形成される。正極2の下面2eが下端21,31に接触するように配置されることにより、正極2はZ軸負方向、すなわち下方への移動が規制される。   As shown in FIG. 2C, the vertical groove 8 a 1 has a lower end 21, and the vertical groove 8 b 1 has a lower end 31 at a position corresponding to the lower end 21. The lower ends 21 and 31 are provided above the bottom surface 8e of the case 8, and a space 17 through which the electrolytic solution 5 can flow is formed between the positive electrode 2 and the bottom surface 8e. By disposing the lower surface 2e of the positive electrode 2 in contact with the lower ends 21 and 31, the positive electrode 2 is restricted from moving in the negative Z-axis direction, that is, downward.

次に、縦溝8a2および縦溝8b2について説明する。縦溝8a2および縦溝8b2は、負極3の側面3aおよび3bのX軸方向の幅、すなわち負極3の厚みに対応する幅をそれぞれ有している。このため、負極3は、X軸方向の移動が規制される。   Next, the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2 will be described. The vertical groove 8 a 2 and the vertical groove 8 b 2 have a width corresponding to the width of the side surfaces 3 a and 3 b of the negative electrode 3 in the X-axis direction, that is, the thickness of the negative electrode 3. For this reason, the negative electrode 3 is restricted from moving in the X-axis direction.

また、縦溝8a2および縦溝8b2は、負極3のY軸方向の長さ、すなわち負極3の横幅に対応する間隔を有している。このため、負極3は、Y軸方向の移動が規制される。また、縦溝8a2および縦溝8b2には、図示しない下端が設けられている。かかる下端は、下端21,31と同様にケース8の底面8eよりも上方に設けられており、負極3と底面8eとの間には電解液5が流通可能な空間が形成される。負極3の図示しない下端面が縦溝8a2および縦溝8b2の下端に接触するように配置されることにより、負極3はZ軸負方向、すなわち下方への移動が規制される。   Further, the vertical groove 8 a 2 and the vertical groove 8 b 2 have a distance corresponding to the length of the negative electrode 3 in the Y-axis direction, that is, the horizontal width of the negative electrode 3. For this reason, the negative electrode 3 is restricted from moving in the Y-axis direction. Further, the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2 have a lower end (not shown). The lower end is provided above the bottom surface 8e of the case 8 similarly to the lower ends 21 and 31, and a space in which the electrolyte solution 5 can flow is formed between the negative electrode 3 and the bottom surface 8e. By disposing the lower end surface (not shown) of the negative electrode 3 in contact with the lower ends of the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2, the negative electrode 3 is restricted from moving in the negative Z-axis direction, that is, downward.

すなわち、縦溝8a1および縦溝8b1は、反応室10における正極2の配置を規制する第1規制部を構成する。同様に、縦溝8a2および縦溝8b2は、反応室10における負極3の配置を規制する第2規制部を構成する。このように反応室10のケース8に正極2および負極3の移動を規制する規制部を直接設けることにより、例えば正極2および負極3を予め所定の間隔で配置させたラックをケース8に収容させる構成と比較してケース8を小型化させることができる。また、正極2および負極3は、反応室10に設けられた規制部に直接配置させることができるため、部品点数を削減することができる。   That is, the vertical groove 8 a 1 and the vertical groove 8 b 1 constitute a first restriction part that restricts the arrangement of the positive electrode 2 in the reaction chamber 10. Similarly, the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2 constitute a second restricting portion that restricts the arrangement of the negative electrode 3 in the reaction chamber 10. As described above, by directly providing the restriction portion for restricting the movement of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 in the case 8 of the reaction chamber 10, for example, a rack in which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are previously arranged at a predetermined interval is accommodated in the case 8. The case 8 can be downsized as compared with the configuration. Moreover, since the positive electrode 2 and the negative electrode 3 can be directly arranged in the restriction part provided in the reaction chamber 10, the number of parts can be reduced.

図1に戻り、第1の実施形態に係るフロー電池1についてさらに説明する。ポンプ11は、例えば気体ポンプであり、回収口14および回収流路15を経由して反応室10から回収された気体を、供給流路12を介して気泡発生部13に送り出す。ポンプ11は、気泡6の発生源である気体や電解液5に由来する水蒸気を外部に漏出させることでフロー電池1の発電性能を低減させないよう高い気密性を有するものが好ましい。   Returning to FIG. 1, the flow battery 1 according to the first embodiment will be further described. The pump 11 is, for example, a gas pump, and sends the gas recovered from the reaction chamber 10 via the recovery port 14 and the recovery flow path 15 to the bubble generation unit 13 via the supply flow path 12. The pump 11 preferably has high airtightness so as not to reduce the power generation performance of the flow battery 1 by leaking the gas that is the generation source of the bubbles 6 or the water vapor derived from the electrolyte 5 to the outside.

気泡発生部13は、反応室10の下部に配置されている。気泡発生部13は、反応室10のケース8の内外を連通させる供給流路12を介してポンプ11に接続されている。気泡発生部13は、ポンプ11から送られた気体を電解液5中に供給し、気泡6を発生させる。すなわち、実施形態に係るフロー電池1は、ポンプ11および気泡発生部13を含む気泡発生装置を備える。なお、気泡発生部13の具体的な構成例については後述する。   The bubble generating unit 13 is disposed in the lower part of the reaction chamber 10. The bubble generating unit 13 is connected to the pump 11 via a supply channel 12 that communicates the inside and outside of the case 8 of the reaction chamber 10. The bubble generating unit 13 supplies the gas sent from the pump 11 into the electrolytic solution 5 and generates bubbles 6. That is, the flow battery 1 according to the embodiment includes a bubble generation device including a pump 11 and a bubble generation unit 13. A specific configuration example of the bubble generating unit 13 will be described later.

気泡6は、例えば電解液5に対して不活性な気体で構成される。このような気体としては、例えば、空気、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、またはアルゴンガスなどが挙げられる。電解液5に不活性な気体の気泡6を発生させることにより、電解液5の変性を抑制することができる。気泡発生部13から供給された気体により発生した気泡6は、正極2と負極3との間において、電解液5中を上方に向かって流動する。電解液5中を気泡6として流動した気体は、電解液5の液面で消滅し、反応室10における電解液5の上方に気体層7を構成する。   The bubble 6 is comprised with the gas inert with respect to the electrolyte solution 5, for example. Examples of such a gas include air, nitrogen gas, helium gas, neon gas, and argon gas. By generating inert gas bubbles 6 in the electrolytic solution 5, denaturation of the electrolytic solution 5 can be suppressed. The bubbles 6 generated by the gas supplied from the bubble generation unit 13 flow upward in the electrolytic solution 5 between the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The gas that has flowed as bubbles 6 in the electrolytic solution 5 disappears at the liquid surface of the electrolytic solution 5, and constitutes a gas layer 7 above the electrolytic solution 5 in the reaction chamber 10.

回収口14は、反応室10の上部に設けられている。回収口14は、一方は回収流路15を介してポンプ11に接続されており、他方は反応室10に構成された気体層7に開口している。回収口14は、反応室10から回収された気体を反応室10の外部に排出し、ポンプ11に送り出す。図1に示す例では、回収口14はZ軸方向から見て気泡発生部13と重なる位置に配置されているが、これに限らず、気体層7に面するように開口していればいかなる位置に配置されていてもよい。また、図1に示す例では、回収口14は一箇所に配置されているが、これに限らず、複数の回収口14を配置するように構成されてもよい。   The recovery port 14 is provided in the upper part of the reaction chamber 10. One of the recovery ports 14 is connected to the pump 11 via a recovery flow path 15, and the other opens to the gas layer 7 formed in the reaction chamber 10. The recovery port 14 discharges the gas recovered from the reaction chamber 10 to the outside of the reaction chamber 10 and sends it to the pump 11. In the example shown in FIG. 1, the recovery port 14 is arranged at a position overlapping the bubble generating unit 13 when viewed from the Z-axis direction. However, the present invention is not limited to this, and any type can be used as long as it opens to face the gas layer 7. It may be arranged at a position. In the example shown in FIG. 1, the collection port 14 is arranged at one place, but the present invention is not limited to this, and a plurality of collection ports 14 may be arranged.

ここで、反応室10における電極反応について、正極活物質として水酸化ニッケルを適用したニッケル亜鉛フロー電池を例に挙げて説明する。充電時における正極2および負極3での反応式はそれぞれ、以下のとおりである。   Here, the electrode reaction in the reaction chamber 10 will be described by taking a nickel zinc flow battery to which nickel hydroxide is applied as a positive electrode active material as an example. The reaction formulas at the positive electrode 2 and the negative electrode 3 during charging are as follows.

正極:Ni(OH) + OH → NiOOH + HO + e
負極:[Zn(OH)2− + 2e → Zn +4OH
Positive electrode: Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e
Negative electrode: [Zn (OH) 4 ] 2 + 2e → Zn + 4OH

反応式から明らかなように、負極3では、充電により亜鉛が析出するのに伴い、負極3の近傍における電解液5中の[Zn(OH)2−の濃度が低下する。そして、[Zn(OH)2−の濃度が低下した電解液5が負極3の近傍に滞留すると、負極3に析出した亜鉛がデンドライトとして成長する一因となる。すなわち、充電反応により[Zn(OH)2−の濃度が局所的に低下した電解液5を負極3の近傍に滞留させることなく速やかに流動させると、デンドライトの成長が抑制される。 As apparent from the reaction formula, in the negative electrode 3, the concentration of [Zn (OH) 4 ] 2− in the electrolytic solution 5 in the vicinity of the negative electrode 3 decreases as zinc is deposited by charging. Then, when the electrolytic solution 5 in which the concentration of [Zn (OH) 4 ] 2− is reduced stays in the vicinity of the negative electrode 3, the zinc deposited on the negative electrode 3 becomes a cause of growing as dendrites. That is, when the electrolytic solution 5 in which the concentration of [Zn (OH) 4 ] 2− is locally decreased by the charging reaction is caused to flow quickly without staying in the vicinity of the negative electrode 3, dendrite growth is suppressed.

そこで、第1の実施形態に係るフロー電池1では、反応室10の下部に設けられた気泡発生装置の気泡発生部13から電解液5中に気体を供給して気泡6を発生させることとした。気泡6は、正極2と負極3との間において反応室10の下方から上方に向かって電解液5中を上昇するように流動する。また、気泡6の流動に伴い、電解液5は反応室10の内部を循環するように流動する。この点について、図3A、図3Bを用いて説明する。   Therefore, in the flow battery 1 according to the first embodiment, gas 6 is generated by supplying gas into the electrolytic solution 5 from the bubble generating unit 13 of the bubble generating device provided in the lower part of the reaction chamber 10. . The bubbles 6 flow between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 so as to rise in the electrolytic solution 5 from the lower side to the upper side of the reaction chamber 10. Further, as the bubbles 6 flow, the electrolytic solution 5 flows so as to circulate inside the reaction chamber 10. This point will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

図3A、図3Bは、第1の実施形態に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図である。図3A、図3Bは、図2Bに示す反応室10のII−II断面図に相当する。また、図3Aは、気泡発生部13を内壁8a,8bの中間部分に配置させた例であり、図3Bは、気泡発生部13を内壁8aに近い箇所に配置させた例である。   3A and 3B are diagrams schematically illustrating the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the first embodiment. 3A and 3B correspond to II-II sectional views of the reaction chamber 10 shown in FIG. 2B. FIG. 3A is an example in which the bubble generating part 13 is arranged in the middle part of the inner walls 8a and 8b, and FIG. 3B is an example in which the bubble generating part 13 is arranged in a place close to the inner wall 8a.

ここでまず、気泡発生部13の構成例について、図4A、図4Bを用いて説明する。図4Aに示す気泡発生部13は、一列に並ぶ複数の開口13aを有している。気泡発生部13は、反応室10の下部、より具体的には電解液5を収容したケース8の底面8eに配置される。気泡発生部13は、ポンプ11から供給された気体により、開口13aから電解液5中に気泡6を発生させる。   First, a configuration example of the bubble generating unit 13 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. The bubble generating unit 13 shown in FIG. 4A has a plurality of openings 13a arranged in a row. The bubble generating unit 13 is disposed in the lower part of the reaction chamber 10, more specifically, on the bottom surface 8 e of the case 8 containing the electrolytic solution 5. The bubble generating unit 13 generates bubbles 6 in the electrolytic solution 5 from the opening 13 a by the gas supplied from the pump 11.

なお、図4Aに示す開口13aの配置は図示したものに限らず、複数の列をなすように配列されてもよく、また開口13aは1つであってもよい。また、電解液5が適切に流動する限り気泡発生部13の大きさに制限はないが、適切な電池反応を持続的に行うため、正極2および負極3に接触しないよう配置されることが好ましい。また、図4Bに示すように例えばセラミックスなどで構成された多孔質体を気泡発生部13として用いてもよい。かかる場合、開口13aに相当する構成は不要となる。   The arrangement of the openings 13a shown in FIG. 4A is not limited to that shown in the figure, and the openings 13a may be arranged in a plurality of rows, and the number of the openings 13a may be one. Moreover, as long as the electrolyte 5 flows appropriately, the size of the bubble generating part 13 is not limited, but it is preferably arranged so as not to contact the positive electrode 2 and the negative electrode 3 in order to continuously perform an appropriate battery reaction. . Further, as shown in FIG. 4B, a porous body made of, for example, ceramics may be used as the bubble generating unit 13. In such a case, a configuration corresponding to the opening 13a is not necessary.

図3A、図3Bに戻り、気泡6の流動に伴う電解液5の循環についてさらに説明する。上記したように、正極2と負極3との間における気泡6の流動に伴い、電解液5には上昇液流が発生する。すなわち、正極2と負極3との間では、気泡6に近い箇所においてケース8の下方から上方に向かって電解液5が流動する。そして、図3Aに示す例では、内壁8a,8bの中央部分で発生する電解液5の上昇液流に伴い、内壁8aおよび内壁8bの両方の近傍において電解液5の下降液流が発生し、電解液5が内壁8aおよび内壁8bに沿うようにケース8の上方から下方に向かって流動する。   Returning to FIGS. 3A and 3B, the circulation of the electrolytic solution 5 accompanying the flow of the bubbles 6 will be further described. As described above, as the bubbles 6 flow between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, a rising liquid flow is generated in the electrolytic solution 5. That is, between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, the electrolyte solution 5 flows from the lower side to the upper side of the case 8 at a location close to the bubbles 6. In the example shown in FIG. 3A, a descending liquid flow of the electrolytic solution 5 is generated in the vicinity of both the inner wall 8 a and the inner wall 8 b along with the rising liquid flow of the electrolytic solution 5 generated in the central portion of the inner walls 8 a and 8 b. The electrolytic solution 5 flows from the upper side to the lower side of the case 8 along the inner wall 8a and the inner wall 8b.

これに対し、図3Bに示す例では、内壁8aに沿うように流動する電解液5の上昇液流に伴い、内壁8bの近傍において下降液流が発生し、電解液5が内壁8bに沿うようにケース8の上方から下方に向かって流動する。すなわち、図3A、図3Bに示す例ではいずれも、正極2と負極3との間の一部において気泡発生部13を配置させることで、正極2と負極3との間の電解液5は、反応室10の内部をYZ平面に沿うように循環させることができる。   On the other hand, in the example shown in FIG. 3B, with the rising liquid flow of the electrolytic solution 5 flowing along the inner wall 8a, a falling liquid flow is generated in the vicinity of the inner wall 8b, so that the electrolytic solution 5 runs along the inner wall 8b. The fluid flows from the upper side of the case 8 to the lower side. That is, in both the examples shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the electrolyte solution 5 between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 is obtained by disposing the bubble generating part 13 in a part between the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The inside of the reaction chamber 10 can be circulated along the YZ plane.

このように第1の実施形態に係るフロー電池1では、[Zn(OH)2−の濃度が局所的に低下した電解液5を速やかに循環させることで電解液5中の[Zn(OH)2−の濃度を均一に保つことができ、デンドライトの成長に伴う負極3と正極2との導通を抑制することができる。 As described above, in the flow battery 1 according to the first embodiment, the [Zn (OH) 4 ] 2− concentration of the [Zn (OH) 4 ] 2− is rapidly circulated to rapidly circulate [Zn ( OH) 4 ] 2- concentration can be kept uniform, and conduction between the negative electrode 3 and the positive electrode 2 accompanying dendrite growth can be suppressed.

ここで、縦溝8a1と縦溝8a2との間隔は、好ましくは負極3と隔膜4(図1参照)との間隔が1cm以下となるように設けられる。負極3と隔膜4との間隔を1cm以下とすることにより、電極間のイオン伝導に伴う電圧低下を抑制することができる。また、気泡6を負極3の近傍により確実に流動させることができることから、電解液5中の[Zn(OH)2−の濃度を速やかに均一化することができ、デンドライトの成長に伴う負極3と正極2との導通を抑制することができる。 Here, the distance between the vertical groove 8a1 and the vertical groove 8a2 is preferably set so that the distance between the negative electrode 3 and the diaphragm 4 (see FIG. 1) is 1 cm or less. By setting the distance between the negative electrode 3 and the diaphragm 4 to 1 cm or less, it is possible to suppress a voltage drop due to ion conduction between the electrodes. Further, since the bubbles 6 can be reliably flowed in the vicinity of the negative electrode 3, the concentration of [Zn (OH) 4 ] 2− in the electrolytic solution 5 can be quickly made uniform, which accompanies the growth of dendrites. The conduction between the negative electrode 3 and the positive electrode 2 can be suppressed.

上記した実施形態では、各電極の配置は内壁8a,8bにそれぞれ設けられた縦溝により規制されたが、これに限らない。以下では、この点について、図5A、図5Bを用いて説明する。   In the above-described embodiment, the arrangement of the electrodes is regulated by the vertical grooves provided in the inner walls 8a and 8b, but the present invention is not limited to this. This point will be described below with reference to FIGS. 5A and 5B.

図5Aは、第2の実施形態に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図であり、図5Bは、図5AのIII−III断面図である。   FIG. 5A is a diagram schematically showing the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the second embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 5A.

内壁8aには、図2A〜図2Cに示す縦溝8a1,8a2に代えて、内壁8aから突出するように構成された案内部18a1,18a2がそれぞれ設けられている。また、内壁8bには、縦溝8b1,8b2に代えて、内壁8bから突出するように構成された案内部18b1,18b2が案内部18a1,18a2と向かい合うようにそれぞれ設けられている。   The inner wall 8a is provided with guide portions 18a1 and 18a2 configured to protrude from the inner wall 8a, instead of the longitudinal grooves 8a1 and 8a2 shown in FIGS. 2A to 2C. In addition, instead of the vertical grooves 8b1 and 8b2, guide portions 18b1 and 18b2 configured to protrude from the inner wall 8b are provided on the inner wall 8b so as to face the guide portions 18a1 and 18a2, respectively.

正極2は、第1凸部としての案内部18a1および案内部18b1によって支持されている。案内部18a1は、正極2の側面2aの厚みに対応する間隔で配置された凸部22,23を含む。また、案内部18b1は、正極2の側面2bの厚みに対応する間隔で配置された凸部32,33を含む。このため、正極2は、案内部18a1および案内部18b1によってX軸方向の移動が規制される。   The positive electrode 2 is supported by a guide portion 18a1 and a guide portion 18b1 as first convex portions. The guide portion 18a1 includes convex portions 22 and 23 arranged at intervals corresponding to the thickness of the side surface 2a of the positive electrode 2. The guide portion 18b1 includes convex portions 32 and 33 arranged at intervals corresponding to the thickness of the side surface 2b of the positive electrode 2. For this reason, the movement of the positive electrode 2 in the X-axis direction is restricted by the guide portion 18a1 and the guide portion 18b1.

また、正極2の横幅は、内壁8aと内壁8bとの間隔に対応しており、反応室10における正極2のY軸方向の移動が規制される。   Further, the lateral width of the positive electrode 2 corresponds to the distance between the inner wall 8a and the inner wall 8b, and movement of the positive electrode 2 in the reaction chamber 10 in the Y-axis direction is restricted.

さらに、図5Bに示すように、内壁8aには、下端21に代えて内壁8aから突出するように構成された当接部24が設けられており、内壁8bには、下端31に代えて当接部24に対応する位置に内壁8bから突出するように構成された当接部34が設けられている。正極2の下面2eは、第2凸部としての当接部24,34に接触するように配置されることにより、正極2は、Z軸負方向、すなわち下方への移動が規制される。   Further, as shown in FIG. 5B, the inner wall 8a is provided with an abutting portion 24 configured to protrude from the inner wall 8a instead of the lower end 21, and the inner wall 8b is abutted instead of the lower end 31. A contact portion 34 configured to protrude from the inner wall 8 b is provided at a position corresponding to the contact portion 24. The lower surface 2e of the positive electrode 2 is disposed so as to come into contact with the contact portions 24 and 34 as the second convex portions, whereby the positive electrode 2 is restricted from moving in the negative Z-axis direction, that is, downward.

次に、負極3の配置を規制する構成について説明する。負極3は、案内部18a2および案内部18b2によって支持されている。案内部18a2は、負極3の側面3aの厚みに対応する間隔で配置された凸部25,26を含む。また、案内部18b2は、負極3の側面3bの厚みに対応する間隔で配置された凸部35,36を含む。このため、負極3は、案内部18a2および案内部18b2によってX軸方向の移動が規制される。   Next, a configuration for restricting the arrangement of the negative electrode 3 will be described. The negative electrode 3 is supported by the guide part 18a2 and the guide part 18b2. The guide portion 18a2 includes convex portions 25 and 26 arranged at intervals corresponding to the thickness of the side surface 3a of the negative electrode 3. Further, the guide portion 18b2 includes convex portions 35 and 36 arranged at intervals corresponding to the thickness of the side surface 3b of the negative electrode 3. Therefore, the movement of the negative electrode 3 in the X-axis direction is restricted by the guide portion 18a2 and the guide portion 18b2.

また、負極3の横幅は、内壁8aと内壁8bとの間隔に対応しており、反応室10における負極3のY軸方向の移動が規制される。また、内壁8bには、内壁8bから突出するように構成された図示しない当接部が設けられている。負極3の下面は、図示しない当接部に接触するように配置されることにより、負極3は、Z軸負方向、すなわち下方への移動が規制される。   The lateral width of the negative electrode 3 corresponds to the distance between the inner wall 8a and the inner wall 8b, and movement of the negative electrode 3 in the reaction chamber 10 in the Y-axis direction is restricted. The inner wall 8b is provided with a contact portion (not shown) configured to protrude from the inner wall 8b. By disposing the lower surface of the negative electrode 3 so as to come into contact with a contact portion (not shown), the negative electrode 3 is restricted from moving in the negative Z-axis direction, that is, downward.

すなわち、案内部18a1、当接部24、案内部18b1、および当接部34は、反応室10における正極2の配置を規制する第1規制部を構成する。同様に、案内部18a2、案内部18b2および図示しない当接部は、反応室10における負極3の配置を規制する第2規制部を構成する。このように内壁8aおよび内壁8bに設けられた溝形状の規制部に代えて内壁8aおよび内壁8bから突出する規制部を設けることにより、正極2および負極3のY軸方向の大きさを小さくすることができ、例えば製造コストを削減させることができる。   That is, the guide part 18 a 1, the contact part 24, the guide part 18 b 1, and the contact part 34 constitute a first restriction part that restricts the arrangement of the positive electrode 2 in the reaction chamber 10. Similarly, the guide portion 18 a 2, the guide portion 18 b 2, and the contact portion (not shown) constitute a second restriction portion that restricts the arrangement of the negative electrode 3 in the reaction chamber 10. Thus, instead of the groove-shaped restriction portions provided on the inner wall 8a and the inner wall 8b, the restriction portions protruding from the inner wall 8a and the inner wall 8b are provided, thereby reducing the size of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 in the Y-axis direction. For example, the manufacturing cost can be reduced.

上記した実施形態では、正極2および負極3とケース8の底面8eとの間には電解液5が流通可能な空間を有するとして説明したが、これに限らない。この点について、図6を用いて説明する。   In the above-described embodiment, it has been described that there is a space in which the electrolytic solution 5 can flow between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 and the bottom surface 8e of the case 8, but the present invention is not limited thereto. This point will be described with reference to FIG.

図6は、第1の実施形態の変形例に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図である。図6に示す反応室10は、縦溝8a1および縦溝8b1ならびにここでは図示しない縦溝8a2および縦溝8b2が底面8eに接触するように設けられていることを除き、図2A〜図2Cに示す第1の実施形態に係る反応室10と同様の構成を有している。このように構成された反応室10によれば、正極2および負極3とケース8の底面8eとの間の空間を有する反応室10と比較して、例えば、Z軸方向に小型化することができる。   FIG. 6 is a diagram showing an outline of the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the modification of the first embodiment. The reaction chamber 10 shown in FIG. 6 is shown in FIGS. 2A to 2C except that the vertical groove 8a1 and the vertical groove 8b1 and the vertical groove 8a2 and the vertical groove 8b2 (not shown here) are provided in contact with the bottom surface 8e. It has the same configuration as the reaction chamber 10 according to the first embodiment shown. According to the reaction chamber 10 configured as described above, for example, the reaction chamber 10 can be downsized in the Z-axis direction as compared with the reaction chamber 10 having a space between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 and the bottom surface 8 e of the case 8. it can.

また、上記した実施形態では、第1規制部および第2規制部は内壁8a,8bに設けられるとして説明したが、これに限らず、底面8eを含む反応室10の内面に備えていればよい。この点について、図7、図8を用いて説明する。   In the above-described embodiment, the first restricting portion and the second restricting portion are described as being provided on the inner walls 8a and 8b. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary to provide the inner surface of the reaction chamber 10 including the bottom surface 8e. . This point will be described with reference to FIGS.

まず、図7について説明する。図7は、第1の実施形態の変形例に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図である。図7に示す反応室10は、正極2の下面2eの厚みに対応する幅を有する横溝8e1とともに、負極3の下面の厚みに対応する幅を有する横溝(不図示)をケース8の底面8eに備えることを除き、図6に示す反応室10と同様の構成を有している。   First, FIG. 7 will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the modification of the first embodiment. The reaction chamber 10 shown in FIG. 7 has a lateral groove 8e1 having a width corresponding to the thickness of the lower surface 2e of the positive electrode 2 and a lateral groove (not shown) having a width corresponding to the thickness of the lower surface of the negative electrode 3 on the bottom surface 8e of the case 8. Except for being provided, it has the same configuration as the reaction chamber 10 shown in FIG.

このように構成された反応室10によれば、内壁8a,8bおよび底面8eの3方向において正極2および負極3の移動を規制することができ、例えば、正極2および負極3の寿命が増大する。   According to the reaction chamber 10 configured as described above, the movement of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 can be regulated in the three directions of the inner walls 8a and 8b and the bottom surface 8e. For example, the lifetimes of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are increased. .

次に、図8について説明する。図8は、第2の実施形態の変形例に係るフロー電池1が備える反応室10の概略を示す図である。図8に示す反応室10は、内壁8a,8bから突出する当接部24,34に代えて底面8eから突出するように構成された当接部44,54を備えることを除き、図5A、図5Bに示す反応室10と同様の構成を有している。   Next, FIG. 8 will be described. FIG. 8 is a diagram showing an outline of the reaction chamber 10 provided in the flow battery 1 according to the modification of the second embodiment. The reaction chamber 10 shown in FIG. 8 is provided with contact portions 44 and 54 configured to protrude from the bottom surface 8e instead of the contact portions 24 and 34 protruding from the inner walls 8a and 8b. It has the same configuration as the reaction chamber 10 shown in FIG. 5B.

このように構成された反応室10によれば、正極2および負極3から受ける荷重により当接部44,54が脱落することがないため、例えば、当接部44,54の強度を低減させることができ、設計の自由度が向上する。   According to the reaction chamber 10 configured as described above, the contact portions 44 and 54 are not dropped due to the load received from the positive electrode 2 and the negative electrode 3. For example, the strength of the contact portions 44 and 54 can be reduced. And the degree of design freedom is improved.

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、各実施形態および変形例に係る第1規制部と第2規制部の組み合わせを適宜組み合わせて用いてもよい。また、正極2および負極3のうち一方の電極にのみ規制部を適用してもよい。かかる場合、他方の電極は例えば集電板を固定することで配置を規制するようにしてもよい。   As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, you may use combining suitably the combination of the 1st control part and 2nd control part which concern on each embodiment and a modification. Further, the restricting portion may be applied to only one of the positive electrode 2 and the negative electrode 3. In such a case, the arrangement of the other electrode may be regulated by fixing a current collector plate, for example.

また、上記した実施形態では、気泡発生部13はケース8の底面8eに配置されているとして説明したが、これに限らず、底面8eの内部に埋め込まれるように配置されてもよい。   In the above-described embodiment, the bubble generation unit 13 has been described as being disposed on the bottom surface 8e of the case 8. However, the present invention is not limited thereto, and the bubble generation unit 13 may be disposed so as to be embedded inside the bottom surface 8e.

また、上記した実施形態では、気泡発生部13は内壁8a,8bの中間部分または内壁8aに近い箇所に偏在された例について説明したが、これに限らず、内壁8aと内壁8bとの間に延在するように配置されてもよい。正極2および負極3の上下には、XY平面に沿うように流動することができる電解液5が存在する。このため、電解液5は、正極2および負極3の上方を乗り越えて内壁8cおよび内壁8dの両方に向かって平行移動するように流動し、さらに内壁8cおよび内壁8dに沿うようにケース8の上方から下方に向かって流動する。すなわち、かかる構成を有する気泡発生部13を備えるフロー電池1によれば、電極間のみならず反応室10の内部全体にわたって電解液5が循環することとなる。   In the above-described embodiment, the example in which the bubble generation unit 13 is unevenly distributed in the middle portion of the inner walls 8a and 8b or a location close to the inner wall 8a has been described. You may arrange | position so that it may extend. Above and below the positive electrode 2 and the negative electrode 3, there is an electrolyte 5 that can flow along the XY plane. For this reason, the electrolytic solution 5 flows over the positive electrode 2 and the negative electrode 3 so as to move parallel to both the inner wall 8c and the inner wall 8d, and further above the case 8 so as to follow the inner wall 8c and the inner wall 8d. It flows downward from. That is, according to the flow battery 1 including the bubble generating unit 13 having such a configuration, the electrolyte solution 5 circulates not only between the electrodes but also throughout the reaction chamber 10.

また、上記した実施形態では、正極2および負極3はそれぞれ1つずつ反応室10に収容されているとして説明したが、これに限らず、複数の正極2および負極3を配置してもよい。このとき、1つの正極2に対して2つの負極3が対応するように正極2と負極3とを交互に並べて配置したフロー電池1では、正極2と負極3とが1:1で対応するフロー電池1と比較して負極1つ当たりの電流密度が低下する。このため、かかる構成を有するフロー電池1によれば、負極3でのデンドライトの生成がさらに抑制されるため、負極3と正極2との導通をさらに抑制することができる。   In the above-described embodiment, it has been described that the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are housed one by one in the reaction chamber 10, but the present invention is not limited thereto, and a plurality of positive electrodes 2 and negative electrodes 3 may be arranged. At this time, in the flow battery 1 in which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are alternately arranged so that the two negative electrodes 3 correspond to one positive electrode 2, the flow in which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 correspond 1: 1. Compared with the battery 1, the current density per negative electrode is lowered. For this reason, according to the flow battery 1 which has this structure, since the production | generation of the dendrite in the negative electrode 3 is further suppressed, conduction | electrical_connection with the negative electrode 3 and the positive electrode 2 can further be suppressed.

また、上記した実施形態では、隔膜4は正極2を被覆しているとして説明したが、これに限らず、正極2と負極3との間に配置されていればよい。   In the above-described embodiment, the diaphragm 4 has been described as covering the positive electrode 2. However, the present invention is not limited to this, and it may be disposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3.

なお、ポンプ11は、常時動作していてもよいが、電力消費を抑制する観点から、電解液5中の電解質濃度に偏りが生じやすい充放電時にのみ動作させることが好ましく、デンドライトが生じやすい充電時にのみ動作させるのがより好ましい。また、電解液5中の[Zn(OH)2−の消費レートに応じて気泡発生部13から供給される気体の供給速度を変更するように構成してもよい。 The pump 11 may be operated at all times. However, from the viewpoint of suppressing power consumption, it is preferable to operate the pump 11 only at the time of charging / discharging in which the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution 5 is likely to be biased. It is more preferable to operate only occasionally. Moreover, you may comprise so that the supply speed | rate of the gas supplied from the bubble generation part 13 may be changed according to the consumption rate of [Zn (OH) 4 ] 2- in the electrolyte solution 5. FIG.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 フロー電池
2 正極
3 負極
4 隔膜
5 電解液
6 気泡
7 気体層
8 ケース
9 上板
10 反応室
11 ポンプ
12 供給流路
13 気泡発生部
14 回収口
15 回収流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow battery 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Diaphragm 5 Electrolyte 6 Bubble 7 Gas layer 8 Case 9 Upper board 10 Reaction chamber 11 Pump 12 Supply flow path 13 Bubble generation part 14 Recovery port 15 Recovery flow path

Claims (7)

第1電極および第2電極と、
前記第1電極の配置を規制する第1規制部を内面に備え、前記第1電極および前記第2電極を収容する反応室と、
前記反応室の内部に収容され、前記第1電極および前記第2電極に接触する電解液と、
前記電解液中に気体を供給して気泡を発生させる気泡発生装置と
を備えることを特徴とするフロー電池。
A first electrode and a second electrode;
A reaction chamber for accommodating the first electrode and the second electrode, comprising a first regulating portion on the inner surface for regulating the arrangement of the first electrode;
An electrolyte contained in the reaction chamber and in contact with the first electrode and the second electrode;
A flow battery comprising: a bubble generating device that supplies gas into the electrolyte solution to generate bubbles.
前記第1規制部は、前記第1電極の厚みに対応する幅を有する溝を含むことを特徴とする請求項1に記載のフロー電池。   The flow battery according to claim 1, wherein the first restricting portion includes a groove having a width corresponding to a thickness of the first electrode. 前記第1規制部は、前記第1電極の厚みに対応する間隔で配置された複数の第1凸部を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のフロー電池。   3. The flow battery according to claim 1, wherein the first restriction portion includes a plurality of first protrusions arranged at intervals corresponding to the thickness of the first electrode. 前記第1規制部は、前記第1電極の底面の高さを規制する第2凸部を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のフロー電池。   The flow battery according to claim 1, wherein the first restricting portion includes a second convex portion that restricts a height of a bottom surface of the first electrode. 前記内面は、前記第2電極の配置を規制する第2規制部をさらに備えること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のフロー電池。
The flow battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the inner surface further includes a second restriction portion that restricts the arrangement of the second electrode.
前記第1電極は正極であり、前記第2電極は負極であること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のフロー電池。
The flow battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the first electrode is a positive electrode and the second electrode is a negative electrode.
前記第1電極と前記第2電極との間に配置された隔膜をさらに備え、
前記気泡は、前記第2電極と前記隔膜との間の前記電解液中を流動すること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のフロー電池。
Further comprising a diaphragm disposed between the first electrode and the second electrode;
The flow cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the bubbles flow in the electrolyte solution between the second electrode and the diaphragm.
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