JP2557947Y2 - 電解液循環型電池 - Google Patents

電解液循環型電池

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JP2557947Y2 JP1991029599U JP2959991U JP2557947Y2 JP 2557947 Y2 JP2557947 Y2 JP 2557947Y2 JP 1991029599 U JP1991029599 U JP 1991029599U JP 2959991 U JP2959991 U JP 2959991U JP 2557947 Y2 JP2557947 Y2 JP 2557947Y2
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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】この考案は、一般に電解液循環型電池に関
するものであり、より特定的には、安全かつ作業性に優
れるように改良された電解液循環型電池に関する。
【0002】
【従来の技術】電気エネルギーは、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ー形態に変
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3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(図3のXで示した
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3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3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
ギー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既に実施されている
が、揚水発電では設備が消費地から遠く隔たった所に設
置されており、したがって送変電損失を伴うこと、なら
びに環境面での立地の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4は、既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、電池セル2、正極液貯蔵用タンク3
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。電池
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と負極セル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4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。たとえば、正極液とし
てFe3+/Fe2+塩酸溶液、負極電解液として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1
Vである。
【0007】
【化1】
【0008】電池セル2の正極セル2aと正極電解液貯
蔵用タンク3とは、正極電解液供給用管路11と正極電
解液戻し用管路12により連結されている。他方、負極
セル2bと負極電解液貯蔵用タンク4とは、負極電解液
供給用管路13と負極電解液戻し用管路14により連結
されている。正極電解液貯蔵用タンク3および負極電解
液貯蔵用タンク4には、それぞれ、反応液として正極電
解液および負極電解液が貯留されており、正極電解液供
給用管路11および負極電解液供給用管路13に設けら
れた反応液給送手段としてのポンプP1 ,P2 により電
池セル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、正極電解液戻し
用管路12および負極電解液戻し用管路14を経て、正
極電解液貯蔵用タンク3および負極電解液貯蔵用タンク
4内に戻される。
【0009】次に、電池セル、電解液貯蔵用タンク、電
解液供給用管路および電解液戻し用管路の接続の様子
を、さらに詳細に説明する。ここで、電解液貯蔵用タン
クというときは、正極電解液貯蔵用タンクまたは負極電
解液貯蔵用タンクをいい、電解液供給用管路というとき
は正極電解液供給用管路または負極電解液供給管路をい
い、電解液戻し用管路というときは正極電解液液戻し用
管路または負極電解液戻し用管路をいうものとする。電
解液貯蔵用タンク103内には、電池セル102に循環
供給される電解液104が貯蔵されている。電池セル1
02と電解液貯蔵用タンク103との間には、電解液貯
蔵用タンク103から電解液104を電池セル102に
送り込む電解液供給用管路111が連結されている。電
池セル102で反応した電解液は、電解液戻し用管路1
12を通って電解液貯蔵用タンク103に戻される。電
解液戻し用管路112の一端は電池セル102に接続さ
れ、電解液戻し用管路112の他端の環流口112a
は、電解液貯蔵用タンク103内の電解液104の中に
潜入している。環流口112aを電解液104内に潜入
させているのは、ポンプ動力を低減させるためである。
【0010】
【考案が解決しようとする課題】以上のように、従来の
レドックスフロー電池では、ポンプ動力の低減の意味か
ら、電解液戻し用管路112の環流口112aは電解液
に潜入していた。したがって、電池セル102および電
解液戻し用管路112内は、常に、電解液で充満されて
いた。そのため、電池セル102または電解液戻し用管
路112にトラブルが生じた場合、あるいは電池セル1
02の取外し等の作業時に、サイフォン現象により、電
解液貯蔵用タンク103内の電解液104も排出される
ということがあり、安全面かつ作業性の面から問題点が
あった。
【0011】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、安全かつ作業性に優れるように
改良された電解液循環型電池を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この考案に係る電解液循
環型電池は、正極セルと負極セルとを含む電池セルと、
上記電池セルに循環供給される電解液を貯蔵する電解液
貯蔵用タンクとを備える。上記電池セルと上記電解液貯
蔵用タンクとの間には、上記電解液貯蔵用タンクから上
記電解液を上記電池セルに送り込む電解液供給用管路が
連結されている。上記電池セルで反応した上記電解液
は、電解液戻し用管路を通って上記電解液貯蔵用タンク
に戻されるようになっている。上記電解液貯蔵タンク内
には、その上方に気相部ができるように上記電解液が貯
蔵されている。上記電解液戻し用管路の一端は、上記電
池セルに接続され、上記電解液戻し用管路の他端の環流
口は、上記電解液貯蔵用タンク内の上記電解液の中に潜
入している。当該電池は、さらに、その一端が上記電解
液戻し用管路に接続され、かつその他端が上記電解液貯
蔵用タンク内の上記気相部に接続されたバイパス管路を
備えている。上記バイパス管路に、該バイパス管路の開
閉を行なうバルブが設けられている。
【0013】
【0014】この考案のさらに好ましい電解液循環型電
池は、当該電池内における電解液の流量、圧力などを検
知し、コンピュータに信号を送るトラブル発見用センサ
と、上記トラブル発見用センサの信号に基づいて上記バ
ルブの開閉を操作するバルブ開閉手段と、をさらに備え
る。
【0015】
【作用】この考案に係る電解液循環型電池によれば、そ
の一端が上記電解液戻し用管路に接続され、かつその他
端が上記電解液貯蔵用タンク内の気相部に接続されたバ
イパス管路を備えているので、システム停止時、バイパ
ス管路を通って電解液貯蔵用タンク内の上部ガスが電解
液戻し用管路内に入り、ひいては電解液供給用管路内の
電解液は電解液貯蔵用タンク内に戻る。
【0016】
【実施例】以下、この考案に係る一実施例を図について
説明する。
【0017】図1は、この考案の一実施例に係る電解液
循環型電池の、電池セルと電解液貯蔵用タンクとの接続
部分の概略図である。レドックスフロー電池は、電池セ
ル102と、電池セル102に循環供給される電解液1
04を貯蔵する電解液貯蔵用タンク103とを備えてい
る。電池セル102と電解液貯蔵用タンク103との間
には、電解液貯蔵用タンク103から電解液104を電
池セル102に送り込む電解液供給用管路111が連結
されている。電解液供給用管路111内にはポンプPが
設けられている。電池セル102で反応した電解液は、
電解液戻し用管路112を通って電解液貯蔵用タンク1
03に戻されるようになっている。電解液戻し用管路1
12の一端は電池セル102に接続され、電解液戻し用
管路112の他端の環流口112aは、電解液貯蔵用タ
ンク103内の電解液104の中に潜入している。電解
液戻し用管路112には、バイパス管路100の一端が
接続され、バイパス管路100の他端は電解液貯蔵用タ
ンク103の気相部103aに接続されている。バイパ
ス管路100には、該管路の開閉を行なうバルブ101
が設けられている。
【0018】次に、動作について説明する。電池システ
ム運転中は、バイパス管路100に設けられたバルブ1
01は閉となっている。運転中、電解液104は、ポン
プPによって、電解液貯蔵用タンク103から出て、電
解液供給用管路111内に入り、電池セル102を通っ
て、電解液戻し用管路112内に入り、環流口112a
から電解液貯蔵用タンク103に戻る。電池システム運
転中は、電解液は上述のようにして、循環する。
【0019】次に、電池システムを停止させる場合の動
作について説明する。まず、ポンプPを停止する。バル
ブ101を開とする。この手順により、電池セル102
および配管内に充満されていた電解液104は、電解液
貯蔵用タンクの電解液104の液面位置レベルまで戻
る。
【0020】この状態、すなわち配管および電池セル1
02が電解液で充満されていない状態で、電池の配管等
の故障部分を取替え、また電池セル102の取外し等の
作業を行なうと、作業性はよくなり、また安全となる。
【0021】図2は、この考案の他の実施例の概略図で
ある。なお、図2に示す実施例は、以下の点を除いて、
図1に示す実施例と同様であるので、相当する部分には
同一の番号を付し、その説明を繰り返さない。
【0022】図2に示す実施例が図1に示す実施例と異
なる点は、次のとおりである。すなわち、電解液戻し用
管路112内に、管路内を流れる電解液の流量、圧力な
どを検知するセンサ120が設けられている。センサ1
20にはコンピュータ121が接続されており、センサ
120が検知した情報は信号に変えられてコンピュータ
121に送られる。コンピュータ121はこの信号に基
づいてバルブ開閉手段122に指示し、バルブ101の
操作を行なわせる。以上のように構成されるレドックス
フロー電池では、自動的にバルブ操作が行なわれるの
で、トラブルに対して、より正確に、かつより迅速に対
処できるようになる。
【0023】なお、上記実施例では、電解液循環型電池
としてレドックスフロー電池を例示したが、この発明は
これに限られるものでない。
【0024】
【考案の効果】以上説明したとおり、この考案に係る電
解液循環型電池によれば、システム停止時に、配管内の
電解液等を電解液貯蔵用タンク内に戻すことができる。
その結果、故障部分の取替え等の作業が安全かつ能率よ
く行なえ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、電解液貯蔵用タンクと電池セルとの接続部分の概略
図である。
【図2】この考案の他の実施例の概略図である。
【図3】電力需要曲線を示す図である。
【図4】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5】従来のレドックスフロー電池の、電池セルと電
解液貯蔵用タンクとの接合部分の概略図である。
【符号の説明】
100 バイパス管路 101 バルブ 102 電池セル 103 電解液貯蔵用タンク 103a 電解液貯蔵用タンクの気相部 104 電解液 111 電解液供給用管路 112 電解液戻し用管路 112a 環流口

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極セルと負極セルとを含む電池セル
    と、 前記電池セルに循環供給される電解液を貯蔵する電解液
    貯蔵用タンクと、 前記電池セルと前記電解液貯蔵用タンクとの間に連結さ
    れ、前記電解液貯蔵用タンクから前記電解液を前記電池
    セルに送り込む電解液供給用管路と、 前記電池セルで反応した前記電解液を前記電解液貯蔵用
    タンクに戻すための電解液戻し用管路と、を備え、 前記電解液貯蔵用タンク内には、その上方に気相部がで
    きるように前記電解液が貯蔵されており、 前記電解液戻し用管路の一端は前記電池セルに接続さ
    れ、該電解液戻し用管路の他端の環流口は、前記電解液
    貯蔵用タンク内の前記電解液の中に潜入しており、 当該電池はさらに、その一端が前記電解液戻し用管路に
    接続され、かつその他端が前記電解液貯蔵用タンク内の
    前記気相部に接続されたバイパス管路と、 前記バイパス管路に設けられ、該バイパス管路の開閉を
    行なうバルブと、を備える電解液循環型電池。
  2. 【請求項2】 当該電池内における電解液の流量、圧力
    などを検知し、コンピュータに信号を送るトラブル発見
    用センサと、前記トラブル発見用センサの信号に基づい
    て前記バルブの開閉を操作するバルブ開閉手段と、をさ
    らに備える、請求項1に記載の電解液循環型電池。
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