JP2018092749A - Cell stack of flow battery, and flow battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フロー電池のセルスタックおよびフロー電池に関する。 The present invention relates to a cell stack of a flow battery and a flow battery.
近年、負荷の平準化、電力の瞬時低下、停電などの対策として、レドックスフロー電池を利用することが提案されている。レドックスフロー電池は、正極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大容量の蓄電池であって、特にバナジウムイオンを用いるレドックスフロー電池は、電解液が単一元素系であるため、正極の電解液と負極の電解液とが混合しても、充電によって再生することができる等の多くの利点を有している。 In recent years, it has been proposed to use a redox flow battery as a countermeasure against load leveling, instantaneous power reduction, power failure, and the like. A redox flow battery is a large-capacity storage 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, and particularly a redox flow battery using vanadium ions. Since the electrolytic solution is a single element system, it has many advantages such that it can be regenerated by charging even if the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are mixed.
このようなレドックスフロー電池およびそれに用いられるセルフレームの従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術のレドックスフロー電池は、水素イオンを透過させるイオン交換膜によって、正極セルと負極セルとに分離されたセルを備える。正極セルには、正極電極が内蔵され、正極電解液を貯留する正極電解液用タンクが導管を介して接続されている。また、負極セルには、負極電極が内蔵され、負極電解液を貯留する負極電解液用タンクが導管を介して接続され、各タンクからポンプによって電解液が供給され、各セルに循環される。 A conventional technology of such a redox flow battery and a cell frame used therefor is described in Patent Document 1, for example. This redox flow battery of the prior art includes cells separated into a positive electrode cell and a negative electrode cell by an ion exchange membrane that allows hydrogen ions to permeate. A positive electrode is built in the positive electrode cell, and a positive electrode electrolyte tank for storing the positive electrode electrolyte is connected via a conduit. The negative electrode cell has a negative electrode built therein, and a negative electrode electrolyte tank for storing the negative electrode electrolyte is connected via a conduit. The electrolyte is supplied from each tank by a pump and circulated to each cell.
このようなセルは、複数積層されてセルスタックを構成する。このセルスタックは、枠体に一体化された双極板を備えるセルフレーム、正極電極、イオン交換膜および負極電極を複数積層し、その積層体を２枚のエンドプレートで挟み、各エンドプレートをボルトおよびナットで締め付けた構成とされ、一対の双極板の間に１つのセルが形成される。 A plurality of such cells are stacked to form a cell stack. In this cell stack, a cell frame having a bipolar plate integrated with a frame, a plurality of positive electrodes, ion exchange membranes and negative electrodes are stacked, the stacked body is sandwiched between two end plates, and each end plate is bolted And it is set as the structure fastened with the nut, and one cell is formed between a pair of bipolar plates.
セルスタックには、枠体に形成される正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドによって、電解液が循環して供給されるように構成される。具体的には、正極電解液は、正極電解液供給用マニホールドから枠体の下部に形成されるスリットを介して正極電極に供給され、枠体の上部に形成されるスリットを介して正極電解液排出用マニホールドに排出される。また、負極電解液は、負極電解液供給用マニホールドから枠体の下部に形成されるスリットを介して負極電極に供給され、枠体の上部に形成されるスリットを介して負極電解液排出用マニホールドに排出される。 The cell stack is configured such that the electrolyte is circulated and supplied by the positive electrode electrolyte supply manifold and the negative electrode electrolyte supply manifold formed in the frame. Specifically, the positive electrode electrolyte is supplied to the positive electrode from the positive electrode electrolyte supply manifold through a slit formed in the lower part of the frame, and is supplied through the slit formed in the upper part of the frame. It is discharged to the discharge manifold. Further, the negative electrode electrolyte is supplied from the negative electrode electrolyte supply manifold to the negative electrode through a slit formed in the lower part of the frame body, and is supplied to the negative electrode electrolyte discharge manifold through the slit formed in the upper part of the frame body. To be discharged.
このようなレドックスフロー電池では、セル間を正極電解液および負極電解液で接続しているため、これらの電解液を介して導通し、シャントカレントロスを生じる。この問題を解決するため、中心側に位置するセルフレームと端部側に位置するセルフレームの電解液用流路の構造を異ならせ、中心に位置するセルフレームから端部に位置するセルフレームになるにつれて、電解液用流路における電気抵抗が大きくなるようにして、シャントカレントロスを低減して、レドックスフロー電池のエネルギ効率の向上が図られている。 In such a redox flow battery, since the cells are connected by the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, the cells conduct through these electrolytes and cause a shunt current loss. In order to solve this problem, the structure of the electrolyte flow path of the cell frame located on the center side and the cell frame located on the end side is different from the cell frame located on the center side to the cell frame located on the end part. Accordingly, the electric resistance in the electrolyte flow path is increased to reduce the shunt current loss, and the energy efficiency of the redox flow battery is improved.
他の従来技術は、たとえば特許文献２に記載されている。この従来技術では、上記のシャントカレントロスを低減するために、セルスタックの外部で正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドに、正極電解液および負極電解液を滴下する構成を設けて、電解液の流路を電気的に遮断する技術が提案されている。 Another conventional technique is described in Patent Document 2, for example. In this prior art, in order to reduce the shunt current loss, a configuration in which the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are dropped on the positive electrode electrolyte supply manifold and the negative electrode electrolyte supply manifold outside the cell stack is provided. A technique for electrically blocking the flow path of the electrolytic solution has been proposed.
上記の特許文献１に記載される従来技術では、中心に位置するセルフレームから端部に位置するセルフレームになるにつれて、電解液用流路における電気抵抗が大きくなるように、中心側に位置するセルフレームと端部側に位置するセルフレームの電解液用流路の構造を異ならせる構成であり、セル間は正極電解液および負極電解液で接続されているので、未だシャントカレントロスが生じるという問題がある。 In the prior art described in the above-mentioned Patent Document 1, the cell frame located at the end from the cell frame located at the center is positioned on the center side so that the electric resistance in the electrolyte flow path increases. The structure of the flow path for the electrolyte solution of the cell frame and the cell frame located on the end side is different, and since the cells are connected by the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, shunt current loss still occurs. There's a problem.
また、上記の特許文献２に記載される従来技術では、セルスタックの外部で正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドに、正極電解液および負極電解液を滴下する構成が設けられるので、構成が大型化および複雑化するという問題がある。 Further, in the conventional technique described in Patent Document 2 described above, a configuration in which the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are dropped on the positive electrode electrolyte supply manifold and the negative electrode electrolyte supply manifold outside the cell stack is provided. There is a problem that the configuration becomes large and complicated.
本発明の目的は、構成を大型化および複雑化することなく、シャントカレントロスを低減することができるフロー電池のセルスタックおよびフロー電池を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cell stack of a flow battery and a flow battery that can reduce shunt current loss without increasing the size and complexity of the configuration.
本発明のフロー電池のセルスタックは、厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルと、前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の供給用マニホールドと、前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の排出用マニホールドと、を有するとともに、前記複数のセルはそれぞれ、イオン交換性を有するイオン交換膜と、前記イオン交換膜を間に挟んで配置された、電極が嵌まり込む収容空間を有する正極用および負極用のセルフレームと、を含み、前記イオン交換膜と、前記正極用および負極用の少なくとも一方のセルフレームとにそれぞれ形成された貫通孔が連通して構成された、正極用および負極用の電解液の供給用空間と、前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用の供給用マニホールドとをそれぞれ連通する第１供給分散部と、前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２供給分散部と、を具備することを特徴とする。 The cell stack of the flow battery of the present invention includes a plurality of cells stacked in the thickness direction, a plurality of positive electrode and negative electrode supply manifolds extending in the stacking direction of the plurality of cells, and the plurality of cells. A plurality of positive electrode and negative electrode discharge manifolds extending in the cell stacking direction, and each of the plurality of cells sandwiches the ion exchange membrane and an ion exchange membrane having ion exchange properties. And a cell frame for a positive electrode and a negative electrode having an accommodating space into which an electrode is fitted, and formed on each of the ion exchange membrane and at least one cell frame for the positive electrode and the negative electrode, respectively. A positive electrode and negative electrode electrolyte supply space, a positive electrode and negative electrode supply space, and a positive electrode and negative electrode A first supply distribution unit that communicates with the supply manifold, and a second supply distribution unit that communicates between the positive and negative supply spaces and the positive and negative cell frame accommodation spaces, respectively. It is characterized by comprising.
本発明のフロー電池は、上記のフロー電池のセルスタックと、前記正極用の電解液の供給用マニホールドと前記正極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された正極電解液用タンクと、前記負極用の電解液の供給用マニホールドと前記負極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された負極電解液用タンクとを具備することを特徴とする。 The flow battery of the present invention comprises a cell stack of the above flow battery, a positive electrode electrolyte tank to which a positive electrode electrolyte supply manifold and a positive electrode electrolyte discharge manifold are connected, and And a negative electrode electrolyte tank connected to the negative electrode electrolyte supply manifold and the negative electrode electrolyte discharge manifold.
本発明によれば、電解液の流路に絶縁区間を介在させ、大型化および複雑化することなく簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the generation of shunt current and reduce the shunt current loss with a simple configuration without interposing an insulating section in the flow path of the electrolytic solution without increasing the size and complexity.
図１は、本発明の一実施形態のレドックスフロー電池のセルスタック１の一部を示す分解斜視図であり、図２は正極用セルフレーム２ａの断面図である。図３は負極用セルフレーム２ｂの断面図である。図４はイオン交換膜４の斜視図であり、図５はパッキン５の斜視図である。以下、セルスタック１の説明において、正極用の構成には添え字“ａ”を付した参照符を用い、負極用の構成には添え字“ｂ”を付した参照符を用いる。なお、総称する場合には、用語「正極」、「負極」を省略する場合がある。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of a cell stack 1 of a redox flow battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a positive electrode cell frame 2a. FIG. 3 is a cross-sectional view of the negative electrode cell frame 2b. FIG. 4 is a perspective view of the ion exchange membrane 4, and FIG. 5 is a perspective view of the packing 5. Hereinafter, in the description of the cell stack 1, the reference symbol with the suffix “a” is used for the configuration for the positive electrode, and the reference symbol with the suffix “b” is used for the configuration for the negative electrode. Note that the terms “positive electrode” and “negative electrode” may be omitted when referring collectively.
セルスタック１は、厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルを有し、セル間の境界には双極板１５が配設されている。セルは、イオン交換性を有するイオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５と含む。一対のパッキン５，５のうち一方のパッキン５は、正極用セルフレーム２ａとイオン交換膜４との間に配設され、他方のパッキン５は、負極用セルフレーム２ｂとイオン交換膜４との間に配設されている。なお、パッキン５は、必ずしも設ける必要はない。 The cell stack 1 has a plurality of cells that are stacked in the same direction in the thickness direction, and a bipolar plate 15 is disposed at the boundary between the cells. The cell includes an ion exchange membrane 4 having ion exchange properties, a positive cell frame 2a, a negative cell frame 2b, and a pair of packings 5 and 5. One packing 5 of the pair of packings 5, 5 is disposed between the positive electrode cell frame 2 a and the ion exchange membrane 4, and the other packing 5 is formed between the negative electrode cell frame 2 b and the ion exchange membrane 4. It is arranged in between. The packing 5 is not necessarily provided.
正極用セルフレーム２ａの上部には、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂを構成するための第１供給用貫通孔として、正極電解液供給用貫通孔６ａと負極電解液供給用貫通孔６ｂとが設けられている。正極電解液供給用貫通孔６ａに近接して、正極電解液供給用マニホールド４０ａから供給される電解液を分散して流出させる第１正極供給分散部８ａが配設されている。第１正極供給分散部８ａには、正極電解液供給用マニホールド４０ａに接続した第１正極スリット９ａが設けられている。第１正極供給分散部８ａの下方には、第１正極スリット９ａから滴下した正極電解液を分散して正極収容空間７ａに流出させる第２正極供給分散部１１ａが配設されている。第２正極供給分散部１１ａには正極収容空間７ａに接続した複数の第２正極スリット１２ａが設けられている。第２正極スリット１２ａに流入した正極電解液は、滴下して正極収容空間７ａへ流入する。第２正極スリット１２ａから正極収容空間７ａへは、電解液が必ずしも滴下する必要はない。正極収容空間７ａは、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。第１正極スリット９ａは、複数形成しても良い。 A positive electrode electrolyte supply through hole 6a and a negative electrode electrolyte are provided at the upper part of the positive electrode cell frame 2a as first supply through holes for constituting the positive electrode electrolyte supply manifold 40a and the negative electrode electrolyte supply manifold 40b. A supply through-hole 6b is provided. In the vicinity of the positive electrode electrolyte supply through-hole 6a, a first positive electrode supply dispersion portion 8a for dispersing and flowing out the electrolyte supplied from the positive electrode electrolyte supply manifold 40a is disposed. The first positive electrode supply dispersion portion 8a is provided with a first positive electrode slit 9a connected to the positive electrode electrolyte supply manifold 40a. Below the first positive electrode supply / dispersion unit 8a, a second positive electrode supply / distribution unit 11a that disperses the positive electrode electrolyte dropped from the first positive electrode slit 9a and flows out into the positive electrode housing space 7a is disposed. A plurality of second positive electrode slits 12a connected to the positive electrode accommodating space 7a are provided in the second positive electrode supply / distribution portion 11a. The positive electrode electrolyte flowing into the second positive electrode slit 12a drops and flows into the positive electrode accommodating space 7a. The electrolyte does not necessarily need to be dropped from the second positive electrode slit 12a to the positive electrode accommodating space 7a. The positive electrode housing space 7 a is provided symmetrically with respect to the central axis L. A plurality of first positive electrode slits 9a may be formed.
第１正極供給分散部８ａと第２正極供給分散部１１ａとの間には、正極側供給用空間４２ａを構成するための正極側供給用貫通孔１０ａが設けられている。正極側供給用貫通孔１０ａを構成する内周面の上部には、第１正極スリット９ａの流出口１３ａが開口し、正極側供給用貫通孔１０ａを構成する内周面の下部には、第２正極スリット１２ａの流入口１４ａが開口している。第１正極スリット９ａの流出口１３ａから電解液が滴下するように構成されている。 Between the 1st positive electrode supply dispersion | distribution part 8a and the 2nd positive electrode supply dispersion | distribution part 11a, the positive electrode side supply through-hole 10a for comprising the positive electrode side supply space 42a is provided. The outflow port 13a of the first positive electrode slit 9a is opened at the upper part of the inner peripheral surface constituting the positive electrode side supply through hole 10a, and the lower part of the inner peripheral surface constituting the positive electrode side supply through hole 10a is The inlet 14a of the two positive electrode slits 12a is opened. The electrolyte solution is configured to drop from the outlet 13a of the first positive electrode slit 9a.
正極側供給用空間４２ａは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、第１正極スリット９ａの流出口１３ａと電解液の液面との間が、電気的絶縁区間（空間）とされている。このように、電解液の流路に電気的絶縁区間を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。 The positive electrode side supply space 42a includes an electrolytic solution and a space above the electrolytic solution, and an electrical insulation section (between the outlet 13a of the first positive electrode slit 9a and the liquid level of the electrolytic solution) is provided. Space). As described above, the electrical insulation section is interposed in the flow path of the electrolytic solution, the generation of shunt current can be suppressed with a simple configuration, and the shunt current loss can be reduced.
正極用セルフレーム２ａの下部には、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂを構成するための第１排出用貫通孔として、正極電解液排出用貫通孔１６ａと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとが設けられている。正極電解液排出用貫通孔１６ａは、中心軸Ｌに対して、正極電解液供給用貫通孔６ａの他方側に設けられている。 A positive electrode electrolyte discharge through-hole 16a and a negative electrode electrolyte are provided at the lower portion of the positive electrode cell frame 2a as first discharge through holes for constituting the positive electrode electrolyte discharge manifold 41a and the negative electrode electrolyte discharge manifold 41b. A discharge through hole 16b is provided. The positive electrode electrolyte discharge through hole 16a is provided on the other side of the positive electrode electrolyte supply through hole 6a with respect to the central axis L.
正極収容空間７ａと正極電解液排出用貫通孔１６ａとの間には、正極電解液排出用スリット１８ａが配設されている。正極電解液排出用スリット１８ａは、正極収容空間７ａの正極電解液を正極電解液排出用貫通孔１６ａに流通させる。正極電解液排出用スリット１８ａの途中には、正極用セルフレーム２ａの厚み方向に貫通し、正極側排出用空間４３ａを構成するための正極側排出用貫通孔１９ａが設けられている。 A positive electrode electrolyte discharge slit 18a is disposed between the positive electrode accommodating space 7a and the positive electrode electrolyte discharge through hole 16a. The positive electrode electrolyte discharge slit 18a allows the positive electrode electrolyte in the positive electrode accommodating space 7a to flow through the positive electrode electrolyte discharge through hole 16a. In the middle of the positive electrode electrolyte discharge slit 18a, there is provided a positive electrode side discharge through hole 19a that penetrates in the thickness direction of the positive electrode cell frame 2a and constitutes a positive electrode side discharge space 43a.
正極側排出用貫通孔１９ａを構成する内周面の上部には、正極電解液排出用スリット１８ａの流出口２０ａが開口しており、内周面の下部には、正極電解液排出用スリット１８ａの流入口２１ａが開口している。正極電解液排出用スリット１８ａの流出口２０ａから正極側排出用空間４３ａ内に電解液が滴下するように構成されている。このように、正極側排出用空間４３ａは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、電解液の流路に電気的絶縁区間（空間）を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。正極側排出用空間４３ａについては、必ずしも滴下する構成でなくても良い。 The outlet 20a of the positive electrolyte discharge slit 18a is opened at the upper part of the inner peripheral surface constituting the positive electrode discharge through hole 19a, and the positive electrolyte discharge slit 18a is formed at the lower part of the inner peripheral surface. The inflow port 21a is open. The electrolyte solution is configured to drop into the positive electrode side discharge space 43a from the outlet 20a of the positive electrode electrolyte discharge slit 18a. As described above, the positive electrode side discharge space 43a includes the electrolytic solution and the space above the electrolytic solution, and the electrical insulation section (space) is interposed in the flow path of the electrolytic solution with a simple configuration. Generation of shunt current can be suppressed and shunt current loss can be reduced. The positive electrode side discharge space 43a is not necessarily configured to be dropped.
これらの第１正極スリット９ａ、第２正極スリット１２ａおよび正極電解液排出用スリット１８ａは、例えば、正極用セルフレーム２ａの一方の主面に形成された凹溝から成り、セルスタックとして組立てられた状態では、正極用セルフレーム２ａの一方の主面が、後述のパッキン５によって液密な状態で覆われ、正極電解液の流路を構成する。 The first positive electrode slit 9a, the second positive electrode slit 12a, and the positive electrode electrolyte discharge slit 18a are formed of, for example, a concave groove formed on one main surface of the positive electrode cell frame 2a, and are assembled as a cell stack. In this state, one main surface of the positive electrode cell frame 2a is covered in a liquid-tight state by a packing 5 described later, and constitutes a flow path for the positive electrode electrolyte.
なお、正極用セルフレーム２ａの中心軸Ｌに対して、正極電解液供給用貫通孔６ａと左右対称に負極電解液供給用貫通孔６ｂが設けられている。正極電解液供給用貫通孔６ａの下方に負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられ、負極電解液供給用貫通孔６ｂの下方に正極電解液排出用貫通孔１６ａが設けられている。負極電解液排出用貫通孔１６ｂと正極電解液排出用貫通孔１６ａとは、中心軸Ｌに対して左右対称である。また、中心軸Ｌに対して、正極側供給用貫通孔１０ａと左右対称に負極側供給用貫通孔１０ｂが設けられ、中心軸Ｌに対して、正極側排出用貫通孔１９ａと左右対称に負極側排出用貫通孔１９ｂとが設けられている。正極側供給用貫通孔１０ａと負極側供給用貫通孔１０ｂと、正極側排出用貫通孔１９ａと負極側排出用貫通孔１９ｂとは、必ずしも左右対称に設ける必要はない。 A negative electrode electrolyte supply through hole 6b is provided symmetrically with respect to the positive electrode electrolyte supply through hole 6a with respect to the central axis L of the positive electrode cell frame 2a. A negative electrode electrolyte discharge through hole 16b is provided below the positive electrode electrolyte supply through hole 6a, and a positive electrode electrolyte discharge through hole 16a is provided below the negative electrode electrolyte supply through hole 6b. The negative electrode electrolyte discharge through hole 16b and the positive electrode electrolyte discharge through hole 16a are symmetrical with respect to the central axis L. Further, a negative electrode side supply through hole 10b is provided symmetrically with respect to the central axis L with respect to the positive electrode side supply through hole 10a, and a negative electrode with respect to the central axis L is symmetrical with respect to the positive electrode side discharge through hole 19a. A side discharge through-hole 19b is provided. The positive electrode side supply through hole 10a, the negative electrode side supply through hole 10b, the positive electrode side discharge through hole 19a, and the negative electrode side discharge through hole 19b are not necessarily provided symmetrically.
負極用セルフレーム２ｂの上部には、図３に示すように、負極電解液供給用貫通孔６ｂと正極電解液供給用貫通孔６ａとが設けられている。負極電解液供給用貫通孔６ｂに近接して、後述する負極電解液供給用マニホールド４０ｂから供給される電解液を分散して流出させる第１負極供給分散部８ｂが配設されている。第１負極供給分散部８ｂには、負極電解液供給用マニホールド４０ｂに接続した第１負極スリット９ｂが設けられている。第１負極供給分散部８ｂの下方には、第１負極スリット９ｂから流出した負極電解液を分散して負極収容空間７ｂに流出させる第２負極供給分散部１１ｂが配設されている。第２負極供給分散部１１ｂには、負極収容空間７ｂに接続した複数の第２負極スリット１２ｂが設けられている。第２負極スリット１２ｂに流入した負極電解液は、滴下して負極収容空間７ｂへ流入する。第２負極スリット１２ｂから負極収容空間７ｂへは、電解液が必ずしも滴下する必要はない。負極収容空間７ｂは、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。なお、図３には、イオン交換膜４側から見た負極用セルフレーム２ｂを記載した。 As shown in FIG. 3, a negative electrode electrolyte supply through-hole 6b and a positive electrode electrolyte supply through-hole 6a are provided in the upper part of the negative electrode cell frame 2b. In the vicinity of the negative electrode electrolyte supply through-hole 6b, a first negative electrode supply dispersion portion 8b for dispersing and flowing out the electrolyte supplied from a negative electrode electrolyte supply manifold 40b described later is disposed. The first negative electrode supply dispersion portion 8b is provided with a first negative electrode slit 9b connected to the negative electrode electrolyte supply manifold 40b. Below the first negative electrode supply / dispersion part 8b, a second negative electrode supply / dispersion part 11b for dispersing the negative electrode electrolyte flowing out from the first negative electrode slit 9b and letting it flow into the negative electrode housing space 7b is disposed. A plurality of second negative electrode slits 12b connected to the negative electrode accommodating space 7b are provided in the second negative electrode supply / distribution portion 11b. The negative electrode electrolyte flowing into the second negative electrode slit 12b drops and flows into the negative electrode accommodating space 7b. The electrolyte does not necessarily need to be dropped from the second negative electrode slit 12b to the negative electrode accommodating space 7b. The negative electrode accommodating space 7b is provided symmetrically with respect to the central axis L. In FIG. 3, the cell frame 2b for negative electrode viewed from the ion exchange membrane 4 side is shown.
負極用セルフレーム２ｂには、第１負極供給分散部８ｂと第２負極供給分散部１１ｂとの間に、負極側供給用空間４２ｂを構成する負極側供給用貫通孔１０ｂが設けられている。負極側供給用貫通孔１０ｂを構成する内周面の上部には、第１負極スリット９ｂの流出口１３ｂが開口し、負極側供給用貫通孔１０ｂを構成する内周面の下部には、第２負極スリット１２ｂの流入口１４ｂが開口している。
負極側供給用空間４２ｂは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、負極側供給用空間４２ｂの底に電解液が溜まり、上方に空間が形成されている。
The negative electrode cell frame 2b is provided with a negative electrode side supply through hole 10b that constitutes a negative electrode side supply space 42b between the first negative electrode supply distribution portion 8b and the second negative electrode supply distribution portion 11b. The outflow port 13b of the first negative electrode slit 9b is opened at the upper part of the inner peripheral surface constituting the negative electrode side supply through hole 10b, and the lower part of the inner peripheral surface constituting the negative electrode side supply through hole 10b is 2 The inlet 14b of the negative electrode slit 12b is opened.
The negative electrode side supply space 42b includes an electrolytic solution and a space above the electrolytic solution. The electrolytic solution accumulates at the bottom of the negative electrode side supply space 42b, and a space is formed above.
負極用セルフレーム２ｂの下部には、負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられている。負極電解液排出用貫通孔１６ｂは、中心軸Ｌに対して、負極電解液供給用貫通孔６ｂの他方側に設けられている。 A negative electrode electrolyte discharge through-hole 16b is provided in the lower part of the negative electrode cell frame 2b. The negative electrode electrolyte discharge through hole 16 b is provided on the other side of the negative electrode electrolyte supply through hole 6 b with respect to the central axis L.
負極収容空間７ｂと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとの間には、負極電解液排出用スリット１８ｂが配設されている。負極電解液排出用スリット１８ｂは、負極収容空間７ｂの負極電解液を負極電解液排出用貫通孔１６ｂに流通させる。負極電解液排出用スリット１８ｂの途中には、負極用セルフレーム２ｂの厚み方向に貫通する負極側排出用空間４３ｂを構成する負極側排出用貫通孔１９ｂが設けられている。 A negative electrode electrolyte discharge slit 18b is disposed between the negative electrode accommodating space 7b and the negative electrode electrolyte discharge through hole 16b. The negative electrode electrolyte discharge slit 18b allows the negative electrode electrolyte in the negative electrode accommodating space 7b to flow through the negative electrode electrolyte discharge through hole 16b. In the middle of the negative electrode electrolyte discharge slit 18b, a negative electrode side discharge through-hole 19b that constitutes a negative electrode side discharge space 43b penetrating in the thickness direction of the negative electrode cell frame 2b is provided.
負極側排出用貫通孔１９ｂを構成する内周面の上部には、負極電解液排出用スリット１８ｂの流出口２０ｂが開口しており、内周面の下部には、負極電解液排出用スリット１８ｂの流入口２１ｂが開口している。負極電解液排出用スリット１８ｂの流出口２０ｂから負極側排出用空間４３ｂ内に電解液が滴下するように構成されている。このように、負極側排出用空間４３ｂは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、電解液の流路に電気的絶縁区間（空間）を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。負極側排出用空間４３ｂについては、必ずしも滴下する構成でなくても良い。 The outlet 20b of the negative electrode electrolyte discharge slit 18b is opened at the upper part of the inner peripheral surface constituting the negative electrode side discharge through hole 19b, and the negative electrode electrolyte discharge slit 18b is opened at the lower part of the inner peripheral surface. The inflow port 21b is open. The electrolyte is configured to drip into the negative electrode side discharge space 43b from the outlet 20b of the negative electrode electrolyte discharge slit 18b. As described above, the negative electrode side discharge space 43b includes the electrolytic solution and the space above the electrolytic solution, and an electric insulation section (space) is interposed in the flow path of the electrolytic solution, thereby having a simple configuration. Generation of shunt current can be suppressed and shunt current loss can be reduced. The negative electrode side discharge space 43b is not necessarily configured to be dripped.
これらの第１負極スリット９ｂ、第２負極スリット１２ｂおよび負極電解液排出用スリット１８ｂは、負極用セルフレーム２ｂの一方の主面に形成された凹溝から成り、セルスタックとして組立てられた状態では、負極用セルフレーム２ｂの一方の主面が、後述のパッキン５によって液密な状態で覆われ、負極電解液の流路を構成する。 The first negative electrode slit 9b, the second negative electrode slit 12b, and the negative electrode electrolyte discharge slit 18b are formed of a concave groove formed on one main surface of the negative electrode cell frame 2b, and are assembled in a cell stack. One main surface of the cell frame 2b for negative electrode is covered in a liquid-tight state by a packing 5 described later, and constitutes a flow path for the negative electrode electrolyte.
なお、負極用セルフレーム２ｂの中心軸Ｌに対して、負極電解液供給用貫通孔６ｂと左右対称に正極電解液供給用貫通孔６ａが設けられている。負極電解液供給用貫通孔６ｂの下方には正極電解液排出用貫通孔１６ａが設けられ、正極電解液供給用貫通孔６ａの下方には負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられている。正極電解液排出用貫通孔１６ａと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとは、中心軸Ｌを中心として左右対称である。また、中心軸Ｌに対して、負極側供給用貫通孔１０ｂと左右対称に正極側供給用貫通孔１０ａが設けられ、中心軸Ｌに対して、負極側排出用貫通孔１９ｂと左右対称に正極側排出用貫通孔１９ａとが設けられている。 A positive electrode electrolyte supply through hole 6a is provided symmetrically with respect to the negative electrode electrolyte supply through hole 6b with respect to the central axis L of the negative electrode cell frame 2b. A positive electrode electrolyte discharge through hole 16a is provided below the negative electrode electrolyte supply through hole 6b, and a negative electrode electrolyte discharge through hole 16b is provided below the positive electrode electrolyte supply through hole 6a. The positive electrode electrolyte discharge through hole 16a and the negative electrode electrolyte discharge through hole 16b are bilaterally symmetric about the central axis L. Further, a positive electrode side supply through hole 10a is provided symmetrically with the negative electrode side supply through hole 10b with respect to the central axis L, and a positive electrode symmetrical with the negative electrode side discharge through hole 19b with respect to the central axis L. A side discharge through-hole 19a is provided.
イオン交換膜４の上部には、図４に示すように、正極用および負極用の電解液の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂを構成するための第３供給用貫通孔として、電解液供給用の貫通孔２４，２４が、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられ，イオン交換膜４の下部には、排出用マニホールド４１ａ、４１ｂを構成するための第３排出用貫通孔として、電解液排出用の貫通孔２５，２５が中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。 As shown in FIG. 4, the upper part of the ion exchange membrane 4 is a through hole for supplying an electrolyte as a third supply through hole for constituting a positive electrode and a negative electrode electrolyte supply manifold 40a, 40b. The holes 24, 24 are provided symmetrically with respect to the central axis L, and the lower part of the ion exchange membrane 4 is used as a third discharge through hole for forming the discharge manifolds 41a, 41b. Through-holes 25, 25 are provided symmetrically with respect to the central axis L.
電解液供給用の貫通孔２４，２４に近接して、供給用空間４２ａ、４２ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔２６，２６が、イオン交換膜４の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。電解液排出用の貫通孔２５，２５の上部には、排出用空間４３ａ、４３ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔２７，２７がイオン交換膜４の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。 The through holes 26, 26 are symmetrical with respect to the central axis L of the ion exchange membrane 4 as through holes for forming the supply spaces 42 a, 42 b in the vicinity of the electrolytic solution supply through holes 24, 24. Is provided. As the through holes for forming the discharge spaces 43a and 43b, the through holes 27 and 27 are symmetrical with respect to the central axis L of the ion exchange membrane 4 above the through holes 25 and 25 for discharging the electrolyte solution. Is provided.
一対のパッキン５，５の上部には、図５に示すように、正極用および負極用の電解液の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂを構成するための第２供給用貫通孔として、電解液供給用の貫通孔２８，２８が、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられ，パッキン５，５の下部には、排出用マニホールド４１ａ、４１ｂを構成するための第２排出用貫通孔として、電解液排出用の貫通孔２９，２９が中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。 As shown in FIG. 5, a second supply through hole for constituting positive electrode and negative electrode electrolyte supply manifolds 40a and 40b is provided at the upper part of the pair of packings 5 and 5, for supplying electrolyte. Through holes 28 and 28 are provided symmetrically with respect to the central axis L, and the electrolyte 5 is used as second discharge through holes for forming the discharge manifolds 41a and 41b below the packings 5 and 5. The discharge through holes 29 and 29 are provided symmetrically with respect to the central axis L.
電解液供給用の貫通孔２８，２８に近接して、供給用空間４２ａ、４２ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔３０，３０が、パッキン５，５の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。電解液排出用の貫通孔２９，２９の上部には、排出用空間４３ａ、４３ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔３１，３１がパッキン５の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。 The through holes 30 and 30 are symmetrical with respect to the central axis L of the packings 5 and 5 as through holes for forming the supply spaces 42a and 42b in the vicinity of the through holes 28 and 28 for supplying the electrolyte. Is provided. Through holes 31, 31 are provided symmetrically with respect to the central axis L of the packing 5 as through holes for forming discharge spaces 43 a, 43 b at the upper part of the through holes 29, 29 for discharging the electrolyte solution. ing.
一対のパッキン５，５には、各々電極３ａ，３ｂを部分的にはめ込む収容空間用貫通孔３２，３２が設けられている。 The pair of packings 5 and 5 are provided with receiving space through holes 32 and 32 into which the electrodes 3a and 3b are partially fitted, respectively.
イオン交換膜４、一対のパッキン５，５、および正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂは、平面視が同一の矩形状に構成されており、イオン交換膜４に設けられている、電解液供給用の貫通孔２４，２４、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２６，２６、貫通孔２７，２７は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。一対のパッキン５，５に設けられている、貫通孔２８，２８、貫通孔２９，２９、貫通孔３０，３０、貫通孔３１，３１は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。一対の正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂとに設けられている、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、正極側供給用貫通孔１０ａ，負極側供給用貫通孔１０ｂ、正極側排出用貫通孔１９ａ，負極側排出用貫通孔１９ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。 The ion exchange membrane 4, the pair of packings 5, 5, the positive electrode cell frame 2 a, and the negative electrode cell frame 2 b are configured in the same rectangular shape in plan view, and are provided on the ion exchange membrane 4. The liquid supply through holes 24, 24, the electrolyte discharge through holes 25, 25, the through holes 26, 26, and the through holes 27, 27 have a central axis L when viewed in the thickness direction of the ion exchange membrane 4. Is symmetrical with respect to. The through holes 28, 28, the through holes 29, 29, the through holes 30, 30, and the through holes 31, 31 provided in the pair of packings 5, 5 are center axes when viewed in the thickness direction of the packing 5. It is symmetrical with respect to L. A positive electrode electrolyte supply through hole 6a, a negative electrode electrolyte supply through hole 6b, a positive electrode electrolyte discharge through hole 16a, and a negative electrode electrolyte provided in the pair of positive electrode cell frame 2a and negative electrode cell frame 2b. The discharge through hole 16b, the positive electrode side supply through hole 10a, the negative electrode side supply through hole 10b, the positive electrode side discharge through hole 19a, and the negative electrode side discharge through hole 19b are arranged in the thickness direction (on the paper surface of FIG. 2 or FIG. 3). When viewed in the vertical direction), it is symmetrical with respect to the central axis L.
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａと、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極電解液供給用貫通孔６ａ、負極電解液供給用貫通孔６ｂ、電解液供給用貫通孔２４，２４、貫通孔２８，２８とが連通することにより、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂが構成されている。イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａと、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極電解液排出用貫通孔１６ａ、負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２９，２９が連通することにより、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂが構成されている。 Positive electrode electrolyte supply through-hole 6a, negative electrode electrolyte supply through-hole 6b, electrolyte solution provided in ion exchange membrane 4, positive electrode cell frame 2a, negative electrode cell frame 2b, and a pair of packings 5 and 5 The supply through-holes 24 and 24 and the through-holes 28 and 28 communicate with each other to form a positive electrode electrolyte supply manifold 40a and a negative electrode electrolyte supply manifold 40b. Positive electrode electrolyte discharge through-hole 16a, negative electrode electrolyte discharge through-hole 16b, electrolyte solution provided in the ion exchange membrane 4, the positive electrode cell frame 2a, the negative electrode cell frame 2b, and the pair of packings 5 and 5. The discharge through-holes 25 and 25 and the through-holes 29 and 29 communicate with each other to form a positive electrode electrolyte discharge manifold 41a and a negative electrode electrolyte discharge manifold 41b.
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とが積層されて、イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる、正極側供給用貫通孔１０ａ、負極側供給用貫通孔１０ｂ、貫通孔２６，２６、貫通孔３０，３０が連通することにより、正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂが構成されている。 The ion exchange membrane 4, the positive electrode cell frame 2 a, the negative electrode cell frame 2 b, and the pair of packings 5, 5 are laminated, and the ion exchange membrane 4, the positive electrode cell frame 2 a, the negative electrode cell frame 2 b, The positive electrode side supply through-hole 10a, the negative electrode side supply through-hole 10b, the through-holes 26 and 26, and the through-holes 30 and 30 that are provided in the pair of packings 5 and 5 communicate with each other, whereby the positive-side supply space 42a. The negative electrode side supply space 42b is configured.
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極側排出用貫通孔１９ａ、負極側排出用貫通孔１９ｂ、貫通孔２７、２７，貫通孔３１が連通することにより、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂが構成されている。 The positive electrode side discharge through hole 19a, the negative electrode side discharge through hole 19b, and the through holes 27, 27 provided in the ion exchange membrane 4, the positive electrode cell frame 2a, the negative electrode cell frame 2b, and the pair of packings 5 and 5. , The through hole 31 communicates to form a positive side discharge space 43a and a negative side discharge space 43b.
なお、正極用セルフレーム２ａと正極分液板４４との間には、パッキン４５が介在され、負極用セルフレーム２ｂと不図示の負極分液板との間には、パッキン４５が介在されて、正極電解液および負極電解液の漏れが防止されている。パッキン４５には、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂと正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂとを構成する貫通孔４８、４９が形成されている。また、パッキン４５には開口部４６が形成されており、この開口部４６内に双極板１５が収容されており、この双極板１５と電極３ａ、３ｂが接続し、複数のセルが直列に接続される。双極板１５は、フロー電池を構成した際には、電極３ａ、３ｂに当接し、かつセルフレーム２ａ、２ｂの収容空間７ａ、７ｂを塞ぎ、電解液の漏洩を防止するように構成されている。なお、セル間に配置されたパッキン４５に、供給用空間４２ａ、４２ｂに連通する貫通孔を形成し、複数のセル間に亘って連続する供給用空間を形成しても良い。この場合には、供給用空間に溜められる電解液を増加できる。また、図１では、パッキン４５に双極板１５を収容する開口部４６を形成したが、パッキン自体を双極板としても良い。この場合に、双極板に供給用空間４２ａ、４２ｂに連通する貫通孔を形成し、複数のセル間に亘って連続する供給用空間を形成しても良い。 A packing 45 is interposed between the positive electrode cell frame 2a and the positive electrode separator plate 44, and a packing 45 is interposed between the negative electrode cell frame 2b and a negative electrode separator plate (not shown). In addition, leakage of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte is prevented. The packing 45 is formed with through holes 48 and 49 constituting a positive electrode electrolyte supply manifold 40a, a negative electrode electrolyte supply manifold 40b, a positive electrode electrolyte discharge manifold 41a, and a negative electrode electrolyte discharge manifold 41b. . In addition, an opening 46 is formed in the packing 45, and the bipolar plate 15 is accommodated in the opening 46. The bipolar plate 15 and the electrodes 3a and 3b are connected, and a plurality of cells are connected in series. Is done. The bipolar plate 15 is configured to abut against the electrodes 3a and 3b when the flow battery is configured, and to close the accommodating spaces 7a and 7b of the cell frames 2a and 2b to prevent leakage of the electrolyte. . Note that a through-hole communicating with the supply spaces 42a and 42b may be formed in the packing 45 disposed between the cells, and a supply space continuous between the plurality of cells may be formed. In this case, the electrolyte solution stored in the supply space can be increased. In FIG. 1, the opening 46 for accommodating the bipolar plate 15 is formed in the packing 45, but the packing itself may be a bipolar plate. In this case, a through-hole communicating with the supply spaces 42a and 42b may be formed in the bipolar plate, and a supply space continuous between a plurality of cells may be formed.
イオン交換膜４の、貫通孔２４，２４、貫通孔２５，２５は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、一対のパッキン５，５の、貫通孔２８，２８、貫通孔２９，２９は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、正極用セルフレーム２ａ，負極用セルフレーム２ｂの、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であるので、簡便に形成することができ、簡便に正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂと正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂとを構成することができる。 The through holes 24 and 24 and the through holes 25 and 25 of the ion exchange membrane 4 are symmetrical with respect to the central axis L when viewed in the thickness direction of the ion exchange membrane 4. The holes 28, 28 and the through holes 29, 29 are symmetrical with respect to the central axis L when viewed in the thickness direction of the packing 5, and supply positive electrode electrolyte solution of the positive electrode cell frame 2 a and the negative electrode cell frame 2 b. The through hole 6a, the negative electrode electrolyte supply through hole 6b, the positive electrode electrolyte discharge through hole 16a, and the negative electrode electrolyte discharge through hole 16b are seen in the thickness direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 or FIG. 3). Since it is symmetrical with respect to the central axis L, it can be formed easily, and can be easily formed. The positive electrode electrolyte supply manifold 40a, the negative electrode electrolyte supply manifold 40b, the positive electrode electrolyte discharge manifold 41a, and the negative electrode electrolyte It is possible to configure the output manifold 41b.
さらに、イオン交換膜４の、貫通孔２６，２６、貫通孔２７，２７は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、一対のパッキン５，５の、貫通孔３０，３０、貫通孔３１，３１は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、正極用セルフレーム２ａ，負極用セルフレーム２ｂの、正極側供給用貫通孔１０ａ，負極側供給用貫通孔１０ｂ、正極側排出用貫通孔１９ａ，負極側排出用貫通孔１９ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であるので、簡便に形成することができ、簡便に正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂ、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂを構成することができる。 Furthermore, the through-holes 26 and 26 and the through-holes 27 and 27 of the ion exchange membrane 4 are symmetrical with respect to the central axis L when viewed in the thickness direction of the ion-exchange membrane 4, and the pair of packings 5 and 5 The through-holes 30 and 30 and the through-holes 31 and 31 are symmetrical with respect to the central axis L when viewed in the thickness direction of the packing 5, and are supplied to the positive electrode side of the positive electrode cell frame 2a and the negative electrode cell frame 2b. When the through-hole 10a, the negative-side supply through-hole 10b, the positive-electrode-side discharge through-hole 19a, and the negative-electrode-side discharge through-hole 19b are viewed in the thickness direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 or FIG. 3). Since it is symmetrical with respect to the central axis L, it can be easily formed, and the positive electrode side supply space 42a, the negative electrode side supply space 42b, the positive electrode side discharge space 43a, and the negative electrode side discharge space 43b are configured. can do.
正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂとを同一形状とすることができ、さらに、一対のパッキン５，５を同一形状とすることができるので、セルを構成する部品の種類を少なくして、コスト削減を図ることができる。 Since the positive electrode cell frame 2a and the negative electrode cell frame 2b can have the same shape, and the pair of packings 5 and 5 can have the same shape, the number of parts constituting the cell can be reduced. Cost reduction can be achieved.
正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、イオン交換膜４および一対のパッキン５，５に設けられている、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、電解液供給用の貫通孔２４，２４、貫通孔２８，２８、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２９，２９、正極側供給用貫通孔１０ａ、負極側供給用貫通孔１０ｂ、貫通孔２６，２６、貫通孔３０，３０および正極側排出用空間１９ａ、負極側排出用空間１９ｂ、貫通孔２７，２７、貫通孔３１，３１は、それぞれ中心軸Ｌに対して左右対称に設けられており、一対の正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂ、イオン交換膜４および一対のパッキン５，５は表裏を気にせず、どちら向きでも積層することができる。 Positive electrode cell frame 2a, negative electrode cell frame 2b, ion exchange membrane 4 and a pair of packings 5 and 5, provided with positive electrode electrolyte supply through-hole 6a, negative electrode electrolyte supply through-hole 6b, electrolyte solution Through-holes 24 and 24 for supply, through-holes 28 and 28, positive-electrode electrolyte discharge through-hole 16a, negative-electrode electrolyte discharge through-hole 16b, electrolyte-solution discharge through-holes 25 and 25, through-holes 29 and 29, Positive electrode side supply through hole 10a, negative electrode side supply through hole 10b, through holes 26 and 26, through holes 30 and 30, positive electrode side discharge space 19a, negative electrode side discharge space 19b, through holes 27 and 27, through hole 31 and 31 are provided symmetrically with respect to the central axis L, respectively, and the pair of positive electrode cell frames 2a and negative electrode cell frames 2b, the ion exchange membrane 4 and the pair of packings 5 and 5 care about the front and back. No, but It can also be stacked in al direction.
第１正極供給分散部８ａと第２正極供給分散部１１ａとの間、第１負極供給分散部８ｂと第２負極供給分散部１１ｂとの間には、正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂが設けられており、第１正極スリット９ａ、第１負極スリット９ｂに流入した電解液は、滴下して一旦正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂに蓄えられる。正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂに蓄えられた電解液は、第２正極スリット１２ａ、第２負極スリット１２ｂに流入し、正極収容空間７ａ、負極収容空間７ｂへ滴下する。正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂに流入する電解液の量が変動した場合であっても、第１正極スリット９ａ，第１負極スリット９ｂ、第２正極スリット１２ａ、第２負極スリット１２ｂの断面サイズ、空間４２の容量を適当に選択することによって、適当な量の電解液を一旦空間４２に蓄えて、一定量の電解液を正極収容空間７ａ，負極収容空間７ｂに供給することができる。 Between the first positive electrode supply distribution unit 8a and the second positive electrode supply distribution unit 11a, and between the first negative electrode supply distribution unit 8b and the second negative electrode supply distribution unit 11b, a positive electrode side supply space 42a and a negative electrode side supply are provided. The space 42b is provided, and the electrolyte flowing into the first positive electrode slit 9a and the first negative electrode slit 9b is dropped and temporarily stored in the positive electrode side supply space 42a and the negative electrode side supply space 42b. The electrolyte stored in the positive electrode side supply space 42a and the negative electrode side supply space 42b flows into the second positive electrode slit 12a and the second negative electrode slit 12b, and drops into the positive electrode storage space 7a and the negative electrode storage space 7b. Even when the amount of the electrolyte flowing into the positive electrode electrolyte supply manifold 40a and the negative electrode electrolyte supply manifold 40b varies, the first positive electrode slit 9a, the first negative electrode slit 9b, the second positive electrode slit 12a, 2 By appropriately selecting the cross-sectional size of the negative electrode slit 12b and the capacity of the space 42, an appropriate amount of electrolyte is temporarily stored in the space 42, and a certain amount of electrolyte is stored in the positive electrode accommodating space 7a and the negative electrode accommodating space 7b. Can be supplied.
正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂの途中には、正極側排出用貫通孔１９ａ、負極側排出用貫通孔１９ｂが設けられており、正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂに排出された電解液は、滴下して一旦正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えられる。正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えられた電解液は、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂ下方の正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂに流入し、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂに排出される。正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂの断面サイズ、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂの容量を適当に選択することによって、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂから排出する電解液の量が変動した場合であっても、適当な量の電解液を一旦正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えて、一定の量の電解液を正極収容空間７ａ、負極収容空間７ｂから排出させることができる。 A positive electrode side discharge through hole 19a and a negative electrode side discharge through hole 19b are provided in the middle of the positive electrode electrolyte discharge slit 18a and the negative electrode electrolyte discharge slit 18b. The electrolytic solution discharged into the electrolytic solution discharge slit 18b is dropped and temporarily stored in the positive electrode side discharge space 43a and the negative electrode side discharge space 43b. The electrolyte stored in the positive electrode side discharge space 43a and the negative electrode side discharge space 43b is the positive electrode side discharge space 43a, the positive electrode electrolyte discharge slit 18a below the negative electrode side discharge space 43b, and the negative electrode electrolyte discharge slit. 18b and discharged to the positive electrode electrolyte discharge manifold 41a and the negative electrode electrolyte discharge manifold 41b. By appropriately selecting the cross-sectional size of the positive electrode electrolyte discharge slit 18a and the negative electrode electrolyte discharge slit 18b and the capacity of the positive electrode side discharge space 43a and the negative electrode side discharge space 43b, a positive electrode electrolyte discharge manifold 41a, Even when the amount of the electrolyte discharged from the negative electrode electrolyte discharge manifold 41b fluctuates, an appropriate amount of the electrolyte is temporarily stored in the positive electrode side discharge space 43a and the negative electrode side discharge space 43b to obtain a constant amount. An amount of the electrolytic solution can be discharged from the positive electrode accommodating space 7a and the negative electrode accommodating space 7b.
本発明のフロー電池は、上記のセルスタック１と、正極用電解液供給用マニホールド４０ａと正極用電解液排出用マニホールド４１ａとが接続された正極電解液用タンクと、負極用電解液供給用マニホールド４０ｂと負極用電解液排出用マニホールド４１ｂとが接続された負極電解液用タンクとを具備して構成されている。言い換えれば、正極用電解液供給用マニホールド４０ａと正極用電解液排出用マニホールド４１ａとの間に正極電解液用タンクが配置され、正極電解液用タンクの電解液がポンプによりセルスタック１を循環するように構成されている。また、負極用電解液供給用マニホールド４０ｂと負極用電解液排出用マニホールド４１ｂとの間に負極電解液用タンクが配置され、負極電解液用タンクの電解液がポンプによりセルスタック１を循環するように構成されている。 The flow battery of the present invention includes a positive electrode electrolyte tank connected to the cell stack 1, a positive electrode electrolyte supply manifold 40a, and a positive electrode electrolyte discharge manifold 41a, and a negative electrode electrolyte supply manifold. 40 b and a negative electrode electrolyte solution tank to which a negative electrode electrolyte discharge manifold 41 b is connected. In other words, a positive electrode electrolyte tank is disposed between the positive electrode electrolyte supply manifold 40a and the positive electrode electrolyte discharge manifold 41a, and the positive electrode electrolyte tank circulates in the cell stack 1 by a pump. It is configured as follows. Further, a negative electrode electrolyte tank is disposed between the negative electrode electrolyte supply manifold 40b and the negative electrode electrolyte discharge manifold 41b so that the electrolyte in the negative electrode electrolyte tank circulates through the cell stack 1 by a pump. It is configured.
１ セルスタック
２ａ 正極用セルフレーム
２ｂ 負極用セルフレーム
３ａ，３ｂ 電極
４ イオン交換膜
５ パッキン
６ａ 正極電解液供給用貫通孔
６ｂ 負極電解液供給用貫通孔
７ａ 正極収容空間
７ｂ 負極収容空間
８ａ 第１正極供給分散部
８ｂ 第１負極供給分散部
９ａ 第１正極スリット
９ｂ 第１負極スリット
１０ａ 正極側供給用貫通孔
１０ｂ 負極側供給用貫通孔
１１ａ 第２正極供給分散部
１１ｂ 第２負極供給分散部
１２ａ 第２正極スリット
１２ｂ 第２負極スリット
１３ａ，１３ｂ，２０ａ，２０ｂ 流出口
１４ａ，１４ｂ，２１ａ，２１ｂ 流入口
１５ 双極板
１６ａ 正極電解液排出用貫通孔
１６ｂ 負極電解液排出用貫通孔
１８ａ 正極電解液排出用スリット
１８ｂ 負極電解液排出用スリット
１９ａ 正極側排出用貫通孔
１９ｂ 負極側排出用貫通孔
２４，２８ 電解液供給用の貫通孔
２５，２９ 電解液排出用の貫通孔
２６，２７，３０，３１，４８，４９ 貫通孔
３２ 収容空間用貫通孔
４０ａ 正極電解液供給用マニホールド
４０ｂ 負極電解液供給用マニホールド
４１ａ 正極電解液排出用マニホールド
４１ｂ 負極電解液排出用マニホールド
４２ａ 正極側供給用空間
４２ｂ 負極側供給用空間
４３ａ 正極側排出用空間
４３ｂ 負極側排出用空間
４４ 正極分液板
４５ パッキン
４６ 開口部
Ｌ 中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cell stack 2a Positive electrode cell frame 2b Negative electrode cell frame 3a, 3b Electrode 4 Ion exchange membrane 5 Packing 6a Positive electrode electrolyte supply through-hole 6b Negative electrode electrolyte supply through-hole 7a Positive electrode storage space 7b Negative electrode storage space 8a 1st Positive electrode supply dispersion unit 8b First negative electrode supply dispersion unit 9a First positive electrode slit 9b First negative electrode slit 10a Positive electrode side supply through hole 10b Negative electrode side supply through hole 11a Second positive electrode supply distribution unit 11b Second negative electrode supply distribution unit 12a Second positive electrode slit 12b Second negative electrode slit 13a, 13b, 20a, 20b Outlet port 14a, 14b, 21a, 21b Inlet port 15 Bipolar plate 16a Positive electrode electrolyte discharge through hole 16b Negative electrode electrolyte discharge through hole 18a Positive electrode electrolyte solution Discharge slit 18b Negative electrode electrolyte discharge slit 19a Positive electrode side discharge through hole 1 b Negative Electrode Side Discharge Through Hole 24, 28 Electrolyte Supply Through Hole 25, 29 Electrolyte Discharge Through Hole 26, 27, 30, 31, 48, 49 Through Hole 32 Housing Space Through Hole 40a Positive Electrolyte Solution Supply manifold 40b Negative electrolyte supply manifold 41a Positive electrolyte discharge manifold 41b Negative electrolyte discharge manifold 42a Positive supply space 42b Negative supply space 43a Positive discharge space 43b Negative discharge space 44 Positive Separating plate 45 Packing 46 Opening L Center axis
Claims (7)
前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の供給用マニホールドと、
前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の排出用マニホールドと、を有するとともに、
前記複数のセルはそれぞれ、
イオン交換性を有するイオン交換膜と、
前記イオン交換膜を間に挟んで配置された、電極が嵌まり込む収容空間を有する正極用および負極用のセルフレームと、
を含み、
前記イオン交換膜と、前記正極用および負極用の少なくとも一方のセルフレームとにそれぞれ形成された貫通孔が連通して構成された、正極用および負極用の電解液の供給用空間と、
前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用の供給用マニホールドとをそれぞれ連通する第１供給分散部と、
前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２供給分散部と、
を具備することを特徴とするフロー電池のセルスタック。 A plurality of cells stacked in the same direction in the thickness direction;
A positive electrode and negative electrode electrolyte supply manifold extending in the stacking direction of the plurality of cells;
And having a positive electrode and a negative electrode electrolyte discharge manifold extending in the stacking direction of the plurality of cells,
Each of the plurality of cells is
An ion exchange membrane having ion exchange properties;
A cell frame for a positive electrode and a negative electrode, each of which is disposed with the ion exchange membrane interposed therebetween and has a housing space into which an electrode is fitted;
Including
A space for supplying electrolyte for positive electrode and negative electrode, wherein through holes formed in the ion exchange membrane and at least one of the cell frames for positive electrode and negative electrode are in communication with each other;
A first supply dispersion unit that communicates the positive and negative supply spaces with the positive and negative supply manifolds, respectively;
A second supply dispersion section that communicates between the positive and negative supply spaces and the positive and negative cell frame housing spaces, respectively.
A cell stack of a flow battery characterized by comprising:
前記正極用のセルフレームと前記イオン交換膜との間、および前記負極用のセルフレームと前記イオン交換膜との間に配設された一対のパッキンを含み、
前記一対のパッキンは、前記正極用および負極用の供給用空間を形成するための貫通孔をそれぞれ有する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のセルスタック。 Each of the plurality of cells is
A pair of packings disposed between the cell frame for the positive electrode and the ion exchange membrane, and between the cell frame for the negative electrode and the ion exchange membrane;
The cell stack of the flow battery according to claim 1 or 2, wherein the pair of packings each have a through hole for forming a supply space for the positive electrode and the negative electrode.
前記一対のパッキンにはそれぞれ、正極用および負極用の第２供給用貫通孔と、正極用および負極用の第２排出用貫通孔と、さらに前記電極が部分的に嵌まり込む収容空間と、が設けられ、
前記イオン交換膜には、正極用および負極用の第３供給用貫通孔と、正極用および負極用の第３排出用貫通孔と、が設けられ、
前記各セルフレームの前記第１供給用貫通孔と、前記各パッキンの前記第２供給用貫通孔と、前記イオン交換膜の前記第３供給用貫通孔とが連通して前記セルの積層方向に貫通する、前記正極用および負極用の供給用マニホールドを構成しており、
前記各セルフレームの前記第１排出用貫通孔と、前記各パッキンの前記第２排出用貫通孔と、前記イオン交換膜の前記第３排出用貫通孔とが連通して前記セルの積層方向に貫通する、前記正極用および負極用の排出用マニホールドを構成している、
ことを特徴とする請求項３に記載のフロー電池のセルスタック。 Each of the positive electrode and negative electrode cell frames is provided with a first supply through hole for positive electrode and negative electrode, and a first discharge through hole for positive electrode and negative electrode,
Each of the pair of packings includes a second supply through hole for positive electrode and a negative electrode, a second discharge through hole for positive electrode and a negative electrode, and an accommodation space into which the electrode is partially fitted, Is provided,
The ion exchange membrane is provided with a third supply through hole for positive electrode and negative electrode, and a third discharge through hole for positive electrode and negative electrode,
The first supply through hole of each cell frame, the second supply through hole of each packing, and the third supply through hole of the ion exchange membrane communicate with each other in the cell stacking direction. It constitutes a supply manifold for the positive electrode and the negative electrode that penetrates,
The first discharge through hole of each cell frame, the second discharge through hole of each packing, and the third discharge through hole of the ion exchange membrane communicate with each other in the cell stacking direction. Constituting a discharge manifold for the positive electrode and the negative electrode that penetrates,
The cell stack of the flow battery according to claim 3.
前記正極用および負極用の排出用空間と前記正極用および負極用の排出用マニホールドとをそれぞれ連通する第１排出分散部と、
前記正極用および負極用の排出用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２排出分散部とを具備す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のセルスタック。 A space for discharging the electrolyte solution for the positive electrode and the negative electrode, wherein the through holes formed in the ion exchange membrane and at least one of the cell frames for the positive electrode and the negative electrode communicate with each other; and
A first discharge dispersion portion that communicates the positive and negative discharge spaces with the positive and negative discharge manifolds, respectively;
6. The second discharge dispersion portion that communicates between the positive electrode and negative electrode discharge spaces and the positive and negative cell frame housing spaces, respectively. A cell stack of the flow battery according to any one of the above.
前記正極用の電解液の供給用マニホールドと前記正極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された正極電解液用タンクと、
前記負極用の電解液の供給用マニホールドと前記負極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された負極電解液用タンクとを具備することを特徴とするフロー電池。 The cell stack of the flow battery according to any one of claims 1 to 6,
A positive electrode electrolyte tank to which a positive electrode electrolyte supply manifold and a positive electrode electrolyte discharge manifold are connected;
A flow battery comprising: a negative electrode electrolyte tank connected to a negative electrode electrolyte supply manifold and a negative electrode electrolyte discharge manifold.
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