JP5831112B2 - セルフレーム、セルスタック、およびレドックスフロー電池 - Google Patents
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Description
(1)出口スリットのみの構造を変える
正極側入口スリットの構造=負極側入口スリットの構造
正極側出口スリットの構造≠負極側出口スリットの構造
(2)入口スリットのみの構造を変える
正極側入口スリットの構造≠負極側入口スリットの構造
正極側出口スリットの構造=負極側出口スリットの構造
(3)入口スリットと出口スリットの両方の構造を変える
正極側入口スリットの構造≠負極側入口スリットの構造
正極側出口スリットの構造≠負極側出口スリットの構造
(A)各電解液用流路のスリット長を異ならせる
(B)各電解液用流路の少なくとも一部の断面形状を異ならせる
(C)各電解液用流路の少なくとも一部の断面積を異ならせる
(D)各電解液用流路を構成するスリットの本数を異ならせる
なお、これら(A)〜(D)は組み合わせて行なうことができる。
実施形態1では、正極側と負極側とで、マニホールド123〜126と双極板121との間に形成される電解液の流路長(スリット長)を異ならせることで、双極板121の位置(電極配置箇所)における正極電解液の圧力と負極電解液の圧力との圧力差を小さくする構成を図1に基づいて説明する。
・正極側入口スリット23A≠負極側入口スリット24A
・正極側出口スリット25A≠負極側出口スリット26A
・正極電解液用流路8Aのスリット長>負極電解液用流路9Aのスリット長
実施形態1の構成に加えて、スリットの断面積は同じであるが、断面形状を異ならせて、さらに各流路8A,9Aにおける圧力損失を調整しても良い。例えば、正極電解液用流路8Aの断面形状を矩形とし、負極電解液用流路9Aの断面形状を半円形とすれば、正極電解液用流路8Aにおける圧力損失と比較して、負極電解液用流路9Aにおける圧力損失をさらに小さくできる。
実施形態2では、正極側と負極側とで流路断面積を異ならせることで、双極板121の位置(電極配置箇所)における正極電解液の圧力と負極電解液の圧力との圧力差を小さくする構成を図2に基づいて説明する。
・正極側入口スリット23B≠負極側入口スリット24B
・正極側出口スリット25B≠負極側出口スリット26B
・正極側入口スリット23Bの断面積<負極側入口スリット24Bの断面積
・正極側出口スリット25Bの断面積<負極側出口スリット26Bの断面積
実施形態3では、正極側と負極側とでスリットの数を異ならせることで、双極板121の位置(電極配置箇所)における正極電解液の圧力と負極電解液の圧力との圧力差を小さくする構成を図3に基づいて説明する。
・正極側入口スリット23C≠負極側入口スリット24C
・正極側出口スリット25C≠負極側出口スリット26C
・正極側入口スリット23Cの本数>負極側入口スリット24Cの本数
・正極側出口スリット25Cの本数>負極側出口スリット26Cの本数
・正極電解液用流路8Cのスリット長(等価スリットの長さ)>負極電解液用流路9Cのスリット長(等価スリットの長さ)
実施形態4では、正極電解液の粘度と負極電解液の粘度とが殆ど同じである場合に、双極板121の位置で敢えて正極電解液の圧力と負極電解液の圧力とに差を生じさせるための構成を図4に基づいて説明する。
8A,8B,8C,8D 正極電解液用流路
23A,23B,23C,23D 正極側入口スリット
25A,25B,25C,25D 正極側出口スリット
9A,9B,9C,9D 負極電解液用流路
24A,24B,24C,24D 負極側入口スリット
26A,26B,26C,26D 負極側出口スリット
121 双極板
122 枠体
123 正極用給液マニホールド 125 正極用排液マニホールド
124 負極用給液マニホールド 126 負極用排液マニホールド
127 シール部材
100 セル
101 イオン交換膜
102 正極セル
104 正極電極
106 正極電解液用タンク 108,110 導管 112 ポンプ
103 負極セル
105 負極電極
107 負極電解液用タンク 109,111 導管 113 ポンプ
120 セルフレーム
200 セルスタック
210,220 エンドプレート
300 レドックスフロー電池(RF電池)
Claims (9)
- 枠体と、前記枠体に一体化された双極板と、を備え、
前記枠体は、
前記枠体に貫通して設けられ、正極電解液が流通する正極用給液マニホールド、および正極用排液マニホールドと、
前記枠体の一面側に設けられ、前記正極用給液マニホールドから前記双極板の一面側に配される正極電極に前記正極電解液を導入する正極側入口スリット、および前記正極電極から前記正極用排液マニホールドに前記正極電解液を排出する正極側出口スリットからなる正極電解液用流路と、
前記枠体に貫通して設けられ、負極電解液が流通する負極用給液マニホールド、および負極用排液マニホールドと、
前記枠体の他面側に設けられ、前記負極用給液マニホールドから前記双極板の他面側に配される負極電極に前記負極電解液を導入する負極側入口スリット、および前記負極電極から前記負極用排液マニホールドに前記負極電解液を排出する負極側出口スリットからなる負極電解液用流路と、を有するセルフレームであって、
前記正極電解液用流路の構造と、前記負極電解液用流路の構造と、が異なることで、電極配置位置での前記正極電解液による圧力と前記負極電解液による圧力の圧力差を調整するように構成されていることを特徴とするセルフレーム。 - 前記正極電解液用流路と前記負極電解液用流路の各々において、入口スリットと出口スリットの構造とが異なることを特徴とする請求項1に記載のセルフレーム。
- 前記正極電解液用流路のスリット長と、前記負極電解液用流路のスリット長と、が異なることを特徴とする請求項1または2に記載のセルフレーム。
- 前記正極電解液用流路の少なくとも一部の断面形状と、前記負極電解液用流路の少なくとも一部の断面形状と、が異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセルフレーム。
- 前記正極電解液用流路の少なくとも一部の断面積と、前記負極電解液用流路の少なくとも一部の断面積と、が異なることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセルフレーム。
- 前記正極電解液用流路を構成するスリットの本数と、前記負極電解液用流路を構成するスリットの本数と、が異なることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセルフレーム。
- 前記正極側入口スリットの構造と前記負極側出口スリットの構造とが同じで、前記正極側出口スリットの構造と前記負極側入口スリットの構造とが同じであることを特徴とする請求項2に記載のセルフレーム。
- セルフレームと、正極電極と、負極電極と、イオン交換膜と、を複数積層してなるセルスタックであって、
請求項1〜7のいずれか一項に記載のセルフレームを含むことを特徴とするセルスタック。 - セルスタックと、前記セルスタックに正極用電解液を循環させる正極用循環機構と、前記セルスタックに負極用電解液を循環させる負極用循環機構と、を備えるレドックスフロー電池であって、
前記セルスタックは、請求項8に記載のセルスタックであることを特徴とするレドックスフロー電池。
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