JP2528100Y2 - 電解液流通型電池 - Google Patents

電解液流通型電池

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JP2528100Y2
JP2528100Y2 JP1991029598U JP2959891U JP2528100Y2 JP 2528100 Y2 JP2528100 Y2 JP 2528100Y2 JP 1991029598 U JP1991029598 U JP 1991029598U JP 2959891 U JP2959891 U JP 2959891U JP 2528100 Y2 JP2528100 Y2 JP 2528100Y2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、一般に電解液流通型
電池に関するものであり、より特定的には、電解液貯蔵
用タンクから電解液が外部へ漏洩しないように改良され
た電解液流通型電池に関する。
【0002】
【従来の技術】電気エネルギは、そのままの形態では貯
蔵が困難であるため、貯蔵可能なエネルギ形態に変換し
なければならない。他方、安定した電力供給を行なうに
は、電力需要に合わせて供給(すなわち発電)を行なう
必要がある。このため、電力会社は、常に最大需要に見
合った発電設備を建設し、需要に即応して発電を行なっ
ている。しかしながら、図2に電力需要曲線Aで示すよ
うに、昼間および夜間では、電力の需要に大きな差が存
在する。同様の現象は、週、月および季節間でも生じて
いる。
【0003】そこで、電力を効率よく貯蔵することが可
能であれば、オフピーク時余剰電力分(図2のXで示さ
れした部分に相当する)を貯蔵し、ピーク時にこれを放
出すれば図2のYで示した部分を賄うことができ、需要
の変動に対応することができ、常にほぼ一定の電力(図
2の破線Zに相当する量)のみを発電すればよいことに
なる。このようなロードレベリングを達成することがで
きれば、発電設備を軽減することが可能となり、かつエ
ネルギの節約ならびに石油等の燃料節減にも大きく寄与
することができる。
【0004】そこで、従来より種々の電力貯蔵法が提案
されている。たとえば揚水発電がすでに実施されている
が、揚水発電では設備が消費地から遠く隔たったところ
に設置されており、したがって送変電損失を伴なうこ
と、ならびに環境面での立地に制約があることなどの問
題がある。それゆえに、揚水発電に代わる新しい電力貯
蔵技術の開発が望まれているが、その1つとしてレドッ
クスフロー電池の開発が進められている。
【0005】図3は、すでに提案されているレドックス
フロー電池の一例を示す概略構成図である。このレドッ
クスフロー電池1は、セル2、正極液貯蔵用タンクおよ
び負極液貯蔵用タンク4を備え、2個のタンクを用いる
ため2タンク方式と呼ばれているものである。セル2内
は、たとえばイオン交換膜からなる隔膜5により仕切ら
れており、一方側が正極セル2a、他方側が負極セル2
bを構成する。正極セル2aおよび負極セル2b内に
は、それぞれ、電極として正極6および負極7が配置さ
れている。
【0006】図3に示したレドックスフロー電池1で
は、たとえば鉄イオン、クロムイオンのような原子価が
変化するイオンの水溶液をタンク3,4に貯蔵し、これ
をポンプP1 ,P2 で流通型電解セル2に送液し、酸化
還元反応により充放電を行なう。
【0007】たとえば、正極液としてFe3 +/Fe2
+塩酸溶液、負極液としてCr2 +/Cr3 +塩酸溶液
を用いると、各酸化還元系の両極6,7における電池反
応は、次式のようになり、起電力は約1Vである。
【0008】
【化1】
【0009】セル2の正極セル2aと正極液タンク3と
は、第1の導管11および第2の導管12により連結さ
れている。他方、負極液タンク4についても同様に、第
3の導管13および第4の導管14により連結されてい
る。正極液タンク3および負極液タンク4には、それぞ
れ、反応液として正極液および負極液が貯溜されてお
り、これらの電解液は、第1の導管11および第3の導
管13に設けられた反応液給送手段としてのポンプ
1 ,P2 によりセル2内に供給される。供給された正
極液および負極液は、正極セル2aおよび負極セル2b
内で反応し、反応の終了した液は、それぞれ、第2の導
管12および第4の導管14を経て正極液貯蔵用タンク
3および負極液貯蔵用タンク4内に戻される。
【0010】従来のレドックスフロー電池は以上のよう
に構成されており、以下の理由により、充放電時、正極
液貯蔵用タンク3と負極液貯蔵用タンク4の電解液の量
は常に変動している。
【0011】すなわち、正極液と負極液は隔膜5により
分離されているが、充放電に伴なって、隔膜5を通って
+ イオンが移動する結果、電解液の移動が生じる。こ
れによって、充放電時、タンク3,4内の電解液量は変
動する。
【0012】また、ポンプP1 ,P2 の送液圧力のアン
バランスにより、充放電時、タンク3,4内の電解液量
は変動する。
【0013】さらに、セル内の破損等によって、セル内
で液の短絡現象が生じることがあり、これによって、電
池運転中、タンク内の電解液量は変動する。これを解決
するために、出願人は、図4に示すレドックスフロー電
池を提案している(特開平2−195657)。
【0014】図4に示す従来例は、以下の点を除いて、
図3に示す従来例と同様であり、相当する部分には同一
の参照番号を付し、その説明を省略する。
【0015】図4に示すレドックスフロー電池において
は、第1の導管11と第3の導管13のそれぞれに、圧
力計15が設けられ、第2の導管12と第4の導管14
に圧力計15が設けられている。また、当該レドックス
フロー電池は、ポンプP1 の出力を調整する第1の電解
液送液出力調節手段17とポンプP2 の出力を調節する
第2の電解液送液圧力調節手段18を備えている。さら
に、タンク3は、タンク3内の電解液の量を自動測定す
る第1の液面計19を備え、タンク4はタンク4内の電
解液の量を自動測定する第2の液面計20を備えてい
る。第1の液面計19と第2の液面計20はマイクロコ
ンピュータ21に連絡され、マイクロコンピュータ21
は第1の電解液送液圧力調節手段17および第2の電解
液圧力調節手段18に連絡されている。
【0016】この装置によると、たとえば負極7から正
極6へ隔膜5を通って電解液が移動した場合、第1の液
面計19が正極液タンク3の液量の増加を検知する。第
1の液面計19の検知した情報はマイクロコンピュータ
21に送られ、このとき、マイクロコンピュータ21は
ポンプP1 の出力を上げるように第1の電解液送液圧力
調節手段17に指示する。ポンプP1 の出力が上がる
と、正極6から負極7へ隔膜5を通って電解液が移動す
る。したがって、両液量は初期量を維持できる。
【0017】また、正極6から負極7へ隔膜5を通って
電解液が移動した場合にも同様、第2の液面計20が負
極液タンク4の液量の増加を検知する。第2の液面計2
0の情報はマイクロコンピュータ21に送られ、このと
き、マイクロコンピュータ21はポンプP2 の出力を上
げるように第2の電解液送液圧力調節手段18に指示す
る。ポンプP2 の出力が上がると、負極7から正極6へ
隔膜5を通って電解液が移動する。したがって、両液量
は初期量を維持できる。
【0018】
【考案が解決しようとする課題】従来のレドックスフロ
ー電池では、以上のようにして、タンク内電解液量のバ
ランスが取られていた。
【0019】しかしながら、長期間運転していると、一
方の極の配管が詰まった場合、また、一方の極のポンプ
にトラブルが生じた場合、さらに液面検知システムにト
ラブルが生じた場合等において、タンク内の液面の差異
がますます広がっていくことがあった。このような場
合、一方の電解液貯蔵用タンクの容積を越え、外部へ電
解液が漏洩するという事態を招く危険性があった。
【0020】この考案は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、電解液貯蔵用タンクから電解
液が外部へ漏洩しないように改良された電解液流通型電
池を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】この考案に係る電解液流
通型電池は、隔膜で分離された正極と負極と、上記正極
に循環供給される正極電解液を貯蔵する正極液貯蔵用タ
ンクと、上記負極に循環供給される負極電解液を貯蔵す
る負極液貯蔵用タンクと、その一端が上記正極液貯蔵用
タンクに連結され、かつその他端が上記負極液貯蔵用タ
ンクに連結された連通管と、を備えている。上記連通管
の上記一端は上記正極液貯蔵用タンクに、該正極液貯蔵
用タンク内に蓄えられている上記正極電解液の液面より
上の位置で連結されている。上記連通管の上記他端は、
上記負極液貯蔵用タンクに、該負極液貯蔵用タンク内に
蓄えられている上記負極電解液の液面より上の位置で連
結されている。
【0022】
【作用】この考案に係る電解液流通型電池によれば、正
極液貯蔵用タンクと負極液貯蔵用タンクとを連通管で接
続している。連通管の一端は正極液貯蔵用タンクに、該
正極液貯蔵用タンク内に蓄えられている正極電解液の液
面より上の位置で連結されている。連通管の他端は、負
極液貯蔵用タンクに、該負極液貯蔵用タンク内に蓄えら
れている負極電解液の液面より上の位置で連結されてい
る。それゆえに、一方の電解液貯蔵用タンク内の電解液
量が増え、連通管の位置まで達すると、電解液は連通管
を通って、他方の電解液貯蔵用タンク内に移る。
【0023】
【実施例】以下、この考案の一実施例を図について説明
する。
【0024】図1は、この考案に係る電解液流通型電池
の一例であるレドックスフロー電池の概略構成図であ
る。実施例に係るレドックフロー電池は、1Kw級レド
ックフロー電池である。レドックスフロー電池1は、セ
ル2と、200l容積の正極液貯蔵用タンク3と200
l容積の負極液貯蔵用タンク4を備えている。正極液貯
蔵用タンク3内には、180l程度のFe2 + /Fe
3 + の塩酸溶液が貯蔵されている。負極液貯蔵用タンク
4内には、180l程度のCr3 +/Cr2 +塩酸水溶
液が貯蔵されている。セル2内は、たとえばイオン交換
膜からなる隔膜5により仕切られており、一方側が正極
セル2a、他方側が負極セル2bを構成する。正極セル
2aおよび負極セル2b内には、それぞれ、電極として
正極6および負極7が配置されている。セル2の正極セ
ル2aと正極液貯蔵用タンク3とは、第1の導管11お
よび第2の導管12により連結されている。他方、負極
液貯蔵用タンク4についても同様に、第3の導管13お
よび第4の導管14により連結されている。正極液貯蔵
用タンク3および負極液貯蔵用タンク4内に貯留された
正極電解液および負極電解液は、第1の導管11および
第3の導管13に設けられた反応液給送手段としてのポ
ンプP1,P2によりセル2内に供給される。供給され
た正極電解液および負極電解液は、正極セル2aおよび
負極セル2b内で反応し、反応の終了した液は、それぞ
れ、第2の導管12および第4の導管14を経て正極液
タンク3および負極液タンク4内に戻される。
【0025】実施例に係るレドックスフロー電池は、さ
らに、その一端が正極液貯蔵用タンク3に連結され、か
つその他端が負極液貯蔵用タンク4に連結された連通管
30を備えている。連通管30の一端は、正極液貯蔵用
タンク3に、該正極液貯蔵用タンク3内に蓄えられてい
る正極液31の液面より上の位置で連結されている。連
通管30の他端は、負極液貯蔵用タンク4に、該負極液
貯蔵用タンク4内に蓄えられている負極電解液41の液
面より上の位置で連結されている。
【0026】以上のように構成されるレドックスフロー
電池を用いて、電池性能を試験した。実験のために、電
池内の隔膜5を破損させ、さらにポンプP1 およびポン
プP2 の送液圧力差を20%程度設けて、運転した。一
方の電解液貯蔵タンク内の電解液は圧力差に応じて液面
を高くしたが、最終的に連通管30の高さまでくると、
連通管30を通って、他方の電解液貯蔵用タンクへと逆
流した。その結果、電解液の液面は連通管30の高さ以
上にならず、外部へ電解液が漏洩することはなかった。
【0027】なお、上記実施例では、レドックスフロー
電池に本発明を適用した場合について例示したが、この
発明はこれに限られるものではない。
【0028】また、上記実施例では、正極液が正極活物
質のみを含み、負極液が負極活物質のみを含むレドック
スフロー電池について例示したが、この発明はこれに限
られるものでなく、正極液および負極液のそれぞれに、
対極活物質イオンを含むレドックスフロー電池であって
も実施例と同様の効果を実現する。
【0029】
【考案の効果】以上説明したとおり、この考案に係る電
解液流通型電池によれば、セル内隔膜の破損等により急
激に一方の電極の電解液が他方の電極へと流入した場
合、また、両極液送液圧力差のアンバランスにより、次
第に一方の電極から他方の電極へと電解液が流入する場
合等の異常事態が生じても、電解液が一方の電極のタン
ク容積を越え、外部に漏洩するという事態は生じない。
その結果、安全性の高い電解液流通型電池が得られると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例に係るレドックスフロー電池
の概略図である。
【図2】電力需要曲線を示す図である。
【図3】従来のレドックスフロー電池の一例を示す概略
構成図である。
【図4】従来のレドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
【符号の説明】
3 正極液貯蔵用タンク 4 負極液貯蔵用タンク 6 正極 7 負極 30 連通管 31 正極電解液 41 負極電解液

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隔膜で分離された正極と負極と、前記正
    極に循環供給される正極電解液を貯蔵する正極液貯蔵用
    タンクと、前記負極に循環供給される負極電解液を貯蔵
    する負極液貯蔵用タンクと、その一端が前記正極液貯蔵
    用タンクに連結され、かつ、その他端が前記負極液貯蔵
    用タンクに連結された連通管と、を備え、前記連通管の
    前記一端は前記正極液貯蔵用タンクに、該正極液貯蔵用
    タンク内に蓄えられている前記正極電解液の液面より上
    の位置で連結されており、前記連通管の前記他端は、前
    記負極液貯蔵用タンクに、該負極液貯蔵用タンク内に蓄
    えられている前記負極電解液の液面より上の位置で連結
    されている、電解液流通型電池。
  2. 【請求項2】 前記正極電解液は負極活物質を含んでお
    り、前記負極電解液は正極活物質を含んでいる、請求項
    1に記載の電解液流通型電池。
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