JP2021036491A - Redox flow battery system, and method for operating redox flow battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、レドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池システムの運転方法に関する。 The present disclosure relates to a redox flow battery system and a method of operating the redox flow battery system.
特許文献1のレドックスフロー電池は、セルと、電解液タンクと、配管と、温風を送風する手段とを備える。配管は、セルと電解液タンクとを接続し、電解液タンクからセルに電解液を流通する。温風を送風する手段は、配管の外部から配管の少なくとも一部に温風を送風する。温風によって温められた電解液が電池セルに供給される。その他、レドックスフロー電池を開示するものとして、特許文献2がある。
The redox flow battery of
上述のレドックスフロー電池は、タンク内の電解液の温度によっては、電解液が所定の温度に達することなく電池セルに供給されるおそれがある。その場合、電解液の粘度が高いので、圧力損失が高くなる。それにより、充放電反応が抑制されたりすることで電池効率が低下し、電池性能が低下する。 In the above-mentioned redox flow battery, depending on the temperature of the electrolytic solution in the tank, the electrolytic solution may be supplied to the battery cell without reaching a predetermined temperature. In that case, since the viscosity of the electrolytic solution is high, the pressure loss becomes high. As a result, the charge / discharge reaction is suppressed, so that the battery efficiency is lowered and the battery performance is lowered.
そこで、本開示は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できるレドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池システムの運転方法を提供することを目的の一つとする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a redox flow battery system capable of efficiently heating an electrolytic solution and supplying an electrolytic solution having reached a predetermined temperature to a battery cell, and a method of operating the redox flow battery system. Let it be one.
本開示に係るレドックスフロー電池システムは、
電解液を貯留するタンクと、
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備える。
The redox flow battery system according to the present disclosure is
A tank for storing electrolyte and
Battery cell and
A distribution mechanism for circulating the electrolytic solution between the tank and the battery cell is provided.
The distribution mechanism
The outbound route for supplying the electrolytic solution in the tank to the battery cell, and
A return path for discharging the electrolytic solution from the battery cell to the tank, and
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolyte in the tank.
The distribution mechanism
A bypass path that connects the outward path and the return path, or the outward path and the tank, and bypasses the battery cell.
It is provided with a switching structure for switching between distribution of the electrolytic solution to the battery cell and distribution to the bypass path.
本開示に係るレドックスフロー電池システムの運転方法は、
電解液が貯留されたタンクと電池セルとの間で前記電解液を循環させるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる。
The operation method of the redox flow battery system according to the present disclosure is described.
A method of operating a redox flow battery system that circulates the electrolytic solution between a tank in which the electrolytic solution is stored and a battery cell.
When the temperature of the electrolytic solution in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolytic solution is circulated from the outward path to the return path of the battery cell or from the outward path to the tank.
本開示に係るレドックスフロー電池システム及び本開示に係るレドックスフロー電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。 In the operation method of the redox flow battery system according to the present disclosure and the redox flow battery system according to the present disclosure, the electrolytic solution can be efficiently heated and the electrolytic solution reaching a predetermined temperature can be supplied to the battery cell.
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
<< Explanation of Embodiments of the present disclosure >>
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の一態様に係るレドックスフロー電池システムは、
電解液を貯留するタンクと、
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備える。
(1) The redox flow battery system according to one aspect of the present disclosure is
A tank for storing electrolyte and
Battery cell and
A distribution mechanism for circulating the electrolytic solution between the tank and the battery cell is provided.
The distribution mechanism
The outbound route for supplying the electrolytic solution in the tank to the battery cell, and
A return path for discharging the electrolytic solution from the battery cell to the tank, and
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolyte in the tank.
The distribution mechanism
A bypass path that connects the outward path and the return path, or the outward path and the tank, and bypasses the battery cell.
It is provided with a switching structure for switching between distribution of the electrolytic solution to the battery cell and distribution to the bypass path.
上記レドックスフロー電池システムは、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。以下の説明では、レドックスフロー電池システムをRF電池システムと称することがある。 The redox flow battery system can efficiently heat the electrolytic solution and supply the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature to the battery cell. In the following description, the redox flow battery system may be referred to as an RF battery system.
電解液を効率的に温められる理由は、次の通りである。上記RF電池システムは、流通機構がバイパス路と切替構造とを有することで、電解液の電池セルへの流通と電解液のバイパス路への流通とを切り替えられる。即ち、上記RF電池システムは、バイパス路を介することで、電解液を電池セルに供給させることなくタンクに排出できる。電解液は、ポンプの駆動によりポンプの回転子やバイパス路の内面と摩擦されることで温度上昇が生じる。電解液がバイパス路を流通する流通経路の長さは、電解液が電池セルを流通する流通経路に比較して短い。そのため、バイパス路を介することで、ポンプの駆動によって温められた電解液をタンクに素早く戻すことができる。よって、流通経路の途中で電解液の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液は、温度がほとんど低下することなく、タンク内に戻されてタンク内の電解液と混合される。 The reason why the electrolytic solution can be heated efficiently is as follows. In the RF battery system, the distribution mechanism has a bypass path and a switching structure, so that the distribution of the electrolytic solution to the battery cell and the distribution of the electrolytic solution to the bypass path can be switched. That is, the RF battery system can be discharged to the tank through the bypass path without supplying the electrolytic solution to the battery cell. The temperature of the electrolytic solution rises because it is rubbed against the rotor of the pump and the inner surface of the bypass path by driving the pump. The length of the distribution path through which the electrolytic solution flows through the bypass path is shorter than the length of the distribution path through which the electrolytic solution flows through the battery cell. Therefore, the electrolytic solution warmed by the drive of the pump can be quickly returned to the tank through the bypass path. Therefore, the temperature of the electrolytic solution is unlikely to drop in the middle of the distribution channel. That is, the warmed electrolytic solution is returned to the tank and mixed with the electrolytic solution in the tank with almost no decrease in temperature.
所定の温度に達した電解液を供給できる理由は、次の通りである。上記RF電池システムは、上述したように、バイパス路を介することでポンプの駆動によって温められた電解液を電池セルに供給することなくタンクへ戻すことができる。そのため、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できる。換言すれば、上記RF電池システムは、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。よって、上記RF電池システムは、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。 The reason why the electrolytic solution having reached a predetermined temperature can be supplied is as follows. As described above, the RF battery system can return the electrolytic solution warmed by the drive of the pump to the tank without supplying the battery cell via the bypass path. Therefore, it is possible to suppress the supply of the electrolytic solution before reaching a predetermined temperature to the battery cell. In other words, in the RF battery system, the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature is circulated to the battery cell. Therefore, the RF battery system can promote the charge / discharge reaction and improve the battery efficiency, so that the battery performance can be improved.
(2)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流における前記バイパス路の最高位置よりも高い部分とを有することが挙げられる。
(2) As a form of the above RF battery system,
The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
It is mentioned that it has a portion higher than the highest position of the bypass path downstream of the outward path than the connection point between the outward path and the bypass path.
上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。往路がその下流にバイパス路の最高位置よりも高い部分を有することで、往路の揚程がバイパス路よりも大きい。そのため、第一バルブによりバイパス路を開通させると、電解液が往路の下流へ流れ難くなり、バイパス路へ流れ易くできる。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the electrolytic solution can be circulated to the bypass path by opening the bypass path by the first valve. The head of the outbound route is larger than that of the bypass route because the outward route has a portion higher than the highest position of the bypass route downstream thereof. Therefore, when the bypass path is opened by the first valve, it becomes difficult for the electrolytic solution to flow downstream of the outward path, and it can be easily flowed to the bypass path. Further, in the above configuration, the electrolytic solution can be supplied to the battery cell by closing the bypass path by the first valve.
(3)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流を開閉する第二バルブとを有することが挙げられる。
(3) As a form of the above RF battery system,
The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
It is mentioned that it has a second valve that opens and closes the downstream side of the outward path from the connection point between the outward path and the bypass path.
上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させ、第二バルブにより往路の下流を閉鎖させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させ、第二バルブにより往路の下流を開通させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the bypass path is opened by the first valve, and the downstream of the outward path is closed by the second valve, so that the electrolytic solution can be circulated to the bypass path. Further, in the above configuration, the electrolytic solution can be supplied to the battery cell by closing the bypass path by the first valve and opening the downstream of the outward path by the second valve.
(4)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記バイパス路における内部空間の断面積が前記往路における内部空間の断面積よりも大きい部分とを有することが挙げられる。
(4) As a form of the above RF battery system,
The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
It can be mentioned that the cross-sectional area of the internal space in the bypass path has a portion larger than the cross-sectional area of the internal space in the outward path.
上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。バイパス路が往路よりも内部空間の断面積の大きい部分を有することで、第一バルブによりバイパス路を開通させると、電解液がバイパス路へ流れ易くなるからである。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the electrolytic solution can be circulated to the bypass path by opening the bypass path by the first valve. This is because the bypass path has a portion having a larger cross-sectional area in the internal space than the outward path, so that when the bypass path is opened by the first valve, the electrolytic solution easily flows to the bypass path. Further, in the above configuration, the electrolytic solution can be supplied to the battery cell by closing the bypass path by the first valve.
(5)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、前記往路と前記バイパス路との接続箇所に取り付けられる切替弁を有することが挙げられる。
(5) As a form of the above RF battery system,
The switching structure may include a switching valve attached to a connection point between the outward path and the bypass path.
上記の構成は、切替弁によりバイパス路を開通させ、往路の下流を閉鎖させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。また、上記の構成は、切替弁によりバイパス路を閉鎖させ、往路の下流を開通させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the bypass path is opened by the switching valve and the downstream of the outward path is closed, so that the electrolytic solution can be circulated to the bypass path. Further, in the above configuration, the electrolytic solution can be supplied to the battery cell by closing the bypass path by the switching valve and opening the downstream path of the outward path.
(6)上記RF電池システムの一形態として、
前記タンク内の電解液の温度を検知する液温検知部と、
前記液温検知部の検知結果に基づき、前記ポンプの動作と前記切替構造の切り替え動作とを制御する運転制御部とを備えることが挙げられる。
(6) As a form of the above RF battery system,
A liquid temperature detection unit that detects the temperature of the electrolytic solution in the tank, and
An operation control unit that controls the operation of the pump and the switching operation of the switching structure based on the detection result of the liquid temperature detecting unit can be mentioned.
上記の構成は、電解液の温度に応じて、電解液の電池セルへの流通とバイパス路への流通とを切り替えられるため、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できて、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。 In the above configuration, the distribution of the electrolytic solution to the battery cell and the distribution to the bypass path can be switched according to the temperature of the electrolytic solution, so that the electrolytic solution before reaching a predetermined temperature is supplied to the battery cell. Can be suppressed, and the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature can be circulated to the battery cell.
(7)本開示の一態様に係るRF電池システムの運転方法は、
電解液が貯留されたタンクと電池セルとの間で前記電解液を循環させるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる。
(7) The operation method of the RF battery system according to one aspect of the present disclosure is as follows.
A method of operating a redox flow battery system that circulates the electrolytic solution between a tank in which the electrolytic solution is stored and a battery cell.
When the temperature of the electrolytic solution in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolytic solution is circulated from the outward path to the return path of the battery cell or from the outward path to the tank.
上記RF電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。電池セルをバイパスさせることで、ポンプの駆動によって温められた電解液がタンクに素早く戻される。そのため、流通経路の途中で電解液の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液は、温度がほとんど低下することなく、タンク内に戻されてタンク内の電解液と混合される。よって、上記RF電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められる。また、上記RF電池システムの運転方法は、電池セルをバイパスさせられることで、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できる。換言すれば、上記RF電池システムの運転方法は、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。よって、上記RF電池システムの運転方法は、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。 In the above-mentioned operation method of the RF battery system, the electrolytic solution can be efficiently heated and the electrolytic solution having reached a predetermined temperature can be supplied to the battery cell. By bypassing the battery cells, the electrolyte warmed by the drive of the pump is quickly returned to the tank. Therefore, the temperature of the electrolytic solution is unlikely to drop in the middle of the distribution channel. That is, the warmed electrolytic solution is returned to the tank and mixed with the electrolytic solution in the tank with almost no decrease in temperature. Therefore, the operation method of the RF battery system can efficiently heat the electrolytic solution. Further, in the operation method of the RF battery system, by bypassing the battery cell, it is possible to suppress the supply of the electrolytic solution before reaching a predetermined temperature to the battery cell. In other words, in the operation method of the RF battery system, the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature is circulated to the battery cell. Therefore, the operation method of the RF battery system can promote the charge / discharge reaction and improve the battery efficiency, so that the battery performance can be improved.
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
<< Details of Embodiments of the present disclosure >>
Details of the embodiments of the present disclosure will be described below. The same reference numerals in the figures indicate the same names.
《実施形態1》
〔RF電池システム〕
図1を参照して、実施形態1のRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、タンク3と、電池セル10と、流通機構5とを備える。タンク3は、電解液4を貯留する。流通機構5は、タンク3と電池セル10との間で電解液4を循環させる。この流通機構5は、往路51と、復路52と、ポンプ54とを有する。往路51は、タンク3内の電解液4を電池セル10に供給する。復路52は、電池セル10からタンク3に電解液4を排出する。ポンプ54は、タンク3内の電解液4を圧送する。RF電池システム1の特徴の一つは、流通機構5がバイパス路53と特定の切替構造55とを有する点にある。バイパス路53は、往路51と復路52又はタンク3とを繋いで電池セル10をバイパスする。切替構造55は、電解液4の電池セル10への流通とバイパス路53への流通とを切り替える。以下の説明は、RF電池システム1の概要、RF電池システム1の各構成の詳細、RF電池システムの運転方法の順に行う。
<<
[RF battery system]
The
[RF電池システムの概要]
RF電池システム1は、代表的には、交流/直流変換器100と変電設備120とを介して発電部110と負荷130との間に接続される(図1)。RF電池システム1は、発電部110で発電した電力を充電して蓄え、蓄えた電力を放電して負荷130に供給する。発電部110としては、例えば、太陽光発電装置や風力発電装置、その他一般の発電所などが挙げられる。負荷130としては、例えば、電力の需要家などが挙げられる。RF電池システム1は、電解液4を正極電解液と負極電解液とに使用する。電解液4は、酸化還元により価数が変化する金属イオンを活物質として含有する。RF電池システム1の充放電は、正極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位と負極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位との差を利用して行われる。金属イオンとしては、例えば、バナジウムイオン、チタンイオン、マンガンイオンなどが挙げられる。電解液4の溶媒としては、例えば、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸からなる群より選択される1種以上の酸又は酸塩を含む水溶液が挙げられる。RF電池システム1は、例えば、負荷平準化の用途、瞬低補償や非常用電源などの用途、大量導入が進められている太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの出力平滑化の用途などに利用される。
[Overview of RF battery system]
The
[タンク]
タンク3は、電池セル10に流通される電解液4を貯留する(図1)。図1は、正極用のタンク3のみを示す。また、図1は、電解液4の流通方向を白抜き矢印で示す。これらの点は、後述する図2から図5でも同様である。図1は、負極用のタンクを省略している。負極用のタンクの構成は、正極用のタンク3と同様とすることができる。タンク3の大きさは、電池容量に応じて適宜選択できる。
[tank]
The
[電池セル]
電池セル10は、水素イオンを透過させる隔膜で正極セルと負極セルとに分離されている。隔膜と正極セルと負極セルの図示は省略する。正極セルには、正極電極が内蔵されている。正極セルには、後述の流通機構5により上述のタンク3から正極電解液が流通される。負極セルには、負極電極が内蔵されている。負極セルには、流通機構5により負極用のタンクから負極電解液が流通される。電池セル10の設置箇所は、本形態ではタンク3、往路51、及びバイパス路53の最高位置よりも高い位置である。そのため、充放電を行う運転時から充放電を行わない待機時に動作を移行したとき、電池セル10とタンク3との高低差を利用して電池セル10内に溜まった電解液4が往路51を通してタンク3に戻され易い。電池セル10は、公知のものを利用できる。電池セル10は、通常、セルスタック20と呼ばれる構造体の内部に形成される。
[Battery cell]
The
[セルスタック]
セルスタック20は、サブスタックと呼ばれる積層体と、積層体をその両側から挟み込む2枚のエンドプレートと、両エンドプレートを締め付ける締付機構とで構成されている。積層体とエンドプレートと締付機構の図示は省略する。サブスタックの数は、単数でもよいし複数でもよい。サブスタックは、セルフレーム、正極電極、隔膜、及び負極電極を、この順番で複数積層した積層体と、その積層体の両端に配置される給排板とを有する。セルフレームは、双極板と双極板の外周縁部を囲む枠体とを有する。隣接するセルフレームの双極板の間に一つの電池セル10が形成される。双極板を挟んで表裏に、隣り合う電池セル10の正極電極と負極電極とが配置される。即ち、双極板を挟んで表裏に、隣り合う電池セル10の正極セルと負極セルとが形成される。セルフレームの枠体は、電池セル10の内部に電解液4を供給する給液マニホールド及び給液スリットと、電池セル10の外部に電解液4を排出する排液マニホールド、及び排液スリットとを有する。各枠体間には、環状のシール溝にOリングや平パッキンなどの環状のシール部材が配置され、電池セル10からの電解液4の漏洩を抑制している。セルスタック20は、公知のものを利用できる。
[Cell stack]
The
[流通機構]
流通機構5は、タンク3と電池セル10との間で電解液4を循環させる。流通機構5は、往路51と復路52とバイパス路53とポンプ54と切替構造55とを有する。図1は、正極用の流通機構5のみを示す。負極用の流通機構の図示は、図1では省略する。負極用の流通機構の構成は、正極用の流通機構5と同様とすることができる。
[Distribution mechanism]
The
(往路・復路)
往路51は、タンク3内の電解液4をタンク3から電池セル10に供給する。往路51の上流は、タンク3内の電解液4中に開口する。往路51の下流は、セルスタック20に繋がる。往路51の途中には、後述するバイパス路53の一端が接続されている。往路51は、往路51とバイパス路53との接続箇所510よりも上流側の第一流路511と、接続箇所510よりも下流側の第二流路512とを有する。この第一流路511と第二流路512とは連通している。
(Outward / Inbound)
The
復路52は、電池セル10からタンク3に電解液4を排出する。復路52の上流は、セルスタック20に繋がる。本例では、復路52の下流は、タンク3内の気相に開口する。復路52の途中には、後述するバイパス路53の他端が接続されている。
The
往路51及び復路52は、タンク3の上方に引き出されている。即ち、往路51及び復路52のタンク3から露出する全ての部分は、タンク3の上方に位置する。
The
往路51及び復路52は、例えば、樹脂管や被覆管で構成できる。樹脂管の材質は、例えば、ポリ塩化ビニルが挙げられる。被覆管は、金属製の管状部材と、その管状部材のうち電解液4との接触箇所を覆うコーティング層とを備える。管状部材は、例えば、ステンレス鋼管が利用できる。コーティング層の材料は、電解液4と反応せず、電解液4に対する耐性に優れる樹脂やゴムが挙げられる。樹脂としては、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などが挙げられる。
The
往路51及び復路52の内部空間の断面積は、互いに同一である。往路51の内部空間の断面積は、往路51の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。同様に、復路52の内部空間の断面積は、復路52の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。往路51の長手方向と復路52の長手方向とは、電解液4の流通方向をいう。
The cross-sectional areas of the internal spaces of the
(バイパス路)
バイパス路53は、往路51の途中と復路52の途中、又は往路51の途中とタンク3とを繋いで電池セル10をバイパスする。本形態では、バイパス路53は、往路51の途中と復路52の途中とを繋ぐ。往路51の途中とタンク3とを繋ぐ形態は、実施形態5で説明する。バイパス路53は、往路51を流れる電解液4を電池セル10に流通させず、往路51の途中の接続箇所510から復路52の途中に流通させる。即ち、バイパス路53を流通する電解液4は、電池セル10を通らずタンク3に排出される。バイパス路53は、その長手方向の全長にわたってタンク3の上方に配置されている。バイパス路53は、往路51と同様の樹脂管や被覆管で構成できる。
(Bypass)
The
バイパス路53の内部空間の断面積は、本形態では往路51の内部空間の断面積と同一である。なお、バイパス路53の内部空間の断面積は、後述する実施形態3で説明するように、往路51の内部空間の断面積よりも大きくてもよい。バイパス路53の内部空間の断面積は、往路51などと同様、バイパス路53の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。バイパス路53の長手方向は、電解液4の流通方向をいう。
The cross-sectional area of the internal space of the
(ポンプ)
ポンプ54は、タンク3内の電解液4を圧送する。ポンプ54の設置箇所は、本例では往路51の第一流路511の途中である。即ち、ポンプ54の設置箇所は、接続箇所510よりも上流である。ポンプ54の種類は、適宜選択でき、例えば自吸式ポンプが挙げられる。ポンプ54は、後述する制御機構6のポンプ制御部651により制御される。
(pump)
The
(切替構造)
切替構造55は、電解液4の電池セル10への流通とバイパス路53への流通とを切り替える。切替構造55は、例えば本形態や後述する実施形態2、3、5のように、複数の部材で構成されていてもよい。また、切替構造55は、例えば後述する実施形態4のように、単数の部材で構成されていてもよい。切替構造55を複数の部材で構成する本形態では、切替構造55は第一バルブ551と往路51の第二流路512の少なくとも一部とで構成している。また、実施形態2では、切替構造55は第一バルブ551と第二バルブ552とで構成している(図2)。更に、実施形態3では、切替構造55は第一バルブ551とバイパス路53の少なくとも一部とで構成している(図3)。そして、実施形態5では、切替構造55は実施形態1の切替構造55と同じである。一方、切替構造55を単数の部材で構成する実施形態4では、切替構造55は切替弁553で構成されている(図4)。
(Switching structure)
The switching
〈第一バルブ〉
第一バルブ551は、バイパス路53を開閉する。第一バルブ551によりバイパス路53が開通すると、バイパス路53への電解液4の流通が可能になる。第一バルブ551によりバイパス路53が閉鎖すると、バイパス路53への電解液4の流通が防止される。第一バルブ551によるバイパス路53の閉鎖が、往路51の第二流路512から電池セル10への電解液4の流通を可能にする。第一バルブ551の設置箇所は、バイパス路53の途中である。第一バルブ551の種類は、適宜選択できる。第一バルブ551の種類は、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、ダイヤフラムバルブなどが挙げられる。第一バルブ551は、後述する制御機構6のバルブ制御部652により制御される。
<First valve>
The
〈第二流路〉
第二流路512は、高位置部513を有する。高位置部513は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分である。即ち、第二流路512の少なくとも一部は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置されている。そのため、第二流路512の揚程がバイパス路53よりも大きい。よって、第一バルブ551によりバイパス路53が開通すると、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分によって第二流路512への電解液4の流通が規制される。この電解液4の流通の規制が、バイパス路53への電解液4の流通を可能にする。第二流路512やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。
<Second flow path>
The
第二流路512は、高位置部513を有していれば、更に、低位置部や基準位置部514を有していてもよい。低位置部は、バイパス路53の最高位置よりも低い位置に配置される部分である。基準位置部514は、バイパス路53の最高位置と同じ位置に配置される部分である。即ち、第二流路512の一部がバイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置され、第二流路512の他部がバイパス路53の最高位置よりも低い位置や最高位置と同じ位置に配置されていてもよい。勿論、第二流路512は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分のみで構成されていてもよい。即ち、第二流路512の全てがバイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置されていてもよい。
The
本形態の第二流路512は、高位置部513と、基準位置部514とを有する。高位置部513は、第二流路512における電池セル10側に設けられている。基準位置部514は、第二流路512における第一流路511側に設けられている。高位置部513が電池セル10側に設けられ、基準位置部514が第一流路511側に設けられていることで、運転時から待機時に動作を移行したとき、第二流路512を介して電池セル10内に溜まった電解液4を抜き易い。
The
なお、本形態のRF電池システム1の切替構造55は、更に、後述する実施形態2で説明する第二バルブ552(図2)を有することが好ましい。その理由は、電解液4をバイパス路53に流通させる際、電解液4の電池セル10への流通を確実に防止できるからである。
The switching
[制御機構]
制御機構6は、電解液4の温度に基づき、電解液4の電池セル10への流通と、電解液4のバイパス路53への流通とを制御する。本形態の制御機構6は、液温検知部61と、運転制御部65とを有する。
[Control mechanism]
The
(液温検知部)
液温検知部61は、タンク3内の電解液4の温度を検知する。液温検知部61は、例えば、液温を直接測定できる液温センサが利用できる。
(Liquid temperature detector)
The liquid
(運転制御部)
運転制御部65は、切替構造55による電解液4の電池セル10への流通と電解液4のバイパス路53への流通との切替を制御する。本形態では、運転制御部65は、ポンプ制御部651とバルブ制御部652とを有する。運転制御部65は、例えば、プロセッサを含むコンピュータなどが利用できる。
(Operation control unit)
The
〈ポンプ制御部〉
ポンプ制御部651は、液温検知部61の検知結果に基づき、ポンプ54の動作を制御する。ポンプ制御部651は、ポンプ54を駆動させたり停止させたりする。また、ポンプ制御部651は、ポンプ54の出力を調整する。
<Pump control unit>
The
〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液温検知部61の検知結果に基づき、第一バルブ551の動作を制御する。即ち、バルブ制御部652は、第一バルブ551を開閉させる。
<Valve control unit>
The
〔RF電池システムの運転方法〕
本形態に係るRF電池システムの運転方法は、次の通りである。液温検知部61がタンク3内の電解液4の温度を検知する。検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を開く。この制御により、バイパス路53が開通する。電解液4の所定の温度は、例えば、30℃以上45℃以下が挙げられる。ポンプ制御部651は、ポンプ54を所定の出力で動作させる。電解液4をバイパス路53に流通させて温める加温運転時のポンプ54の出力は、適宜選択できる。加温運転時のポンプ54の出力を大きくすれば、電解液4の温度が素早く高くなり易い。加温運転時のポンプ54の出力を小さくすれば、電解液4の温度を温める際の消費電力が小さくなる。加温運転時のポンプ54の出力は、電解液4を電池セル10に流通させる通常運転時のポンプ54の出力に比較して小さくできる。電池セル10のように電解液4の流通抵抗体となる部材が存在しないからである。加温運転時のポンプ54の出力は、例えば、通常運転時のポンプ54の出力の1/2倍以下とすることができ、更に1/3倍以下とすることができる。加温運転時のポンプ54の出力は、電解液4を温める点から、例えば通常運転時のポンプ54の出力の1/5倍以上が挙げられる。運転制御部65は、バルブ制御部652やポンプ制御部651の制御前に、交流/直流変換器100をオフにしておくとよい。
[How to operate the RF battery system]
The operation method of the RF battery system according to this embodiment is as follows. The liquid
一方、検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は、第一バルブ551を閉じる。この制御によりバイパス路53が閉鎖される。ポンプ制御部651は、ポンプ54を所定の出力で動作させる。通常運転時のポンプ54の出力は、通常、加温運転時のポンプ54の出力よりも大きい。電池セル10のように電解液4の流通抵抗体となる部材に電解液4を流通させる必要があるためである。加温運転時から通常運転時への動作移行の際、ポンプ制御部651によるポンプ54の制御は、ポンプ54を一旦停止させた後に行ってもよいし、ポンプ54を一旦停止させることなく行ってもよい。運転制御部65は、バルブ制御部652やポンプ制御部651の制御前に、交流/直流変換器100をオンにしておくとよい。
On the other hand, when the temperature of the
検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満か以上かに関わらず、バルブ制御部652とポンプ制御部651の制御順序は、同時であってもよいし異なっていてもよい。制御順序が異なる場合、どちらを先にやってもよいが、第一バルブ551の開閉時にはポンプ54は停止していることが好ましい。その理由は、第一バルブ551の開閉を容易に行うためである。
Regardless of whether the temperature of the
〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、往路51がバイパス路53の最高位置よりも高い高位置部513を有する。そのため、第一バルブ551によりバイパス路53を開通させると、電解液4が往路51の第二流路512へ流れ難くなってバイパス路53へ流れ易くなる。電解液4がバイパス路53を流通する流通経路の長さは、電解液4が電池セル10を流通する流通経路に比較して短い。そのため、バイパス路53を介することで、ポンプ54の駆動によって温められた電解液4をタンク3に素早く戻すことができる。よって、流通経路の途中で電解液4の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液4は、温度がほとんど低下することなく、タンク3内に戻されてタンク3内の電解液4と混合される。従って、本形態のRF電池システム1は、タンク3内の電解液4を効率的に温められる。
[Action effect]
The
また、本形態のRF電池システム1は、バイパス路53を介することで、ポンプ54の駆動によって温められた電解液4を電池セル10に供給することなくタンク3へ戻すことができる。そのため、所定の温度に達する前の電解液4が電池セル10に供給されることを抑制できる。換言すれば、本形態のRF電池システム1は、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に流通させられる。従って、本形態のRF電池システム1は、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。
Further, the
《実施形態2》
〔RF電池システム〕
図2を参照して、実施形態2に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、主に、切替構造55が第一バルブ551と第二バルブ552とで構成されている点が実施形態1と相違する。第一バルブ551は、実施形態1と同様である。以下の説明は、実施形態1との相違点を中心に行う。実施形態1と同様の構成の説明は省略する。図2は、説明の便宜上、交流/直流変換器100、発電部110、変電設備120、及び負荷130を省略している(いずれも図1参照)。これらの点は、後述する実施形態3から実施形態5(図3から図5)でも同様である。
<< Embodiment 2 >>
[RF battery system]
The
[流通機構]
(往路・バイパス路)
往路51とバイパス路53の最高位置は、本形態では互いに同じである。往路51やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。第二流路512とバイパス路53の最高位置とは、全長にわたって同一高さである。
[Distribution mechanism]
(Outward / Bypass)
The highest positions of the
(切替構造)
〈第二バルブ〉
第二バルブ552は、第二流路512を開閉する。第二バルブ552により第二流路512が開通すると、電池セル10への電解液4の流通が可能になる。第二バルブ552により第二流路512が閉鎖すると、第二流路512への電解液4の流通が防止される。第二バルブ552による第二流路512の閉鎖と第一バルブ551によるバイパス路53の開通とが、バイパス路53への電解液4の流通を可能にする。第二バルブ552の設置箇所は、第二流路512の途中である。第二バルブ552の種類は、第一バルブ551の種類と同様とすることができる。第二バルブ552は、バルブ制御部652により制御される。
(Switching structure)
<Second valve>
The
[制御機構]
(運転制御部)
〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液温検知部61の検知結果に基づき、第一バルブ551の動作と第二バルブ552の動作の両方を制御する。即ち、バルブ制御部652は、第一バルブ551の開閉と第二バルブ552の開閉とを行う。
[Control mechanism]
(Operation control unit)
<Valve control unit>
The
〔RF電池システムの運転方法〕
液温検知部61により検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を開く。また、バルブ制御部652は第二バルブ552を閉じる。この制御により、バイパス路53が開通する。また、第二流路512が閉鎖される。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度未満のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオフにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
[How to operate the RF battery system]
When the temperature of the
一方、検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を閉じる。また、バルブ制御部652は第二バルブ552を開く。この制御により、バイパス路53が閉鎖される。また、第二流路512が開通する。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度以上のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオンにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
On the other hand, when the temperature of the
検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満か以上かに関わらず、バルブ制御部652による第一バルブ551及び第二バルブ552の開閉順序は、同時であってもよいし異なっていてもよい。開閉順序が異なる場合、どちらを先に行ってもよい。
Regardless of whether the temperature of the
〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、切替構造55が第二バルブ552を有するため、加温運転時に電解液4が電池セル10に供給されることを確実に防止できる。
[Action effect]
Similar to the first embodiment, the
《実施形態3》
〔RF電池システム〕
図3を参照して、実施形態3に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、切替構造55が第一バルブ551とバイパス路53の少なくとも一部とで構成されている点が、実施形態1と相違する。第一バルブ551及びRF電池システムの運転方法は、実施形態1と同様である。
<<
[RF battery system]
The
[流通機構]
(往路)
往路51の最高位置は、本形態ではバイパス路53の最高位置と同じである。往路51やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。第二流路512とバイパス路53の最高位置は、全長にわたって同一高さである。
[Distribution mechanism]
(Outward)
The highest position of the
(切替構造)
〈バイパス路〉
バイパス路53は、大きい断面積部531を有する。大きい断面積部531は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積よりも大きい部分である。バイパス路53は、小さい断面積部を有していなければ、同じ断面積部を有していてもよい。小さい断面積部は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積よりも小さい部分である。同じ断面積部は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積と同じ部分である。バイパス路53が大きい断面積部531を有し、小さい断面積部を有していないことで、第一バルブ551によりバイパス路53が開通した際にバイパス路53に電解液4を流通させ易い。
(Switching structure)
<Bypass Road>
The
大きい断面積部531の内部空間の断面積は、例えば第二流路512の内部空間の断面積の2倍以上が好ましく、更に3倍以上が好ましく、特に4倍以上が好ましい。大きい断面積部531の内部空間の断面積は、例えば、第二流路512の内部空間の断面積の10倍以下が挙げられる。バイパス路53の全長に占める大きい断面積部531の割合は、大きいほどバイパス路53に電解液4を流通させ易い。バイパス路53の全長に占める大きい断面積部531の割合が100%、即ち、バイパス路53が全長にわたって大きい断面積部531で構成されていれば、バイパス路53に電解液4を特に流通させ易い。
The cross-sectional area of the internal space of the large
なお、本形態のRF電池システム1の切替構造55は、更に、実施形態2で説明した第二バルブ552(図2)を有することが好ましい。その理由は、電解液4をバイパス路53に流通させる際、電解液4の電池セル10への流通を確実に防止できるからである。
The switching
〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。
[Action effect]
Similar to the first embodiment, the
《実施形態4》
〔RF電池システム〕
図4を参照して、実施形態4に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、主に、切替構造55が切替弁553で構成されている点が、実施形態1と相違する。
<<
[RF battery system]
The
(切替構造)
〈切替弁〉
切替弁553は、往路51の第二流路512とバイパス路53の一方の開通と他方の閉鎖とを行う。即ち、切替弁553は、往路51の第一流路511から第二流路512への電解液4の流通と、往路51の第一流路511からバイパス路53への電解液4の流通とを切り替える。切替弁553の設置箇所は、往路51とバイパス路53との接続箇所510である。切替弁553の種類は、例えば、三方弁が挙げられる。
(Switching structure)
<Switching valve>
The switching
(運転制御部)
〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液量検知部の検知結果に基づき、切替弁553を動作させる。バルブ制御部652は、往路51の第二流路512とバイパス路53の一方を開通させて、他方を閉鎖させるように切替弁553を動作させる。
(Operation control unit)
<Valve control unit>
The
〔RF電池システムの運転方法〕
液温検知部61により検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は、バイパス路53を開通させて第二流路512を閉鎖するように、切替弁553を動作させる。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度未満のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオフにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
[How to operate the RF battery system]
When the temperature of the
一方、タンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は、第二流路512を開通させてバイパス路53を閉鎖するように、切替弁553を動作させる。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度以上のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオンにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
On the other hand, when the temperature of the
〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、切替構造55が切替弁553を有するため、加温運転時に電解液4が電池セル10に供給されることを確実に防止できる。
[Action effect]
Similar to the first embodiment, the
《実施形態5》
〔RF電池システム〕
図5を参照して、実施形態5に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、バイパス路53が復路52に繋がれることなく往路51の途中とタンク3とを繋ぐ点が、実施形態1と相違する。RF電池システムの運転方法は、実施形態1と同様である。
<<
[RF battery system]
The
(バイパス路)
バイパス路53は、往路51を流れる電解液4を電池セル10に流通させず、往路51の途中の接続箇所510からタンク3に流通させる。即ち、バイパス路53を流通する電解液4は、電池セル10と復路52とを通らず、タンク3に排出される。バイパス路53の上流は、タンク3の上方に配置されている。バイパス路53の下流は、タンク3内の気相に開口する。
(Bypass)
In the
〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、バイパス路53の下流を復路52の途中に繋ぐ場合に比較して、電解液4がバイパス路53を流通してタンク3に戻る流通経路を短くし易い。そのため、本形態のRF電池システム1は、流通経路の途中で電解液4の温度がより一層低下し難い。
[Action effect]
Similar to the first embodiment, the
《試験例》
試験例では、図1を参照して説明した実施形態1に係るRF電池システム1を用い、電解液4を電池セル10に流通させずバイパス路53に流通させて、タンク3内の電解液4の温度を測定した。即ち、試験例では、第一バルブ551を開いてバイパス路53を開通させ、ポンプ54により電解液4を圧送した。電解液4は、タンク3、往路51の第一流路511、バイパス路53、復路52、タンク3の順に流通させた。ポンプ54の動力は、4.1kWとした。
<< Test example >>
In the test example, the
電解液4の温度は、電解液4を流通し続けて、n時からn+24時まで24時間にわたって測定した。その結果を図6に示す。図6のグラフは、時間経過に対する電解液4の温度変化と外気温の変化とを示す。電解液4の温度変化は、実線で示す。外気温の変化は、破線で示す。図6の横軸は、時間(Hour)である。図6の縦軸は、温度(℃)である。
The temperature of the
図6に示すように、外気温は、24時間にわたって上昇と下降とを繰り返していた。外気温の最低温度と最高温度との差が10℃程度であった。このように外気温が大きく変化しているにもかかわらず、電解液4の温度は、24時間にわたって30.3℃以上31.2℃以下の範囲内に保つことができた。また、外気温の平均温度は、9.5℃であった。電解液4の平均温度は、30.8℃であった。電解液4の平均温度と外気の平均温度との温度差は、21.3℃であった。ポンプ54の動力/上記温度差で求められる上記温度差当たりの消費電力は、0.19kW/℃程度であった。
As shown in FIG. 6, the outside air temperature repeatedly increased and decreased for 24 hours. The difference between the minimum temperature and the maximum temperature of the outside air temperature was about 10 ° C. Despite the large change in the outside air temperature, the temperature of the
比較として、実施形態1に係るRF電池システム1において、電解液4を流通させることなくタンク3の底を外部からヒータで温めて、タンク3内の電解液4の温度を測定した。ヒータの動力は、4.9kWとした。
For comparison, in the
電解液4の温度は、ヒータでタンク3の底を温め続けて、n時からn+12時まで12時間にわたって測定した。その結果を図7に示す。図7のグラフは、図6と同様、時間経過に対する電解液4の温度変化と外気温の変化とを示す。電解液4の温度変化は、実線で示す。外気温の変化は、破線で示す。図7の横軸は、時間(Hour)である。図7の縦軸は、温度(℃)である。
The temperature of the
図7に示すように、外気温は、12時間にわたって12℃から15℃の範囲内でほとんど変化がなかった。このように外気温がほとんど変化していないにも関わらず、電解液4の温度は、12時間にわたって30℃以上にならず、26.4℃以上27.0℃以下の範囲内であった。また、外気温の平均温度は、13.1℃であった。電解液4の平均温度は、26.7℃であった。電解液4の平均温度と外気の平均温度との温度差は、13.6℃であった。ヒータの動力/上記温度差で求められる上記温度差当たりの消費電力は、0.36kW/℃程度であった。
As shown in FIG. 7, the outside air temperature hardly changed in the range of 12 ° C. to 15 ° C. over 12 hours. Although the outside air temperature hardly changed as described above, the temperature of the
電解液4をバイパス路53に流通させる場合の上記消費電力は、電解液4をヒータで温める場合の上記消費電力に対して47%程度低い。よって、電解液4をバイパス路53に流通させることで、電解液4をヒータで温める場合に比較して、省エネルギーで電解液4を温められることがわかった。即ち、電解液4をバイパス路53に流通させることは、電解液4をヒータで温める場合に比較して、電解液4を温めることに効率的であることがわかった。
The power consumption when the
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、切替構造は、第二流路の高位置部、バイパス路の大きい断面積部、及び第二バルブからなる群より選択される2つ以上と、第一バルブとで構成することもできる。また、切替構造は、第一バルブと、バイパス路の全長よりも長い往路の第二流路とで構成されていてもよい。 The present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. For example, the switching structure may be composed of two or more selected from the group consisting of a high position portion of the second flow path, a large cross-sectional area portion of the bypass path, and the first valve, and the first valve. Further, the switching structure may be composed of the first valve and the second flow path of the outward path longer than the total length of the bypass path.
1 RF電池システム
10 電池セル
20 セルスタック
3 タンク
4 電解液
5 流通機構
51 往路
510 接続箇所
511 第一流路
512 第二流路
513 高位置部
514 基準位置部
52 復路
53 バイパス路
531 大きい断面積部
54 ポンプ
55 切替構造
551 第一バルブ
552 第二バルブ
553 切替弁
6 制御機構
61 液温検知部
65 運転制御部
651 ポンプ制御部
652 バルブ制御部
100 交流/直流変換器
110 発電部
120 変電設備
130 負荷
1
Claims (7)
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備える、
レドックスフロー電池システム。 A tank for storing electrolyte and
Battery cell and
A distribution mechanism for circulating the electrolytic solution between the tank and the battery cell is provided.
The distribution mechanism
The outbound route for supplying the electrolytic solution in the tank to the battery cell, and
A return path for discharging the electrolytic solution from the battery cell to the tank, and
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolyte in the tank.
The distribution mechanism
A bypass path that connects the outward path and the return path, or the outward path and the tank, and bypasses the battery cell.
A switching structure for switching between distribution of the electrolytic solution to the battery cell and distribution to the bypass path is provided.
Redox flow battery system.
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流における前記バイパス路の最高位置よりも高い部分とを有する請求項1に記載のレドックスフロー電池システム。 The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
The redox flow battery system according to claim 1, wherein the redox flow battery system has a portion higher than the highest position of the bypass path downstream of the connection point between the outward path and the bypass path.
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流を開閉する第二バルブとを有する請求項1又は請求項2に記載のレドックスフロー電池システム。 The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
The redox flow battery system according to claim 1 or 2, further comprising a second valve that opens and closes downstream of the outward path from the connection point between the outward path and the bypass path.
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記バイパス路における内部空間の断面積が前記往路における内部空間の断面積よりも大きい部分とを有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システム。 The switching structure is
The first valve that opens and closes the bypass path,
The redox flow battery system according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional area of the internal space in the bypass path is larger than the cross-sectional area of the internal space in the outward path.
前記液温検知部の検知結果に基づき、前記ポンプの動作と前記切替構造の切り替え動作とを制御する運転制御部とを備える請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システム。 A liquid temperature detection unit that detects the temperature of the electrolytic solution in the tank, and
The redox flow battery according to any one of claims 1 to 5, further comprising an operation control unit that controls the operation of the pump and the switching operation of the switching structure based on the detection result of the liquid temperature detection unit. system.
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる、
レドックスフロー電池システムの運転方法。 A method of operating a redox flow battery system that circulates the electrolytic solution between a tank in which the electrolytic solution is stored and a battery cell.
When the temperature of the electrolytic solution in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolytic solution is circulated from the outward path to the return path of the battery cell or from the outward path to the tank.
How to operate the redox flow battery system.
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