JP3283825B2 - レドックスフロー電池およびその製造方法 - Google Patents
レドックスフロー電池およびその製造方法Info
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- air
- electrolytic solution
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般にレドック
スフロー電池に関するものであり、より特定的には、タ
ンク内電解液と空気との接触を激減させることができる
ように改良されたレドックスフロー電池に関する。この
発明は、また、そのようなレドックスフロー電池の製造
方法に関する。
スフロー電池に関するものであり、より特定的には、タ
ンク内電解液と空気との接触を激減させることができる
ように改良されたレドックスフロー電池に関する。この
発明は、また、そのようなレドックスフロー電池の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、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。
一例を示す概略構成図である。
【０００３】レドックスフロー電池１００は、セル２０
０および正極液タンク３０および負極液タンク４０を備
える。２個のタンク３０，４０を用いるため２タンク方
式と呼ばれている。セル２００内は、たとえばイオン交
換膜からなる隔膜５０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を構成している。
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６０および負極７０が配置されている。な
お、各セル２ａ，２ｂとタンク３０，４０とを結ぶ導管
には、ポンプＰ1 ，Ｐ2 が設けられている。
０および正極液タンク３０および負極液タンク４０を備
える。２個のタンク３０，４０を用いるため２タンク方
式と呼ばれている。セル２００内は、たとえばイオン交
換膜からなる隔膜５０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を構成している。
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６０および負極７０が配置されている。な
お、各セル２ａ，２ｂとタンク３０，４０とを結ぶ導管
には、ポンプＰ1 ，Ｐ2 が設けられている。
【０００４】レドックスフロー電池１では、たとえば正
極液として、Ｆｅ3+／Ｆｅ2+塩酸溶液、負極液としてＣ
ｒ2+／Ｃｒ3+塩酸溶液を用い、電気化学反応により充放
電動作が行なわれる。
極液として、Ｆｅ3+／Ｆｅ2+塩酸溶液、負極液としてＣ
ｒ2+／Ｃｒ3+塩酸溶液を用い、電気化学反応により充放
電動作が行なわれる。
【０００５】図９に示した従来のレドックスフロー電池
では、導管は、通常、硬質塩化ビニールまたはポリエチ
レン等の材料により構成されている。したがって、長期
間使用するにつれ、導管の外から酸素が導管内に透過
し、その結果導管内を通過している電解液が酸素を吸収
し、充放電特性が劣化するという問題点があった。
では、導管は、通常、硬質塩化ビニールまたはポリエチ
レン等の材料により構成されている。したがって、長期
間使用するにつれ、導管の外から酸素が導管内に透過
し、その結果導管内を通過している電解液が酸素を吸収
し、充放電特性が劣化するという問題点があった。
【０００６】この問題点を解決するために、実開昭６１
−１８３０６３号公報において、図１０に示すようなレ
ドックスフロー電池が提案されている。
−１８３０６３号公報において、図１０に示すようなレ
ドックスフロー電池が提案されている。
【０００７】図１０を参照して、流通型電解セル１１
が、導管１４，１５により負極液タンク１２に接続され
ており、他方、導管１６，１７により正極液タンク１３
と接続されている。また、導管１５，１７には、電解液
としての負極液および正極液を送液するためのポンプＰ
1 ，Ｐ2 が設けられている。
が、導管１４，１５により負極液タンク１２に接続され
ており、他方、導管１６，１７により正極液タンク１３
と接続されている。また、導管１５，１７には、電解液
としての負極液および正極液を送液するためのポンプＰ
1 ，Ｐ2 が設けられている。
【０００８】この従来の技術では、システム全体が、囲
み部としての容器２１内に収納されている。容器２１の
壁面の一部にはコネクタ２２，２３が取付けられてい
る。コネクタ２２，２３は、気密的に取付けられてお
り、それぞれ、セル１１の正極および負極と電気的に接
続されている。このコネクタ２２，２３を介して、レド
ックスフロー電池が、外部と電気的に接続されるように
構成されている。
み部としての容器２１内に収納されている。容器２１の
壁面の一部にはコネクタ２２，２３が取付けられてい
る。コネクタ２２，２３は、気密的に取付けられてお
り、それぞれ、セル１１の正極および負極と電気的に接
続されている。このコネクタ２２，２３を介して、レド
ックスフロー電池が、外部と電気的に接続されるように
構成されている。
【０００９】容器２１の壁面の他の部分には、ガス吸入
用導管２４およびガス排出用導管２５が接続されてい
る。ガス排出用導管２５は、図示しない吸引手段、たと
えば真空ポンプに接続されており、導管２５を介して容
器２１内のガスが排出されるように構成されている。
用導管２４およびガス排出用導管２５が接続されてい
る。ガス排出用導管２５は、図示しない吸引手段、たと
えば真空ポンプに接続されており、導管２５を介して容
器２１内のガスが排出されるように構成されている。
【００１０】このレドックスフロー電池では、容器２１
内が、充放電動作に先立ち、非酸化性雰囲気とされるの
で、電池の周囲には、もはや酸素はほとんど存在しな
い。よって、充放電動作を繰返したとしても、電解液内
に酸素は取込まれない。
内が、充放電動作に先立ち、非酸化性雰囲気とされるの
で、電池の周囲には、もはや酸素はほとんど存在しな
い。よって、充放電動作を繰返したとしても、電解液内
に酸素は取込まれない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】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いた。
ー電池は、以上のように構成されていた。
【００１２】しかしながら、図９に示すレドックスフロ
ー電池では、電解液タンク内に、空気が混入し、電池容
量が低下するという問題点があった。特に、電解液をす
べてバナジウムにした、全バナジウムレドックスフロー
電池の場合、負極充電電解液（Ｖ2+）は、空気等の酸素
存在中では、非常に酸化されやすい。Ｖ2+の場合、酸化
が行なわれるとＶ3+になる。すなわち、Ｖ2+が酸化され
た場合には、Ｖ3+（放電状態の液組成）に変化するた
め、その酸化された量に伴い電池容量が低下する。
ー電池では、電解液タンク内に、空気が混入し、電池容
量が低下するという問題点があった。特に、電解液をす
べてバナジウムにした、全バナジウムレドックスフロー
電池の場合、負極充電電解液（Ｖ2+）は、空気等の酸素
存在中では、非常に酸化されやすい。Ｖ2+の場合、酸化
が行なわれるとＶ3+になる。すなわち、Ｖ2+が酸化され
た場合には、Ｖ3+（放電状態の液組成）に変化するた
め、その酸化された量に伴い電池容量が低下する。
【００１３】このような問題点を解決するために提案さ
れた図１０に示すレドックスフロー電池においても、周
囲を取囲み、密閉する必要があり、設備が大きくなると
いう問題点があった。また、メンテナンス時には、囲み
部を開放する必要があるため、液が少しでも充電されて
いる状態（通常使用では、放電後も１０％程度の充電は
されている）では、充電されている液が酸化されないよ
うに液を完全に放電させる必要がある。また、メンテナ
ンスが終了したら、再度非酸化雰囲気にする必要がある
という問題点があった。
れた図１０に示すレドックスフロー電池においても、周
囲を取囲み、密閉する必要があり、設備が大きくなると
いう問題点があった。また、メンテナンス時には、囲み
部を開放する必要があるため、液が少しでも充電されて
いる状態（通常使用では、放電後も１０％程度の充電は
されている）では、充電されている液が酸化されないよ
うに液を完全に放電させる必要がある。また、メンテナ
ンスが終了したら、再度非酸化雰囲気にする必要がある
という問題点があった。
【００１４】また、図１０に示すレドックスフロー電池
では、パッキン等で密閉した場合、へたりなどが起こる
ため、気密を保つのが難しいという問題点もあった。ま
た、温度変化により、気相部の圧力変化が起こり、容器
や電池が加圧に耐えられる構造でなければならない等
の、問題点もあった。
では、パッキン等で密閉した場合、へたりなどが起こる
ため、気密を保つのが難しいという問題点もあった。ま
た、温度変化により、気相部の圧力変化が起こり、容器
や電池が加圧に耐えられる構造でなければならない等
の、問題点もあった。
【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、周囲を非酸化雰囲気にする必
要がないレドックスフロー電池を提供することにある。
るためになされたもので、周囲を非酸化雰囲気にする必
要がないレドックスフロー電池を提供することにある。
【００１６】この発明の他の目的は、メンテナンスが容
易になるように改良されたレドックスフロー電池を提供
することにある。
易になるように改良されたレドックスフロー電池を提供
することにある。
【００１７】この発明のさらに他の目的は、そのような
レドックスフロー電池の製造方法を提供することにあ
る。
レドックスフロー電池の製造方法を提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレドック
スフロー電池は、電池セルと、該電池セルに循環供給す
る電解液を蓄える電解液タンクと、を備える。上記電解
液タンク内であって、上記電解液の上部に、電解液の比
重より軽く、空気より重い空気遮断部材が装入されてい
る。上記空気遮断部材は、固体と液体の組合せで形成さ
れている。
スフロー電池は、電池セルと、該電池セルに循環供給す
る電解液を蓄える電解液タンクと、を備える。上記電解
液タンク内であって、上記電解液の上部に、電解液の比
重より軽く、空気より重い空気遮断部材が装入されてい
る。上記空気遮断部材は、固体と液体の組合せで形成さ
れている。
【００１９】この発明によれば、タンク内上部に電解液
より軽く、空気より重たい物質を入れることで、タンク
内電解液と空気との接触を激減させることができる。
より軽く、空気より重たい物質を入れることで、タンク
内電解液と空気との接触を激減させることができる。
【００２０】
【００２１】タンク内電解液の上部に、固体と液体から
できた構造物を電解液の上に浮かせることで、電解液と
空気との接触面積を激減させることができる。
できた構造物を電解液の上に浮かせることで、電解液と
空気との接触面積を激減させることができる。
【００２２】また、電解液タンクの上部は開放されてい
るのが好ましい。すなわち、密閉タンクにする必要がな
い。密閉タンクの場合は、加圧対策の必要があるが、タ
ンク上部を開放にできるので、この加圧問題が解決され
る。また、ボンベ等で持ち運びが容易にできる。
るのが好ましい。すなわち、密閉タンクにする必要がな
い。密閉タンクの場合は、加圧対策の必要があるが、タ
ンク上部を開放にできるので、この加圧問題が解決され
る。また、ボンベ等で持ち運びが容易にできる。
【００２３】
【００２４】また、上記空気遮断部材は、電解液と接触
する液状の液体空気遮断部材と、該液体空気遮断部材の
上に装入された固体状の固体空気遮断部材を含むのが好
ましい。これらの組合せにより、安全性がより高まると
いう効果を奏する。
する液状の液体空気遮断部材と、該液体空気遮断部材の
上に装入された固体状の固体空気遮断部材を含むのが好
ましい。これらの組合せにより、安全性がより高まると
いう効果を奏する。
【００２５】この発明の他の局面に係るレドックスフロ
ー電池の製造方法においては、まず、電池セルに循環供
給する電解液を蓄える電解液タンクを準備する（第１工
程）。固体と液体の組合せで形成された、上記電解液の
比重より軽く、かつ空気より重い空気遮断部材を上記電
解液タンク内に装入する（第２工程）。上記電解液タン
ク内に電解液を導入する（第３工程）。
ー電池の製造方法においては、まず、電池セルに循環供
給する電解液を蓄える電解液タンクを準備する（第１工
程）。固体と液体の組合せで形成された、上記電解液の
比重より軽く、かつ空気より重い空気遮断部材を上記電
解液タンク内に装入する（第２工程）。上記電解液タン
ク内に電解液を導入する（第３工程）。
【００２６】この発明によれば、電解液をタンクに入れ
る際、たとえば充電状態で酸化されやすい状態であって
も、タンクの中に先に、固体と液体の組合せで形成され
た、電解液の比重より軽く、かつ空気より重い空気遮断
部材を電解液タンク内に入れているので、電解液が酸化
されない。そのため、どのような状態の電解液を入れる
ことも可能となる。この発明の好ましい実施態様によれ
ば、上記第２工程は、上記電解液タンク内に、上記電解
液の比重より軽く、かつ空気より重い、液状の液体空気
遮断部材を装入する工程と、該液体空気遮断部材の上
に、固体状の固体空気遮断部材を装入する工程と、を備
える。
る際、たとえば充電状態で酸化されやすい状態であって
も、タンクの中に先に、固体と液体の組合せで形成され
た、電解液の比重より軽く、かつ空気より重い空気遮断
部材を電解液タンク内に入れているので、電解液が酸化
されない。そのため、どのような状態の電解液を入れる
ことも可能となる。この発明の好ましい実施態様によれ
ば、上記第２工程は、上記電解液タンク内に、上記電解
液の比重より軽く、かつ空気より重い、液状の液体空気
遮断部材を装入する工程と、該液体空気遮断部材の上
に、固体状の固体空気遮断部材を装入する工程と、を備
える。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。
について説明する。
【００２８】参考例１ 図１は、参考例１に係るレドックスフロー電池の電解液
タンクの概念図である。
タンクの概念図である。
【００２９】電解液タンク１内に、電解液２が収容され
ている。電解液の上部に、プラスチック板３が装入され
ている。電解液２に、プラスチック板３を浮かせている
ので、電解液２と空気との接触面積を激減させることが
できる。プラスチック板３は、目でその存在を確認する
ことができるので、実際に目で見て、非酸化雰囲気にな
っていることを確認することができる。また、プラスチ
ック板３は固体であり、液体のように蒸発しない。
ている。電解液の上部に、プラスチック板３が装入され
ている。電解液２に、プラスチック板３を浮かせている
ので、電解液２と空気との接触面積を激減させることが
できる。プラスチック板３は、目でその存在を確認する
ことができるので、実際に目で見て、非酸化雰囲気にな
っていることを確認することができる。また、プラスチ
ック板３は固体であり、液体のように蒸発しない。
【００３０】図２は、参考例１に係る電解液タンクの他
の態様を示す図である。電解液２の上部に、ゴム製の構
造物４が浮かべられている。このような構成であって
も、電解液２と空気との接触面積を激減させることがで
きる。
の態様を示す図である。電解液２の上部に、ゴム製の構
造物４が浮かべられている。このような構成であって
も、電解液２と空気との接触面積を激減させることがで
きる。
【００３１】図３は、参考例１に係るレドックスフロー
電池のさらに他の態様を示す図である。図３を参照し
て、電解液２の上に、中が空気で、周囲がポリエチレン
で形成されたポリエチレン球５が浮かべられている。こ
のような構造であっても、電解液２と空気との接触面積
を激減させることができる。
電池のさらに他の態様を示す図である。図３を参照し
て、電解液２の上に、中が空気で、周囲がポリエチレン
で形成されたポリエチレン球５が浮かべられている。こ
のような構造であっても、電解液２と空気との接触面積
を激減させることができる。
【００３２】電解液２と空気との接触面積を激減させる
ことができるので、周囲を非酸化雰囲気にする必要がな
くなる。また、メンテナンスが容易となる。すなわち、
タンク１の上部を開け、電解液２を採取することも可能
となる。また、メンテナンス終了後、再度、外部を非酸
化雰囲気にする必要がなくなる。
ことができるので、周囲を非酸化雰囲気にする必要がな
くなる。また、メンテナンスが容易となる。すなわち、
タンク１の上部を開け、電解液２を採取することも可能
となる。また、メンテナンス終了後、再度、外部を非酸
化雰囲気にする必要がなくなる。
【００３３】参考例２ 図４は、参考例２に係るレドックスフロー電池に用いら
れる電解液タンクの概念図である。電解液タンク１内
に、電解液２が収容されている。電解液２の上部に、空
気より重い不活性ガスであるアルゴン６が装入されてい
る。電解液タンク１の周囲は、空気であるが、電解液２
の上にアルゴン６が装入されているので、電解液２と空
気との接触面積を激減させることができる。
れる電解液タンクの概念図である。電解液タンク１内
に、電解液２が収容されている。電解液２の上部に、空
気より重い不活性ガスであるアルゴン６が装入されてい
る。電解液タンク１の周囲は、空気であるが、電解液２
の上にアルゴン６が装入されているので、電解液２と空
気との接触面積を激減させることができる。
【００３４】アルゴン６を電解液タンク１の上部に入れ
ることで、タンクの上部を開放できる。すなわち、密閉
タンクにする必要がない。密閉タンクは、加圧対策の必
要があるが、実施の形態２に係る電解液タンクによれ
ば、そのような加圧対策を必要としない。また、アルゴ
ン６は、ボンベ等により、持ち運びが容易にできるとい
う利点を有する。
ることで、タンクの上部を開放できる。すなわち、密閉
タンクにする必要がない。密閉タンクは、加圧対策の必
要があるが、実施の形態２に係る電解液タンクによれ
ば、そのような加圧対策を必要としない。また、アルゴ
ン６は、ボンベ等により、持ち運びが容易にできるとい
う利点を有する。
【００３５】参考例３ 図５は参考例３に係るレドックスフロー電池の電解液タ
ンクの概念図である。電解液タンク１内に電解液２が収
容されている。電解液２の上に、油７が浮かべられてい
る。油７は溶液であるため、電解液２の量が変動して
も、それに追従し、決して、電解液２が空気と接触する
ことがない。油７の存在は、実際に目で見て確認できる
ので、非酸化雰囲気になっているかを、視覚により確認
できる。
ンクの概念図である。電解液タンク１内に電解液２が収
容されている。電解液２の上に、油７が浮かべられてい
る。油７は溶液であるため、電解液２の量が変動して
も、それに追従し、決して、電解液２が空気と接触する
ことがない。油７の存在は、実際に目で見て確認できる
ので、非酸化雰囲気になっているかを、視覚により確認
できる。
【００３６】実施の形態１ 図６は、実施の形態１に係るレドックスフロー電池に用
いられる電解液タンクの概念図である。電解液タンク１
内に、電解液２が収容されている。電解液２の上に油７
が浮かんでいる。油７の上に、プラスチック板３が装入
されている。このように、油７とプラスチック板３を組
合せることによって、電解液２と空気との接触をより効
率的に防止でき、安全性が高まる。
いられる電解液タンクの概念図である。電解液タンク１
内に、電解液２が収容されている。電解液２の上に油７
が浮かんでいる。油７の上に、プラスチック板３が装入
されている。このように、油７とプラスチック板３を組
合せることによって、電解液２と空気との接触をより効
率的に防止でき、安全性が高まる。
【００３７】参考例４ 参考例４ は、電解液と空気との接触面積を激減させるこ
とができる電解液タンクの製造方法に関する。
とができる電解液タンクの製造方法に関する。
【００３８】図７を参照して、電解液タンク１内に、空
気よりも重い不活性ガスまたは電解液より比重の軽い溶
液８を導入する。
気よりも重い不活性ガスまたは電解液より比重の軽い溶
液８を導入する。
【００３９】図８を参照して、電解液タンク１内に、電
解液２を導入する。電解液２をタンク１に入れる際、た
とえば充電状態で酸化されやすい状態であっても、タン
ク１の中に、先に、空気より重い物質８を入れているの
で、どのような状態の電解液も、空気に接触させること
なく、電解液タンク内１に入れることが可能となる。
解液２を導入する。電解液２をタンク１に入れる際、た
とえば充電状態で酸化されやすい状態であっても、タン
ク１の中に、先に、空気より重い物質８を入れているの
で、どのような状態の電解液も、空気に接触させること
なく、電解液タンク内１に入れることが可能となる。
【図１】 参考例１に係る電解液タンクの概念図であ
る。
る。
【図２】 参考例１に係る電解液タンクの他の態様を示
す概念図である。
す概念図である。
【図３】 参考例１に係る電解液タンクのさらに他の態
様を示す概念図である。
様を示す概念図である。
【図４】 参考例２に係る電解液タンクの概念図であ
る。
る。
【図５】 参考例３に係る電解液タンクの概念図であ
る。
る。
【図６】 実施の形態１に係る電解液タンクの概念図で
ある。
ある。
【図７】 参考例４に係る電解液タンクの製造方法の順
序の第１の工程における概念図である。
序の第１の工程における概念図である。
【図８】 参考例４に係る電解液タンクの製造方法の順
序の第２の工程における概念図である。
序の第２の工程における概念図である。
【図９】 従来のレドックスフロー電池の概念図であ
る。
る。
【図１０】 従来の他のレドックスフロー電池の概念図
である。
である。
１ 電解液タンク、２ 電解液、３ プラスチック板。
───────────────────────────────────────────────────── 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 昭64−22346（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−183063（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】 電池セルと、前記電池セルに循環供給す
る電解液を蓄える電解液タンクと、を備え、 前記電解液タンク内であって、前記電解液の上部に、前
記電解液の比重より軽く、空気より重い空気遮断部材が
装入されており、 前記空気遮断部材は、固体と液体の組み合わせで形成さ
れている、 レドックスフロー電池。 - 【請求項２】 前記電解液タンクの上部は開放されてい
る、請求項１に記載のレドックスフロー電池。 - 【請求項３】 前記空気遮断部材は、前記電解液と接触
する液状の液体空気遮断部材と、該液体空気遮断部材の
上に装入された固体状の固体空気遮断部材とを含む、請
求項１に記載のレドックスフロー電池。 - 【請求項４】 電池セルに循環供給する電解液を蓄える
電解液タンクを準備する第１工程と、 固体と液体の組み合わせで形成された、前記電解液の比
重より軽く、かつ空気より重い空気遮断部材を前記電解
液タンク内に装入する第２工程と、 前記電解液タンク内に電解液を導入する第３工程と、を
備えたレドックスフロー電池の製造方法。 - 【請求項５】 前記第２工程は、 前記電解液タンク内に、前記電解液の比重より軽く、か
つ空気より重い、液状の液体空気遮断部材を装入する工
程と、 該液体空気遮断部材の上に、固体状の固体空気遮断部材
を装入する工程と、を備える、請求項４に記載のレドッ
クスフロー電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17856398A JP3283825B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | レドックスフロー電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17856398A JP3283825B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | レドックスフロー電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012065A JP2000012065A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3283825B2 true JP3283825B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=16050679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17856398A Expired - Lifetime JP3283825B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | レドックスフロー電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283825B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
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