JP2994337B1 - Method for regenerating electrolyte solution for all vanadium redox flow batteries - Google Patents

Method for regenerating electrolyte solution for all vanadium redox flow batteries

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JP2994337B1
JP2994337B1 JP10195564A JP19556498A JP2994337B1 JP 2994337 B1 JP2994337 B1 JP 2994337B1 JP 10195564 A JP10195564 A JP 10195564A JP 19556498 A JP19556498 A JP 19556498A JP 2994337 B1 JP2994337 B1 JP 2994337B1
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vanadium
electrolyte
regenerating
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negative electrode
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貴浩 隈元
敏夫 重松
信幸 徳田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

【要約】 【課題】 再生のための電解液を大量に加える必要がな
く、また、複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することを
主要な目的とする。 【解決手段】 バランスの崩れた放電状態における正極
電解液に、上記バランスの崩れた量に対して、実質的に
1/2の量のバナジウム3価を加えて、上記バランスの
崩れを修正する。
A main object of the present invention is to provide a method for regenerating an electrolyte of a redox flow battery, which does not require a large amount of an electrolyte for regeneration and does not require a complicated electrolyte regenerating apparatus. And SOLUTION: The above-mentioned imbalance is corrected by adding, to a positive electrode electrolyte in an unbalanced discharge state, trivalent vanadium in an amount substantially equal to 1/2 of the above-mentioned imbalance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、一般的に全バナ
ジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法に関する
ものであり、より特定的には、バランスの崩れた放電状
態における電解液を再生するために加える、電解液の量
を減らすことができるように改良された、全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method for regenerating an electrolyte solution of an all-vanadium redox flow battery, and more specifically, to regenerate an electrolyte solution in an unbalanced discharge state. And a method for regenerating the electrolyte of an all-vanadium redox flow battery improved so that the amount of the electrolyte can be reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】わが国の電力需要の伸びは、年とともに
増大し続けているが、電力需要の変動も、産業構造の高
度化と、国民生活水準の向上を反映して、年々、著しく
なる傾向にある。たとえば、夏季における昼間の電力需
要量を100とすると、明け方のそれは30以下となっ
ている状況である。一方、電力の供給源からみると、出
力変動が望ましくない原子力発電や、大規模火力発電の
割合も増加する傾向にあるため、電力を貯蔵する設備に
必要性が高まっている。
2. Description of the Related Art Japan's power demand has been increasing year by year, but fluctuations in power demand have tended to increase year by year, reflecting the sophistication of the industrial structure and the improvement of the standard of living of the people. It is in. For example, assuming that the daytime power demand in summer is 100, that at dawn is 30 or less. On the other hand, from the viewpoint of the power supply source, the ratio of nuclear power generation or large-scale thermal power generation, whose output fluctuation is not desirable, tends to increase, so that the necessity for equipment for storing electric power is increasing.

【0003】現在の電力貯蔵は、揚水発電によって行な
われているが、その立地に限度があることから、新しい
電力貯蔵技術、中でも、技術的、経済的に実現の可能性
が高いとされている電力貯蔵用2次電池が盛んに研究さ
れている。この中でも、特に、レドックスフロー型電池
が注目されている。
[0003] At present, power storage is performed by pumped-storage power generation, but due to its limited location, it is said that new power storage technologies, especially technically and economically, are highly feasible. Secondary batteries for power storage are being actively researched. Among them, a redox flow type battery has attracted particular attention.

【0004】図1は、特許公報第2724817号に開
示されている、全バナジウムレドックスフロー電池の概
略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an all-vanadium redox flow battery disclosed in Japanese Patent Publication No. 2724817.

【0005】図1を参照して、全バナジウムのレドック
スフロー電池1は、電池セル2、負極液タンク3および
正極液タンク4を備える。電池反応セル2内は、たとえ
ば、イオン交換膜等からなる隔膜5により仕切られてお
り、一方側が負極セル2a、他方側が正極セル2bを構
成する。
Referring to FIG. 1, an all-vanadium redox flow battery 1 includes a battery cell 2, a negative electrode solution tank 3 and a positive electrode solution tank 4. The inside of the battery reaction cell 2 is partitioned by a diaphragm 5 made of, for example, an ion exchange membrane, and one side constitutes a negative electrode cell 2a and the other side constitutes a positive electrode cell 2b.

【0006】正極セル2b内には、電極として、正極6
が収容され、また、負極セル2a内には負極7が収容さ
れる。正極セル2bと正極液タンク4は、正極液循環管
路6で結ばれており、負極セル2aと負極液タンク3
は、負極液循環管路9で結ばれている。
[0006] In the positive electrode cell 2b, a positive electrode 6 is provided as an electrode.
And the negative electrode 7 is stored in the negative electrode cell 2a. The positive electrode cell 2b and the positive electrode solution tank 4 are connected by a positive electrode solution circulation line 6, and the negative electrode cell 2a and the negative electrode solution tank 3 are connected.
Are connected by a negative electrode solution circulation line 9.

【0007】正極液循環管路6内には、ポンプ10が設
けられており、負極液循環管路9内にはポンプ11が設
けられている。正極液タンク4内には、V5+/V4+を含
む正極電解液が蓄えられており、また、負極液タンク3
内には、V2+/V3+を含む負極液電解液が蓄えられてい
る。これらのイオンは、硫酸水溶液に、それぞれ溶かさ
れている。
[0007] A pump 10 is provided in the positive electrode liquid circulation line 6, and a pump 11 is provided in the negative electrode liquid circulation line 9. A positive electrode electrolyte containing V 5+ / V 4+ is stored in the positive electrode liquid tank 4.
A negative electrode electrolyte containing V 2+ / V 3+ is stored therein. These ions are respectively dissolved in the aqueous sulfuric acid solution.

【0008】全バナジウムのレドックスフロー電池で
は、充電時においては、負極液タンク3に蓄えられたV
2+/V3+を含む硫酸水溶液が、ポンプ11により負極セ
ル2aに送られ、負極7において外部回路に電子を放出
して、V2+がV3+に酸化され、負極液タンク3に回収さ
れる。他方、正極液タンク4に蓄えられたV5+/V4+
オンを含む硫酸水溶液は、ポンプ10により正極セル2
bに送られ、正極6において外部回路から電子を受取
り、V5+がV4+に還元され、正極液タンク4に回収され
る。このような全バナジウムのレドックスフロー電池に
おいては、正極6および負極7における充放電反応は、
図2に示すようになる。
In the all-vanadium redox flow battery, the V stored in the negative electrode liquid tank 3 is charged during charging.
A sulfuric acid aqueous solution containing 2 + / V 3+ is sent to the negative electrode cell 2 a by the pump 11, emits electrons to an external circuit at the negative electrode 7, oxidizes V 2+ to V 3+ , Collected. On the other hand, the sulfuric acid aqueous solution containing V 5+ / V 4+ ions stored in the positive electrode
b, the positive electrode 6 receives electrons from an external circuit, and V 5+ is reduced to V 4+ and collected in the positive electrode solution tank 4. In such an all-vanadium redox flow battery, the charge and discharge reactions in the positive electrode 6 and the negative electrode 7 are as follows:
As shown in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】全バナジウムレドック
スフロー電池の電気化学反応は、上述のように示され
る。
The electrochemical reaction of an all-vanadium redox flow battery is shown above.

【0010】しかしながら、充放電動作を繰返すうち
に、電解液のバランスが崩れてくるという問題点があっ
た。電解液のバランスが崩れるケースは、次の2通りが
考えられる。
However, there is a problem that the balance of the electrolytic solution is lost while repeating the charge / discharge operation. The following two cases can be considered as cases where the balance of the electrolytic solution is lost.

【0011】第1は、完全に放電したら、正極に、図3
に示すように、5価が残る場合である。通常は、この5
価が残った分だけ4価が減るので、5価の分だけ容量が
減る。回復させるには、4価を、残った5価の分だけ加
えるか、5価を4価に化学変化させるしかない。
First, when the battery is completely discharged, the positive electrode is placed in FIG.
In this case, pentavalent remains. Usually this 5
Since the tetravalent is reduced by the amount of the remaining valence, the capacity is reduced by the amount of pentavalent. The only way to recover is to add tetravalent to the remaining pentavalent or chemically change pentavalent to tetravalent.

【0012】第2に、完全に放電したら、負極に、図4
に示すように、2価が残る場合である。
Second, when the battery is completely discharged, the negative electrode
In this case, divalent remains as shown in FIG.

【0013】電解液のバランスが崩れ、酸化還元ペア
(V4+/V3+またはV5+/V2+)の絶対量が減少する
と、充放電動作を繰返すうちに、電池貯蔵電力量すなわ
ち電池容量が低下するようになる。のみならず、電池の
内部抵抗が増大し、充放電効率も低下しがちとなる。
When the balance of the electrolytic solution is lost and the absolute amount of the oxidation-reduction pair (V 4+ / V 3+ or V 5+ / V 2+ ) is reduced, the amount of stored power of the battery, ie, the amount of stored battery, that is, the charge / discharge operation is repeated. The battery capacity will decrease. In addition, the internal resistance of the battery increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease.

【0014】電解液の再生を行なうには、足りなくなっ
た分の容量分だけ電解液を加えるか、別途電解液の再生
装置を付与する必要がある。電解液を大量に加えるの
は、コスト的に問題であり、電解液の再生装置を付与す
る場合は、装置が複雑になるという問題点がある。
In order to regenerate the electrolytic solution, it is necessary to add the electrolytic solution in an amount corresponding to the shortage or to provide a separate electrolytic liquid regenerating device. Adding a large amount of the electrolytic solution is a problem in terms of cost, and when a regenerating device for the electrolytic solution is provided, there is a problem that the device becomes complicated.

【0015】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、電解液を大量に加える必要が
なく、かつ複雑な電解液再生装置を必要としない、レド
ックスフロー電池の電解液の再生方法を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not require the addition of a large amount of electrolyte and does not require a complicated electrolyte regenerating apparatus. An object of the present invention is to provide a method for regenerating a liquid.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
5+ /V 4+ イオンを含む正極電解液とV 2+ /V 3+ イオン
を含む負極電解液の酸化還元ペアからなる全バナジウム
レドックスフロー電池電解液の再生方法に係る。当該方
法は、バランスの崩れた放電状態における正極電解液
に、下記式で示される量のバナジウム3価を加える工程
を備える。 加えるバナジウム3価の量=([上記V 5+ イオンの濃
度]−[上記V 2+ イオンの濃度])×1/2 上記加えるバナジウム3価として、放電時の正極電解液
の組成物と同じものを使用する。
The invention according to claim 1 is
V 5+ / V 4+ positive electrode electrolyte containing ions and V 2+ / V 3+ ions
Vanadium consisting of a redox pair of a negative electrode electrolyte containing nitrogen
The present invention relates to a method for regenerating a redox flow battery electrolyte. The person
The method uses a positive electrode electrolyte in an unbalanced discharge state.
Adding vanadium trivalent in an amount represented by the following formula
Is provided. The amount of trivalent vanadium added = ([[V 5+ ion concentration above]
Degree]-[V 2+ ion concentration]) × 1/2 As the added vanadium trivalent, the positive electrode electrolyte at the time of discharge
Use the same composition as

【0017】この発明によれば、バランスの崩れた量
([上記V 5+ イオンの濃度]−[上記V 2+ イオンの濃
度])に対して、実質的に1/2の量のバナジウム3価
を加えることで、余ったバナジウム5価を利用して、V
5++V3+→2V4+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。また、加えるバナジウム3価
として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを使用
するので、副反応が全く起こらない。また、濃度調整の
必要もない。反応が100%正確に起こるため、量が1
/2でよく、かつ濃度調整のために硫酸などを入れる必
要がない。
According to the present invention, the amount of imbalance
([V 5+ ion concentration] − [V 2+ ion concentration
Degree]) , and by adding a half amount of vanadium trivalent substantially, the surplus vanadium pentavalent is used to make V
By causing 5+ + V 3+ → reaction 2V 4+, it is possible to reduce the amount of electrolyte solution added. Also, the added vanadium trivalent
The same as the composition of the cathode electrolyte at the time of discharge
Therefore, no side reaction occurs. The density adjustment
No need. Because the reaction occurs 100% accurately,
/ 2, and it is necessary to add sulfuric acid etc. for concentration adjustment.
No need.

【0018】請求項2に係る発明は、V 5+ /V 4+ イオン
を含む正極電解液とV 2+ /V 3+ イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム4価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム4価の量=([上記V 2+ イオンの濃
度]−[上記V 5+ イオンの濃度])×1/2
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a V 5+ / V 4+ ion;
And B2 + / V3 + ions
Vanadium redox flow composed of redox pairs
The present invention relates to a method for regenerating a battery electrolyte. Unbalanced discharge
The amount of vanadium represented by the following formula
It is characterized by adding tetravalent chromium. Vanadium tetravalent amount to be added = ([V 2+ ion concentration
Degree]-[ V5 + ion concentration]) × 1/2

【0019】この発明によれば、バランスの崩れた量
([上記V 2+ イオンの濃度]−[上記V 5+ イオンの濃
度])に対して、実質的に1/2の量のバナジウム4価
を加えることで、余ったバナジウム2価を利用して、V
2++V4+→2V3+の反応を起こすことで、加える電解液
量を減らすことができる。
According to the present invention, the amount of imbalance
([ Concentration of the above V 2+ ion] − [concentration of the above V 5+ ion
Degree]) , by adding substantially half the amount of vanadium tetravalent, the surplus vanadium divalent is used to make V
By causing the reaction of 2 ++ V 4+ → 2V 3+, the amount of the added electrolyte can be reduced.

【0020】請求項3に係る発明は、V 5+ /V 4+ イオン
を含む正極電解液とV 2+ /V 3+ イオンを含む負極電解液
の酸化還元ペアからなる全バナジウムレドックスフロー
電池電解液の再生方法に係る。バランスの崩れた放電状
態における負極電解液に、下記式で示される量のバナジ
ウム5価を加えることを特徴とする。 加えるバナジウム5価の量=([上記V 2+ イオンの濃
度]−[上記V 5+ イオンの濃度])×1/3
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a V 5+ / V 4+ ion;
And B2 + / V3 + ions
Vanadium redox flow composed of redox pairs
The present invention relates to a method for regenerating a battery electrolyte. Unbalanced discharge
The amount of vanadium represented by the following formula
Pentavalent. The amount of pentavalent vanadium added = ([[V 2+ ion concentration above]
Degree]-[ V5 + ion concentration]) × 上 記

【0021】バナジウム5価を加えることで、V2++V
2++V5+→V2++V4++V3+→3V 3+と反応し、加える
電解液量をさらに減らすことができる。
By adding pentavalent vanadium, V2++ V
2++ V5+→ V2++ V4++ V3+→ 3V 3+Reacts with and adds
The amount of electrolyte can be further reduced.

【0022】請求項4に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、O2 を加えることを
特徴とする。
The method for regenerating an electrolyte of a vanadium redox flow battery according to a fourth aspect is characterized in that O 2 is added to the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state.

【0023】バナジウム2価は、酸素で酸化され、バナ
ジウム3価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで、特別な再生装置を用いずに、電解液を再生する
ことができる。
Since vanadium divalent is oxidized by oxygen and returns to vanadium trivalent, the electrolytic solution can be regenerated by putting oxygen gas into the negative electrode tank without using a special regenerator.

【0024】請求項5に係るバナジウムレドックスフロ
ー電池電解液の再生方法においては、バランスのくずれ
た放電状態における負極電解液に、空気を加えることを
特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is directed to a method for regenerating an electrolyte of a vanadium redox flow battery, wherein air is added to the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state.

【0025】空気には、酸素が20%程度含まれている
ので、その酸素で、負極電解液を再生する。したがっ
て、特別な装置や、電解液、酸素ガスが不要となる。
Since the air contains about 20% of oxygen, the oxygen is used to regenerate the negative electrode electrolyte. Therefore, a special device, an electrolytic solution, and oxygen gas are not required.

【0026】請求項6に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記O2 ガスと
して、上記負極電解液の再生時に正極にできるO2 ガス
を用いる。
[0026] In the reproducing method of all vanadium redox flow battery electrolyte according to claim 6, as the O 2 gas, using O 2 gas can be in the positive electrode at the time of reproduction of the negative electrode electrolyte.

【0027】正極では、V4+→V5+の代わりに、副反応
として、1/2H2 O→1/4O2↑+H+ +e- の反
応が起こる。このとき生じる酸素を、負極タンク内電解
液に供給し、電解液の再生を行なう。これによって、装
置の完全な密閉化が可能となる。また、人手による操作
が不要になるというメリットもある。
[0027] In the positive electrode, instead of the V 4+ → V 5+, as a side reaction, 1 / 2H 2 O → 1 / 4O 2 ↑ + H + + e - reaction occurs in. The oxygen generated at this time is supplied to the electrolyte in the negative electrode tank to regenerate the electrolyte. This allows a complete sealing of the device. Another advantage is that manual operation is not required.

【0028】[0028]

【0029】請求項に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
4価として、放電時の正極電解液の組成物と同じものを
使用する。この発明によると、不純物が入ることもない
ので、元の液とほぼ同一のものとなり、より安定とな
る。
In the method for regenerating the electrolyte solution of an all-vanadium redox flow battery according to claim 7 , the same vanadium tetravalent as the composition of the cathode electrolyte solution at the time of discharge is used. According to the present invention, since no impurities enter, the liquid is almost the same as the original liquid, and the liquid is more stable.

【0030】請求項に係る全バナジウムレドックスフ
ロー電池電解液の再生方法においては、上記バナジウム
5価として、充電時の正極電解液と同じ組成のものを使
用する。この発明によると、不純物が入ることもないの
で、元の液とほぼ同一のものになり、より安定となる。
In the method for regenerating the electrolyte solution of the all-vanadium redox flow battery according to claim 8 , the vanadium pentavalent having the same composition as the cathode electrolyte at the time of charging is used. According to the present invention, since no impurities enter, the liquid is almost the same as the original liquid, and the liquid is more stable.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0032】バナジウムと硫酸を用いた、全バナジウム
レドックスフロー電池の電気化学反応は次のように示さ
れる。正極側と負極側は隔膜により仕切られている。
The electrochemical reaction of an all vanadium redox flow battery using vanadium and sulfuric acid is shown as follows. The positive electrode side and the negative electrode side are separated by a diaphragm.

【0033】[0033]

【化1】 Embedded image

【0034】電解液のバランスが崩れた場合に、次のよ
うな再生を行なう。
When the balance of the electrolytic solution is lost, the following regeneration is performed.

【0035】実施の形態1 電解液のバランスが崩れ、正極:バナジウム4価1モ
ル,バナジウム5価4モル,負極:バナジウム3価2モ
ル,バナジウム2価3モルとなった。正極に、バナジウ
ム3価を0.5モル加えた。その結果、バナジウム4価
が2モル、バナジウム5価が3.5モルとなり、バナジ
ウム4価とバナジウム3価の濃度を同じにすることがで
きた。
Embodiment 1 The balance of the electrolytic solution was lost, and the positive electrode: vanadium tetravalent 1 mol, vanadium pentavalent 4 mol, negative electrode: vanadium trivalent 2 mol, vanadium divalent 3 mol. 0.5 mol of trivalent vanadium was added to the positive electrode. As a result, vanadium tetravalent became 2 mol and vanadium pentavalent became 3.5 mol, and the concentrations of vanadium tetravalent and vanadium trivalent could be made the same.

【0036】反応式は、次のとおりである。The reaction formula is as follows.

【0037】[0037]

【化2】 Embedded image

【0038】バナジウム3価を加えることで、特別な再
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム4
価を加えるのに対して、1/2の量で済む。
By adding vanadium trivalent, a special regenerator is not required, and the added electrolyte is vanadium 4
For the added value, only half the amount is required.

【0039】実施の形態2 電解液のバランスが崩れ、正極:バナジウム4価2モ
ル,バナジウム5価3モル,負極:バナジウム3価1モ
ル,バナジウム2価4モルとなった。負極に、バナジウ
ム4価を0.5モル加えたところ、バナジウム3価が2
モル、バナジウム2価が3.5モルとなり、バナジウム
3価とバナジウム4価の濃度を同じにすることができ
た。
Embodiment 2 The balance of the electrolyte solution was lost, and the positive electrode: vanadium tetravalent 2 mol, vanadium pentavalent 3 mol, negative electrode: vanadium trivalent 1 mol, vanadium divalent 4 mol. When 0.5 mol of vanadium tetravalent was added to the negative electrode, vanadium trivalent was 2 mol.
The mole and vanadium divalent became 3.5 mole, and the concentrations of vanadium trivalent and vanadium tetravalent could be made the same.

【0040】反応式は、次のとおりである。The reaction formula is as follows.

【0041】[0041]

【化3】 Embedded image

【0042】実施の形態3 電解液のバランスが崩れ、正極:バナジウム4価2モ
ル,バナジウム5価3モル,負極:バナジウム3価1モ
ル,バナジウム2価4モルとなった。負極に、バナジウ
ム5価を0.33モル加えたところ、バナジウム3価が
2モル、バナジウム2価が3.33モルとなり、バナジ
ウム3価とバナジウム4価の濃度を同じにすることがで
きた。
Embodiment 3 The balance of the electrolyte solution was lost, and the positive electrode: vanadium tetravalent 2 mol, vanadium pentavalent 3 mol, negative electrode: vanadium trivalent 1 mol, vanadium divalent 4 mol. When 0.33 mol of pentavalent vanadium was added to the negative electrode, the trivalent vanadium became 2 mol and the divalent vanadium became 3.33 mol, and the concentrations of trivalent vanadium and tetravalent vanadium could be made the same.

【0043】反応式は、次のとおりである。The reaction formula is as follows.

【0044】[0044]

【化4】 Embedded image

【0045】バナジウム5価を加えることで、特別な再
生装置も不要となり、かつ加える電解液はバナジウム3
価を加えるのに対し、1/3で済む。
By adding vanadium pentavalent, a special regenerator is not required, and the added electrolyte is vanadium 3
One third is sufficient for adding the price.

【0046】実施の形態4 電解液のバランスが崩れ、正極:バナジウム4価2モ
ル,バナジウム5価3モル,負極:バナジウム3価1モ
ル,バナジウム2価4モルとなった。負極に、O 2
0.25モル加えたところ、バナジウム3価が2モル、
バナジウム2価が3モルとなり、バナジウム3価とバナ
ジウム4価の濃度を同じにすることができた。
[0046]Embodiment 4 The balance of the electrolyte is lost, and the positive electrode: Vanadium tetravalent
, Vanadium pentavalent 3 mol, negative electrode: vanadium trivalent 1 mol
And vanadium divalent 4 mol. O on the negative electrode Two To
When 0.25 mol was added, vanadium trivalent was 2 mol,
Vanadium divalent becomes 3 moles, vanadium trivalent and vana
The concentration of tetravalent dymium could be the same.

【0047】反応式は、次のとおりである。The reaction formula is as follows.

【0048】[0048]

【化5】 Embedded image

【0049】バナジウム2価は、酸素で酸化され、バナ
ジウム3価に戻るため、負極タンクに酸素ガスを入れる
ことで特別な再生装置などを必要としない。
Since vanadium divalent is oxidized by oxygen and returns to vanadium trivalent, no special regenerating device or the like is required by putting oxygen gas into the negative electrode tank.

【0050】実施の形態5 電解液のバランスが崩れ、正極:バナジウム4価5モ
ル,バナジウム5価0モル,負極:バナジウム3価4モ
ル,バナジウム2価1モルとなった。負極に、空気を加
えたところ、バナジウム3価が5モル、バナジウム2価
が0モルとなり、バナジウム3価とバナジウム4価の濃
度を同じにすることができた。
Embodiment 5 The balance of the electrolyte solution was lost, and the positive electrode: vanadium tetravalent 5 mol, vanadium pentavalent 0 mol, negative electrode: vanadium trivalent 4 mol, vanadium divalent 1 mol. When air was added to the negative electrode, vanadium trivalent became 5 mol and vanadium divalent became 0 mol, and the concentrations of vanadium trivalent and vanadium tetravalent could be made the same.

【0051】空気には、酸素が20%程度含まれている
ので、その酸素で再生を行なうので、特別な装置や電解
液、酸素ガスなどが不要となる。
Since air contains about 20% of oxygen, regeneration is performed using the oxygen, so that a special device, an electrolytic solution, an oxygen gas and the like are not required.

【0052】実施の形態6 正極、負極タンク上部(気相部)を連通管を取付けて充
放電試験を実施した。連通管を閉めて充放電試験をした
場合、電池容量が100サイクルで3%低下したが、連
通管を開けて、再度充放電試験を実施したら、電池容量
低下分が1%で、2%分電解液を再生することができ
た。
Embodiment 6 A charge / discharge test was performed by attaching a communication tube to the upper part (gas phase part) of the positive and negative electrode tanks. When the charge / discharge test was performed with the communication tube closed, the battery capacity decreased by 3% in 100 cycles. However, when the communication tube was opened and the charge / discharge test was performed again, the battery capacity decreased by 1%, and the battery capacity decreased by 2%. The electrolyte could be regenerated.

【0053】正極での副反応(V4+→V5+の代わりに、
1/2H2 O→1/4O2 ↑+H++e- )で生じた酸
素が、負極タンク内電解液に供給され、負極電解液の再
生が行なわれたものである。
Side reactions at the positive electrode (instead of V 4+ → V 5+ ,
Oxygen generated by HH 2 O → 1 / O 2 ↑ + H + + e ) is supplied to the electrolyte in the negative electrode tank to regenerate the negative electrode electrolyte.

【0054】実施の形態7 実施の形態1で用いるV3+として、負極の放電時の電解
液組成と同じもの(硫酸バナジウム(3価)と硫酸の濃
度が同じもの)を使用することで、他の成分が入ること
がない。その結果、より安定な電解液が得られる。
Embodiment 7 By using the same V 3+ used in the first embodiment as the electrolyte composition at the time of discharging the negative electrode (the same concentration of vanadium sulfate (trivalent) and sulfuric acid), No other ingredients enter. As a result, a more stable electrolytic solution can be obtained.

【0055】実施の形態8 実施の形態2で用いるV4+として、正極の完全放電時の
電解液組成と同じもの(硫酸バナジウム(4価)と硫酸
の濃度が同じもの)を使用する。これにより、他の成分
が入ることがないので、より安定な電解液となる。
Eighth Embodiment As V 4+ used in the second embodiment, the same one as the electrolyte composition at the time of complete discharge of the positive electrode (the same concentration of vanadium sulfate (tetravalent) and sulfuric acid) is used. Thereby, since other components do not enter, a more stable electrolytic solution is obtained.

【0056】実施の形態9 実施の形態3に用いるV5+として、正極の完全充電時の
電解液組成と同じもの(硫酸バナジウム(5価)と硫酸
の濃度が同じもの)を使用する。これにより、他の成分
が入ることがなく、より安定な電解液となる。
Ninth Embodiment As V 5+ used in the third embodiment, the same V 5+ as the electrolyte composition at the time of full charge of the positive electrode (the same concentration of vanadium sulfate (pentavalent) and sulfuric acid) is used. Thereby, other components do not enter and a more stable electrolytic solution is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の全バナジウムレドックスフロー電池の概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a conventional all-vanadium redox flow battery.

【図2】全バナジウムレドックスフロー電池の動作原理
を示す反応式図である。
FIG. 2 is a reaction diagram showing the operating principle of an all-vanadium redox flow battery.

【図3】電解液のバランスが崩れることを説明するため
の図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining that the balance of an electrolytic solution is lost.

【図4】電解液のバランスが崩れることを説明する他の
図である。
FIG. 4 is another diagram illustrating that the balance of the electrolytic solution is lost.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バナジウムレドックス電池 2 電池セル 3 負極液タンク 4 正極液タンク 5 隔膜 6 正極 7 負極 2a 負極セル 2b 正極セル REFERENCE SIGNS LIST 1 vanadium redox battery 2 battery cell 3 negative electrode liquid tank 4 positive electrode liquid tank 5 diaphragm 6 positive electrode 7 negative electrode 2 a negative electrode cell 2 b positive electrode cell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳田 信幸 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−64864(JP,A) 特開 平4−149965(JP,A) 特開 平5−303973(JP,A) 特開 平9−283169(JP,A) 国際公開89/5363(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Nobuyuki Tokuda 3-2-22-2 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Kansai Electric Power Company (56) References JP-A-3-64864 (JP, A) JP-A JP-A-4-149965 (JP, A) JP-A-5-303973 (JP, A) JP-A-9-283169 (JP, A) International publication 89/5536 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 5+ /V 4+ イオンを含む正極電解液とV
2+ /V 3+ イオンを含む負極電解液の酸化還元ペアからな
る全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法
であって、 バランスの崩れた放電状態における正極電解液に、下記
式で示される量のバナジウム3価を加える工程を備え、 加えるバナジウム3価の量=([前記V 5+ イオンの濃
度]−[前記V 2+ イオンの濃度])×1/2 前記加えるバナジウム3価として、放電時の正極電解液
の組成物と同じものを使用することを特徴とする、 全バ
ナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法。
1. A cathode electrolyte containing V 5+ / V 4+ ions and V
From the redox pair of the negative electrode electrolyte containing 2 + / V3 + ions.
For regenerating electrolyte solution of all vanadium redox flow batteries
In the positive electrode electrolyte in an unbalanced discharge state,
A step of adding an amount of vanadium trivalent represented by the formula: the amount of vanadium trivalent to be added = ([[ concentration of the V 5+ ion]
Degree]-[ concentration of V 2+ ion]) × 1/2 As the added vanadium trivalent, the positive electrode electrolyte at the time of discharge
A method for regenerating an all-vanadium redox flow battery electrolyte , characterized by using the same composition as in (1) .
【請求項2】 5+ /V 4+ イオンを含む正極電解液とV
2+ /V 3+ イオンを含む負極電解液の酸化還元ペアからな
る全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法
であって、 バランスの崩れた放電状態における負極電解液に、下記
式で示される量のバナジウム4価を加えることを特徴と
する、 全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生
方法。加えるバナジウム4価の量=([前記V 2+ イオンの濃
度]−[前記V 5+ イオンの濃度])×1/2
2. A cathode electrolyte containing V 5+ / V 4+ ions and V
From the redox pair of the negative electrode electrolyte containing 2 + / V3 + ions.
For regenerating electrolyte solution of all vanadium redox flow batteries
In the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state,
Characterized in that the amount of vanadium tetravalent represented by the formula is added.
A method for regenerating an electrolyte solution for an all-vanadium redox flow battery. Vanadium tetravalent amount to be added = ([V 2+ ion concentration
Degree]-[ Concentration of the V5 + ion]) × 1/2
【請求項3】 5+ /V 4+ イオンを含む正極電解液とV
2+ /V 3+ イオンを含む負極電解液の酸化還元ペアからな
る全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法
であって、 バランスの崩れた放電状態における負極電解液に、下記
式で示される量のバナジウム5価を加えることを特徴と
する、 全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生
方法。加えるバナジウム5価の量=([前記V 2+ イオンの濃
度]−[前記V 5+ イオンの濃度])×1/3
3. A cathode electrolyte containing V 5+ / V 4+ ions and V
From the redox pair of the negative electrode electrolyte containing 2 + / V3 + ions.
For regenerating electrolyte solution of all vanadium redox flow batteries
In the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state,
Adding vanadium pentavalent in an amount represented by the formula
A method for regenerating an electrolyte solution for an all-vanadium redox flow battery. Vanadium pentavalent amount to be added = ([V 2+ ion concentration
Degree]-[ Concentration of V5 + ion]) × 1 /
【請求項4】 バランスのくずれた放電状態における負
極電解液に、O2 を加えて再生することを特徴とする、
全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法。
4. The method according to claim 1, wherein O 2 is added to the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state for regeneration.
A method for regenerating the electrolyte solution for all vanadium redox flow batteries.
【請求項5】 バランスのくずれた放電状態における負
極電解液に、空気を加えて再生することを特徴とする、
全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方法。
5. The method according to claim 1, wherein air is added to the negative electrode electrolyte in an unbalanced discharge state for regeneration.
A method for regenerating the electrolyte solution for all vanadium redox flow batteries.
【請求項6】 前記O2 として、前記負極電解液の再生
時に正極でできたO2 ガスを用いることを特徴とする、
請求項4に記載の全バナジウムレドックスフロー電池電
解液の再生方法。
As claimed in claim 6, wherein said O 2, characterized by using an O 2 gas made of the positive electrode during reproduction of the negative electrode electrolyte,
A method for regenerating the electrolyte of the all-vanadium redox flow battery according to claim 4.
【請求項7】 前記バナジウム4価として、放電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項2に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
7. The method for regenerating an all-vanadium redox flow battery electrolyte according to claim 2, wherein the same vanadium tetravalent as the composition of the cathode electrolyte during discharge is used.
【請求項8】 前記バナジウム5価は、完全充電時の正
極電解液の組成物と同じものを使用する、請求項3に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池電解液の再生方
法。
8. The method for regenerating an all-vanadium redox flow battery electrolyte according to claim 3, wherein the vanadium pentavalent uses the same composition as the composition of the cathode electrolyte at the time of full charge.
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