JP7262110B2 - レドックスフロー電池 - Google Patents
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Description
レドックスフロー電池の全体の構成は、正極電極と、負極電極と、これら両電極間に介在される隔膜とを備え、正極電解液及び負極電解液を供給して充放電を行うものである。
前記負極電解液は、チタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、及び亜鉛イオンから選択される少なくとも一種の金属イオンを含有し、前記正極電解液が含有する添加金属イオンは、アルミニウムイオン、カドミウムイオン、インジウムイオン、スズイオン、アンチモンイオン、イリジウムイオン、金イオン、鉛イオン、ビスマスイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一種を含有する。
(1)活物質量を増加させるには貯蔵容器容量を大きくすればよく、出力を大きくしない 限り、電解槽自体は大きくする必要がない。
(2)正極、負極活物質は容器に完全に分離して貯蔵でき、自己放電の可能性が少ない。
(3)使用する液透過型炭素多孔質電極においては、活物質イオンの充放電特性(電極反 応)は、単に、電極表面で電子の交換を行うのみで、電極に析出することなく、電池 の反応が単純である。
初充電においては、正極ではバナジウム4価は5価に酸化され、負極ではバナジウム4価は3価に還元され、負極ではバナジウム3価は2価に還元されるが、正極では過充電及び酸素発生を生ずる。これを避けるため、正極液が完全充電状態になったときにその電解液を4価のバナジウム液と交換する必要があった。この状態で、電池を充電状態にすると正極側ではバナジウムの4価から5価への酸化が行われ、他方負極側ではバナジウムの3価から2価への還元が行われる。放電状態では逆の反応が生じることになる。
また、ソーラーパネルの出力は、天候によって大きく変化する。例えば、1個のセルが
1.1~1.6[V]の出力とすると、1個のセルスタックが44[V]から64[V]となり、仮にインバータの入力が60[V]から400[V]であると、ソーラーパネルの出力を利用する場合には、60[V]未満の電力を捨ててしまうことになり、効率の良い利用はできなかった。
それ故、ソーラーパネルの出力を効率よく利用するには、DC-DCコンバータ等のコンデンサの容量の大きなものが必要となり。昇圧のために電力が必要となった。
また、負極側のカラーセンサは、充電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または放電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の色彩を有し、前記色彩から前記電解液の負極の充電状態を検出するものである。即ち、前記電解液の循環管路に配設した色彩検出部で、色彩をカラーセンサで検出するものである。
特に、本発明で使用する電解液である硫酸バナジウム水溶液は、充電放電によって『価』が変化させるものであり、電解液としての硫酸バナジウム水溶液自体が原理的には劣化しないことになるから、硫酸バナジウム水溶液に劣化が生じない。
(4価(青)) (5価(黄))
負極反応は VO3+ + e- →/← VO2+
(3価(緑)) (2価(紫))
但し、矢印→は充電、矢印←は放電である。
硫酸バナジウム水溶液を電解液として用いるレドックスフロー電池では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液が原理的には劣化しないことになるから、硫酸バナジウム水溶液に劣化が生じない。
負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。
したがって、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量が検出できる。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域上と推定される特定の波長に充放電残量があることがわかる。
硫酸バナジウム水溶液の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDE18が特定の周波数で発光し、しかも、フォトカプラを構成するフォトダイオードはその特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数を正確に検出することができる。
即ち、現在の硫酸バナジウム水溶液からなる電解液の色彩が何れの波長にあるかを検出し、誤差があるときには、負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」または負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」を変化することになる。少なくとも、電解液の色彩が何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。
図1において、公知のソーラーパネル301は太陽電池の集合体で、1個の起電力は小さいが、それを複数直列に接続することで特定の電圧まで昇圧させている。レドックスフロー電池300を充電するには、ソーラーパネル301側の起電力の印加電圧で、概略的に1.4~1.6倍程度になるように電圧を印加している。最初の充電電圧を低く、充電の進行に合わせて充電電圧を高くさせるものもある。1個の電池(1セル)の発電できる電力は、概略、一辺が数10cmならば、10~100ワット程度である。住宅用として用いられる太陽光発電システムでは、複数のソーラーパネル301が用いられていて、接続箱を介してパワーコンディショナーに接続されている。ソーラーパネル301で発電された電力はインバータ304を介して家庭内で消費され、または売電の電線を介して他の家庭に送電され、売電の規定によって、売電電力網と繋がっている。この場合は売電電力網へと電力が供給される。なお、この接続箱の説明は省略し、逆流防止用ダイオード302,303のみ説明する。
図1において、商用電源305は単相100[V]であるが、売電として200[V]としてもよいし、他の電圧としてもよい。
また、ソーラーパネル301の出力が低下し、Vb<Vaになると、レドックスフロー電池300の電圧が維持される。ソーラーパネル301の出力がなくなっても、レドックスフロー電池300の充電電力があれば、そのレドックスフロー電池300の電圧が維持される。
Vb<Vaになると、逆流防止用ダイオード302,303は逆方向バイアス状態となる。即ち、逆流防止用ダイオード302,303はオフ状態となる。このとき、インバータ304はレドックスフロー電池300のリード線27B、正極65と、セルスタック20の負極24のリード線26Aからレドックスフロー電池300からの電力を取出し、50Hzまたは60Hzの商用電源(売電)305側に出力を行うことができる。
なお、ソーラーパネル301の出力を常時インバータ304の出力とし、その余剰電力をレドックスフロー電池300の充電用に使用することもできる。
殊に、図10に示す色彩検出部44の電解液の色彩を「黄色」を100%、・・・「青色」を0%側、また、色彩検出部44の電解液の色彩を「紫色」を100%、・・・「緑色」を0%と設定したとき、放電残量が少ない0%側の放電完了の「青色」、「緑色」になるように、レドックスフロー電池300の充電を行う。
通常状態では、放電残量が「黄色」で100%の残量、「紫色」で100%の残量とするものであり、閾値の設定により、前記100%を90%または80%等に変更することができる。何れにせよ、レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ17の点灯するLED18で数値表現等の段階表現できればよい。
1.1~1.6[V]の出力とすると、1個のセルスタックが44[V]から64[V]となり、仮にインバータの入力が60[V]から400[V]であると、ソーラーパネルの出力を利用する場合には、60[V]未満の電力を捨ててしまうことになり、効率の良い太陽光の利用はできなかった。
ソーラーパネル301の出力を効率よく利用するには、DC-DCコンバータ等のコンデンサの容量の大きなものが必要となり、かつ、昇圧のために電力が必要となった。
そこで、上記従来の問題点を自動的に解消すべく、特に、二次電池に充電をしていない
定電圧状態でも、1個のセルスタックの電解液の流れを並列接続のごとき接続にすることにより低流体抵抗とし、その出力を直列とする二次電圧を高くすることによって、ソーラーパネルの電力を直接通常のインバータを介して売電でき、インバータの使用できる入力電圧を高くすることができる
このように、レドックスフロー電池300の出力電圧はVa[V]、ソーラーパネル301の出力電圧はVb[V]とするとき、Va≦Vbとして運転される。1対の逆流防止用ダイオード302,303を使用すると、1対の逆流防止用ダイオード302,303の順方向電圧降下により、Va≦VbはVa<Vbとなる。
放電残量は、光ファイバー46の上端にあるカラーセンサ17に「黄色」を90~100%の残量、「紫色」を90~100%の残量と表示させることができる。
何れにせよ、レドックスフロー電池300の放電残量の大きさを、表現することができる。
ディスプレイ18との数値が大きく開いたときには、本実施の形態のレドックスフロー電池300の異常であるから、それに気づいて早く修理する必要がある。電解液に異物が入ったときも、何れも、レドックスフロー電池300としての特性がなくなるので、早く修理する必要がある。
勿論、光ファイバー46及びカラーセンサ17からなる色彩ディスプレイは、現実には両色彩から計算した値が正確に合致しないから、ディスプレイ18を負極側と正極側の2個配設するよりも1個の方が廉価である。
この場合には、ソーラーパネル301によって逆流防止用ダイオード302及び逆流防止用ダイオード303を順方向に流し、ソーラーパネル301でレドックスフロー電池300を充電しながら、インバータ304で商用電源305に対する売電として使用する。
このように、カラーセンサ17によるディスプレイとしてのLED18が電解液の「黄色」、「紫色」に相当するとき、インバータ304の入力を断ち、レドックスフロー電池300を100%の充電完了からスタートすることができる。また、レドックスフロー電池300に1日分の残量を持たせ、レドックスフロー電池300からも出力することができる。
複数の正極電極102、隔膜103、負極電極104、双極板105、一対の集電板、一対のクッション層、金属層が形成された双極板105及びその外周に装着されたフレーム101を有する単セル(最小単位のセル)の集合によりセルスタック20,60を構成している。
更に詳しくは、一対のエンドプレート101及びそのエンドプレート101を締付ける締付機構107を用意する。この締付機構107は、締付軸108と、その締付軸108の両端に螺合されるナット110と、そのナット110とエンドプレート101の間に介在される。
セルスタック20,60の底面側も、セルスタック20,60からセルスタック容器120が浮き上がる波構造112となっている。即ち、セルスタック20,60は、セルスタック容器120に格納され、セルスタック20,60とセルスタック容器120によって冷却されるようになっている。
集電板と双極板105との間の抵抗を低減でき、かつ、負圧下における抵抗の上昇を抑制できるので、電池出力の低下や、電池容量の低下等、抵抗による電気的損失を低減することができる。したがって、電気的損失の少ない電池となる。
即ち、セルスタック20,60は、電解液容器11,31,51,71の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が循環する負極側セル路21,61と、正極側セル路22,62を形成し、液体循環ポンプ12,32,52,72によって電解液が循環されている。
レドックスフロー電池300の端子電圧が、ソーラーパネル301の出力電圧値のとき、インバータ304は直流を交流に変換して、商用電源305側に電力を出力する。
そこで、図1、図2に示すように、ソーラーパネル301とインバータ304の接続点に、逆流防止用ダイオード302を順方向に接続し、また、ソーラーパネル301とインバータ304の接続点に接続する側のリード線26A、27Bに、逆流防止用ダイオード302を順方向に接続する。
したがって、インバータ304の負荷が軽い場合には、ソーラーパネル301の起電力はレドックスフロー電池300の充電を主として行い、通常状態では、ソーラーパネル301の起電力は、インバータ304の負荷に合わせて出力し、余剰電力で、レドックスフロー電池300の充電を行う。
夜間のようなソーラーパネル301の起電力がないとき、レドックスフロー電池300の放電により、インバータ304から出力する。この出力は家庭内負荷として、家庭外負荷として使用できる。
そして、電解液容器11は2台の液体循環ポンプ12,52を介して負極側セル路21が負極側セル路21に電解液を送給する。また、電解液容器31は2台の液体循環ポンプ32,72を介して正極側セル路22が負極側セル路62に電解液を送給する。
液体循環ポンプ12は、負極側セル路21から循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13bから電解液容器11の硫酸バナジウム水溶液15に入り、循環管路13aを介する負極性の循環路を形成する。
また、液体循環ポンプ52は、負極側セル路61から循環管路53a、液体循環ポンプ52、循環管路53bから電解液容器15の硫酸バナジウム水溶液15に入り、循環管路13c、循環管路13dを介して負極性の循環路を形成する。
また、液体循環ポンプ72は、正極側セル路62から循環管路73a、液体循環ポンプ72、循環管路73bから電解液容器31の硫酸バナジウム水溶液35に入り、循環管路13c、循環管路13dを介して負極性の循環路を形成する
このように、液体循環ポンプ12,32,52,72は、負極側セル路21,61の硫酸バナジウム水溶液15,55,35,65を循環させ、負極側セル路21,61に対してバナジウムイオンの『価』数の違いを明確にする循環経路を形成している。
また、負極側セル路61から循環管路53a、1台の液体循環ポンプ52、循環管路53b、電解液容器51、循環管路53c、負極側セル路61と硫酸バナジウム水溶液51が循環する。同時に、液体循環ポンプ72の回転により、正極側セル容器62から循環管路73a、1台の液体循環ポンプ72、循環管路73b、電解液容器71、循環管路73c、負極側セル容器61と硫酸バナジウム水溶液15が循環する循環系を示すものである。
負極側セル路21,61から循環管路13a、液体循環ポンプ12a、循環管路13bによって、電解液容器11aの中の硫酸バナジウム水溶液15aが挿入循環管路53aから排出し、そして、撹拌し、撹拌した硫酸バナジウム水溶液15を管路61aから吸収し、更に、循環管路13b1、液体循環ポンプ12b、循環管路13b2から電解液容器11bの硫酸バナジウム水溶液15b中の挿入循環管路53bから排出し、撹拌した硫酸バナジウム水溶液15,55を管路61bから吸収し、循環管路13cを介して、負極側セル路21,61に戻る液体の第1の循環経路及び第2の循環経路である。負極側セル路21,61の硫酸バナジウム水溶液15を循環させ、負極側セル路21に対してバナジウムイオンの『価』数の違いを明確にする循環経路を形成している。
図4において、インペラポンプは電動機を収容した本体部201と、吸入口206及び吐出口207を本体部201のフランジ204に、ポンプ部209のフランジ203を取付けている。インペラ208は本体部201の電動機のシャフトに取付けられており、電動機と同一回転数で回転する。
なお、インペラ208の吐出口207の逆方向に配設されているのは、座部202である。
したがって、本体部201の内部の電動機が回転すると、電解液に遠心力が加わり、吐出口207から放射方向に飛び出し、吸入口206側を負圧とする。よって、インペラポンプは液体循環ポンプ12,32,52,72として機能する。
通常、液体循環ポンプ12,32,52,72は、空気を巻き込まない構成として使用される。
このとき、ソーラーパネル301は、レドックスフロー電池300に充放電を行い、インバータ304は、特定のプログラムに従って、売電の交流発電機305側に電力を供給する。ソーラーパネル301の出力は、所定の直流電圧として、リード線26Aによって負の電圧を、リード線27Bに正の電圧を印加する。
そして、液体循環ポンプ12の2台と、液体循環ポンプ32の2台を同時駆動させたときは、インペラ208の吸入口206側から吐出口207の間には各々2倍の流速の電解液の流れが生じるから、0.5倍と2倍の能力で駆動させることができる。液体循環ポンプ12の3台及び液体循環ポンプ32の3台配設した場合も同様となり、必要に応じて設定された能力で駆動させることができる。
液体循環ポンプ12,32,52,71が直列使用する説明としているが、それらを並列接続としてもよいし、直並列接続としてもよい。
正極反応は VO2+ + H2O →/← VO2 + + e- + 2H+
(4価(青)) (5価(黄))
負極反応は VO3+ + e- →/← VO2+
(3価(緑)) (2価(紫))
但し、矢印→は充電、矢印←は放電である。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができる。
このように、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65に劣化が生じない。
なお、図7は波長と感度の関係を示すものである。
また、発明者らの実験によれば、波長380~780[nm]の単色の検出で実現できることを確認した。
通常の放電残量は、充電完了の「黄」と放電完了の「青」とを領域上で、「黄」が100%の容量であり、「青」が0%の放電残量であった。
発明者らの実験によれば、読み取り誤差が大きいが、略比例関係が確認された。
TCS34725を搭載したカラーセンサ16のモジュールは、カラーセンサ17を環境の色が変化しないように、また、白色LEDを搭載することで暗闇でも色彩の判別ができるようしている。
また、負極側からみれば、充電完了の「紫」と放電完了の「緑」とを領域上で、「紫」が100%の容量であり、「緑」が0%の放電残量になる。
これらは独立に正極側の正電極と負極側の負電極に現れる。したがって、同一情報を正極側と負極側の2系統から取得できることになる。
特に、正極側の充電完了により「黄」から「青」に、また、負極側の「紫」から「緑」への変化を特定の色彩を固定することにより、領域として検出することもできる。
100%(黄)、75%、50%、25%、0%(青)
と、「黄」から「青」で、また、「黄」から「青」で各5段階に区割けして説明することもできる。
白色LED(380~780色彩)は負極側電解液容器11,51,に入った電解液である硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65の色彩の判別ができるよう発光しており、白色LEDを搭載することで暗闇でも色彩の判別ができるようしている。
このカラーセンサ17の「赤色(Red)」、「緑色(Green)」、「青色(Blue)」の3色は、白色LED(380~780色彩)を得ていることから、相手方の出力とするフォトカプラとしての構成を示しており、勿論、積極的にフォトカプラとして構成してもよい。
特に、充電中であっても、放電中であっても、放電残量を測定できる。したがって、通常の二次電池であれば、充電時間と通電電流から充放電残量を測定するのが一般的であるが、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65を電解液として用いるレドックスフロー電池ではレドックスフロー電池の負荷が加わっていると、加わっていないとに関係なく、その時点の充放電残量を測定できる。
また、発光にはLDE18が特定の周波数(白色)で発光し、しかも、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65が循環するセルスタック20,60の負極側セル路21と、その特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数を少ない誤差で検出することができる。
現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65からなる電解液の色が1走査の何れの波長380~700[nm]にあるかを検出する。
100%(黄),90%,80%,・・・・,20%,10%,0%(青)
と均等に区分してもよいし、〇(黄),△,×(青)の3種類に重み付けを行ってもよい。通常、5段階程度に評価するのが望ましい。
レドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65に劣化が生じない。
図1及び図2、図9乃至図15に示すように、合成樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタラート等の耐電解液で形成されたパイプからなる循環管路13,33,53,73で、液体循環ポンプ12,32,52,71に接続され、電解液容器11,31,51,71から硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65の電解液を循環させている。これらの循環系を均一化するために、電解液分配器50を標準化し、何れの電解液容器11,31,51,71にも適用できるようにしている。
循環管路13,33が排出する挿入循環管路53(13)に穿設された開口孔54は複数配設されている。循環管路53が下降を防止して分岐されている開口孔54は、循環管路53の開口断面積よりもその面積が大きくなっている。
電解液容器11,31に接続された挿入循環管路53(13)は、図示しないコネクタ、接着剤等の接続手段を使用して接続されている。勿論、シール性を高くするために、図示しないパッキング等も使用される。しかし、本発明を実施する場合には、電解液容器11,31と挿入循環管路53は一体に接続され、必要に応じて彎曲させるのが望ましい。
即ち、循環管路13a,33aは電解液分配器50の上端部を挿通し、電解液分配器50と挿入循環管路93及び循環管路51、循環管路82(13b)が合成樹脂管によって一体に形成されている。この電解液分配器50の長さは、電解液容器11,31の長さの比率の7/10~10/10、好ましくは、8/10~9/10の位置範囲とするのが望ましい。
また、電解液分配器50の長さは、1/10~810、好ましくは、2/10~4/10の範囲とするのが望ましい。電解液分配器50と管路51(13b)、管路82(13b)が合成樹脂管によって一体に形成される。
また、フィルタ84は塵埃の除去、硫酸バナジウム水溶液15,35の呼吸用としている。電解液分配器50の締め付け具81は、堅固に電解液容器11,31に固定するため弾性パッキン、弾性フィルタ及び加工液が漏れないようなシール構造となっている。そして、締め付け具81によって電解液容器11,31に堅固に取り付け可能となっている。
そして、電解液分配器50の下部には色彩検出部44が形成されていて、その基板48の一面に白色LED45が固定されている。白色LED45は基板全面を合成樹脂でモールドされたものである。
液体循環ポンプ12,32,52,72に接続されている電解液分配器50の透明大径管体92内の電解液は、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出され、循環管路13a,33a、挿入循環管路93を通り、挿入循環管路93に穿設された開口孔94から、透明大径管体92の内部に流れ、整流部49となって色彩検出部44に供給される。色彩検出部44では、白色のLED45が電気的に導かれ、そこに整流部49で整流された電解液が供給され、色彩検出部44は所定の色彩を出力する。色彩検出部44では光ファイバー46の端部から色彩検出部44の内部光を透過光、散乱光または反射光として検出している。
本実施の形態では、セコニックスペクトロマスターC-7000によって実測し、負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」、同様に、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」を測定し、その「紫色」と「緑色」と、「青色」と「黄色」との間を測定し、放電と充電を3~20に分割している。
レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ17で直接表示してもよいが、通常、運転に必要な電力を数値表現できればよいから、例えば、レドックスフロー電池300の放電残量は、最小限度の3段に設定できればよい。特に、充電しなければならない事態が発生し難いので、20段以上に細かく設定してもよい。但し、その重要度は高くない。
負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」の電解液の循環に1台、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」の電解液の循環に1台を必要とし、その「紫色」と「緑色」と、「青色」と「黄色」との間を測定し、放電と充電を「紫色」から「緑色」と、「青色」から「黄色」に前述したように、3~20の評価に分割できる。
したがって、液体循環ポンプ12,32,52,71は、少なくとも2台は必要である。いずれにせよ、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32は2台追加したり、4台追加したりする場合には偶数台となる。これを対で見れば1対以上となる。
負極側の電解液容器11,31,51,71には硫酸バナジウム水溶液15,35,55,65が、正極側の電解液容器11,31,51,71には硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が充填されている。電解液容器11,31,51,71と電解液容器31の液位を検出し、電解液容器11,31,51,71と電解液容器11,31,51,71の電解液の液面を知るフロートセンサ100は、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が収容されている電解液容器11,31,51,71または電解液容器11,31,51,71に配設されている。フロートセンサ100に形成された螺子部105によって、電解液容器11,31,51,71に締め付けられている。
フロートセンサ100は中心には中心移動杆101が配設され、中心移動杆101の周囲をフロート123が上下動するようになっている。フロート123には永久磁石が埋設されており、中心移動杆101に埋設されたリードスイッチ124からなるフロートセンサ100が配設されている。
なお、ガイド筒105は、中心移動杆101の周囲をフロート123が上下動するとき、周囲にフロート123が衝突しないようにしている。
なお、水位センサ摘み128は、負極側の電解液容器11,51,の螺子込みを行うものであり、フィルタ109は負極側の電解液容器11,51の変動する水位の呼吸用である。
また、本実施の形態では、フロートセンサ100を電解液分配器50と別に設けたものであるが、本発明を実施する場合は、電解液分配器50にフロートセンサ100を組み付けることができる。例えば、挿入循環管路93(13a)、管路81(13b)にフロート123を取付けても良いし、或いは、電解液分配器50の内部にフロートセンサ100を設けてもよい。
図13は本発明の実施の形態のレドックスフロー電池300で使用する電解液容器11,31,51,71に装着するフロートセンサ100及び電解液分配器50の配設を枠体に対して行う説明図である。
電池収納本体400の電池枠体401は、断面4角金属杆を合成樹脂でモールドして、酸に腐食し難いように構成している。電池枠体401の内側には、電解液容器11または電解液容器31が上から挿入自在な容器空間402,403が一体化され、また、制御器格納空間404も一体化され、容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となって、電解液容器11及び電解液容器31の1/3~2/3の高さの位置までを電解液漏れを生じた場合には、その内側の容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となった容器で液漏れを防止している。
制御器格納空間404の上部には、負極側セル路21を格納する空間が形成されていて、そこにセルスタック20,60が接続されている。
本実施の形態では、制御器格納空間404の上部がセルスタック40Bを格納する空間及び蓋体406の裏面で電解液のコントローラを構成している。
例えば、電解液分配器50の白色のLED45のリード線、フロートセンサ100のリード線、容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となった容器の湿度センサまたは水漏れセンサ、水センサ等がマイクロコンピュータCPUに接続されている。また、正常に運転しているか否か、充電中であるか、放電中であるかの表示等も行われている。
本実施の形態の特徴は、1個の電解液容器11,31,51,71を何倍かに使用できるようにしたものである。他の構成は、図13と相違するものではない。1個の電解液容器11,31,51,71は4倍、6倍、8倍、・・・しても、1対毎に増加できることを示すものである。
勿論、負極側は、負極側セル路21、循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13b、硫酸バナジウム水溶液15、循環管路13c、正極側セル路21と循環して正極側セル路21に戻る。また、正極側は、液体循環ポンプ32対して直列に正極側セル路22、循環管路33a、液体循環ポンプ32、循環管路33b、硫酸バナジウム水溶液35、循環管路33c、負極側セル路21と循環して、正極側セル路22に戻る系統を付け加えるものである。
(4価(青)) (5価(黄))
負極反応は VO3+ + e- →/← VO2+
(3価(緑)) (2価(紫))
但し、矢印→は充電、矢印←は放電である。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75事態に劣化が生じない。
同様に、負極の2価バナジウムは「紫色(380~450nm)」、3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」で、5価バナジウムの「黄色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上の色を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」との間の領域上を移動することになる。
したがって、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量がある。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下と推定される特定の波長に振幅に充放電残量があることがわかる。
しかも、2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域、4価バナジウムの青色と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下で、当該硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDEが特定の周波数で発光し、しかも、フォトカプラを構成するフォトダイオードはその特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数をシャープに検出することができる。
例えば、現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75からなる電解液の色が1回約380~700[nm]の走査のうち何れにあるかを検出する。
即ち、負極における2価バナジウムの「紫色(380~450nm)」から3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色(450~495nm)」から5価バナジウムの「黄色(570~590nm)」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色(380nm)」と3価バナジウムの「緑色(495nm)」または負極は2価バナジウムの「紫色(450nm)」と3価バナジウムの「緑色(570nm)」と領域を変化することになる。少なくとも、電解液の色が380~700[nm]の何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75に劣化が生じ難い。
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、正極側充放電状態検出部及び/または負極側充放電状態検出部における電解液の循環管路13,33,53,73に配設した白色発光ダイオード45の散乱光または反射光の検出は、正極側充電状態検出部及び/または負極側充電状態検出部の検出値が、現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75からなる電解液の色が380~700スキャニング[nm]の何れにあるかを検出する。
何れにせよ、繰り返し使用している間に両者間の差が少なくなるので、何れを選択しても大きな違いはない。
液体循環ポンプ12,32,52,71は定速回転とし、循環管路13bを介して硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を収容する電解液容器11、循環管路13cを介してセルスタック20の負極側セル路21、循環管路13dを介して負極側セル路21の順で回動する。
同様に、液体循環ポンプ12,32,52,71は定速回転とし、循環管路33aを介して硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を収容する電解液容器31、循環管路33cを介してセルスタック20の正極側セル路22B、循環管路33cを介してセルスタック20の負極側セル路21を回動する。
なお、本実施の形態では、液体循環ポンプ12,32,52,71を増加させない事例である。
セルスタック20,60の循環方向に直列接続することによって、出力電圧を決定することができる。セルスタック20,60の電圧は、隔膜板23を挟む正極電極24及び負極電極25によって決定され、正極電極24及び負極電極25の面積は、定格の通電電流を決定する。
セルスタック20とセルスタック20の電力は、セルスタック20を小消費電力とし、本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液として用いるレドックスフロー電池300の制御機器の電力に使用するものである。
特に、セルスタック20側から本実施の形態のレドックスフロー電池の制御用の電力を使用すれば、セルスタック20Aの劣化を低減することができる。
なお、セルスタック20の出力電圧V1とセルスタック20の出力電圧V2とは、V1>V2の関係があるが、V1≧V2とすることもできる。
またそれらの定格電流を変化させることもできる。
特に、レドックスフロー電池300の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75は、電解液として循環しており、充放電回数、電解液の再使用は変化しないから、セルスタック20,60は比例関係となる。しかし、レドックスフロー電池300等の二次電池の特性を使用する電力によって変化させることができる。
レドックスフロー電池300及びソーラーパネル301及びインバータ304、商用電源305は、図1及び図2と同じであるから、その説明を割愛する。
また、必要数量のフロートセンサ100が制御装置CPUの二値入力としている。そして、必要数の白色LED45を点灯させる出力を、必要数のカラーセンサ17の検出出力を制御装置CPUから出力している。更に、レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ18で表示するもので、表示対象を3~20に分割している。液体循環ポンプ12及び液体循環ポンプ32についても、必要数の対の液体循環ポンプ12,32,52,72に電力を供給している。本実施の形態においては、通常、100%の電力で回転させて充電及び放電を行い。また、充電及び放電が少ないときには、1/3~1/10の回転数で充電及び放電を行う。
このとき、カラーセンサ17は何ら作用していない。湿度センサが動作すると、ステップS1乃至ステップS3のルーチンの処理を繰り返し実行する。
ステップS6のフロートセンサ100の値が所定の範囲内(高い値と低い値に挟まれた範囲)であるか判断し、実施例においては、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも高い値のとき、液体循環ポンプ12の回転速度を低下させる。
ステップS8で硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75をレドックスフロー電池300の電解液として用いている。ここで、レドックスフロー電池300の放電負荷が小さいとき、言い換えれば、レドックスフロー電池300の充電負荷が小さいとき、これは、充電電流または放電電流が小さいとき、ステップS9で液体循環ポンプ12,32,52,71の電流を1/2~1/10程度に低下させる。少なくとも、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が循環させている。
勿論、ステップS8では、レドックスフロー電池300の充放電負荷が大きいときと、小さいときに区別し、2つに分けていたが、本発明を実施する場合には、1乃至5に分割してもよい。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫色」、3価バナジウムは「緑色」、また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。
負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。
したがって、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量が検出できる。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域上と推定される特定の波長に充放電残量があることがわかる。
硫酸バナジウム水溶液の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDE18が特定の周波数で発光し、しかも、フォトカプラを構成するフォトダイオードはその特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数を正確に検出することができる。
即ち、現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75からなる電解液の色彩が何れの波長にあるかを検出し、誤差があるときには、負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」または負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」を変化することになる。少なくとも、電解液の色彩が何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。
この硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の正極側充放電状態検出部及び/または負極側充放電状態検出部は、電解液の循環管路13,33に色彩検出部44を配設し、そこに配設した白色LED45の透過光または散乱光、反射光により、正極及び/または負極の初期充填または補充電から満充電の間の放電残量があるかを検出する。
前記電解液の循環管路13,33に色彩検出部44を配設しているから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の澱みができない箇所であるから、カラーセンサ17によって色彩を正確に判断できる。
そして、これは実施の形態の太陽光発電を行うソーラーパネル301と、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として使用するレドックスフロー電池300と、前記ソーラーパネル301及び/または前記レドックスフロー電池300の直流出力を交流に変換するインバータ304とを具備し、前記ソーラーパネル301の起電力が高く、前記ソーラーパネル301に接続した1対の逆流防止用ダイオード302,303の一対のカソード側から前記インバータ304の入力及び前記レドックスフロー電池300の充電入力を得、前記ソーラーパネル301の出力が低くなったとき、前記ソーラーパネル301と前記インバータ304及び前記レドックスフロー電池300との電気的接続を遮断するものである。
前記ソーラーパネル301の出力が低くなったとき、ソーラーパネル301とインバータ304及びレドックスフロー電池300との電気的接続を遮断している。このとき、レドックスフロー電池300の出力はインバータ304の出力として取り出されるが、商用電源305の負荷が夜間に軽負荷となることから、その容量によって夜間の電力をレドックスフロー電池300から供給できる。
また、レドックスフロー電池300の容量の大きいときには、電力会社に電力を販売できる。
また、2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の流れからなる負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路は、充電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または放電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間の前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる。
なお、透明循環管路92と挿入循環管路93は、基本的に循環管路33,33a,33b,33c,33dと相違するものではない。
更に、上記排出管81,82は、前記液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31,51,71内の前記電解液を前記電解液容器11,31,51,71外、即ち、管路を介してセルスタック20,60に循環させるもので、前記透明大径管体52からなる筒体に並行して配設した配設方法が好適である。
液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液を循環し、前記電解液を拡散させる透明大径管体85からなる筒体及び前記透明大径管体85からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71は、前記液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31,51,71内の前記電解液を前記電解液容器11,31,51,71外の管路を介してセルスタックに循環させる。
また、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液は、2重に重ねた前記筒体及び前記筒体を収容する電解液容器11,31,51,71によって、前記電解液が複雑な流れとなるから、価数の異なるバナジウムの混ざりがよくなり、それを、前記電解液として循環する結果、セルスタック20に循環する電解液容器11,31,51,71の前記電解液が均一に分布することになり、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液とするレドックスフロー電池300の起電力が安定する。
ここで、レドックスフロー電池300の前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記透明大径管体86からなる筒体の上部に収容し、前記透明大径管体92からなる筒体の上部に一体化させることにより、外形を前記透明大径管体92からなる筒体のおおきさにまとめることができる。
この発明のレドックスフロー電池300の前記電解液の色彩を決定する白色LED45からなるLED照明と、前記LED照明のもとで前記電解液の色彩を検出するカラーセンサ17を具備するから、レドックスフロー電池300の前記電解液の色彩をLED照明と、前記LED照明のもとでカラーセンサ17により検出するものであるから、前記電解液の深さに影響を受けず、かつ、使用年数にも影響を受けないのでメンテナンスの必要性がない。
ここで、フロートセンサ100は所定の液位で動作するものであるから、2台のセンサによって動作させたり、湿度センサ、水位センサ等とすることができる。
この発明のレドックスフロー電池300は、更に、前記筒体内の前記電解液の液面位置を検出するフロートセンサ100を前記透明大径管体86からなる筒体内に設けものであるから、前記透明径管体または断面四角形の管体からなる筒体で、前記フロートセンサ100の管理ができ、その管理状態で移動が可能であるから、緩衝材等で保護する手間が省ける。
更に、前記透明大径管体92からなる筒体内の上部に呼吸孔及びフィルタ84を組付けたものである。
ここで、前記透明大径管体92からなる筒体内の上部に呼吸孔は、前記透明大径管体92からなる筒体内の上面に限定されるものではなく、側面の上部位置であってもよい。また、フィルタ84は前記電解液の吸湿性のないものが好ましく、液体をはじくことにより、液体の遮断効果を得ることができる。
ここで、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側とは、電解液容器11,31,51,71の上面の平面上の平面またはその裏面を意味する。前記液体循環ポンプ12,32の取り付けは、上平またはその下の位置とすることができ、電解液容器11,31,51,71の作業性が確保できるものであれば、何れの位置でもよい。特に、可動部分として部品交換が容易な位置であれはばよい。
この発明のレドックスフロー電池300の前記液体循環ポンプ12,31,51,71は、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側に配設したものであるから、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上面側に配設するものであるから、メンテナンスが自在であり、その作業性を上げることができる。
また、前記セルスタック20,60を通過する電解液を収容する正極側電解液容器31,71及び負極側電解液容器11,51は、電解液を収容するもので、その電電解液に対する充電容量によって充電電気量が決定される。
即ち、例えば、レドックスフロー電池300等の二次電池の充電電圧が低くとも、1個のセルスタック20,60の電解液の流れを並列接続様に接続し、その出力を直列とする二次電圧を高くすることによって、インバータ304の使用できる入力電圧を高くできるものである。
前記正極側充放電循環路33,73の前記電解液流速を増加させる正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側充放電循環路13,53の前記電解液流速を増加させる負極側液体循環ポンプ12,52は、前記電解液を循環させる前記正極側充放電循環路33,73及び前記負極側充放電循環路13,53の何れかの位置に正極側液体循環ポンプ32,72、負極側液体循環ポンプ12,52を配設すればよいので設計自由度、メンテナンス自由度が高い。
したがって、このレドックスフロー電池300の前記正極側電解液容器31,71または前記負極側電解液容器11,51は、単一の前記正極側電解液容器31,71または前記負極側電解液容器11,51に対して複数の正極側充放電循環路33,73及び複数の負極側充放電循環路13,53を前記セルスタック20,60の隔膜を除き独立配管したものであるから、標準化が可能であり、逆に、前記正極側電解液容器11,51または前記負極側電解液容器11,51の形状及び容積は、任意のものとすることができる。
故に、正極側電解液容器11,31,51,71及び負極側電解液容器11,31,51,71、前記正極側充放電循環路31,71及び前記負極側充放電循環路11,31,51,71、前記正極側液体循環ポンプ32,71及び前記負極側液体循環ポンプ12,52は、単一のセルスタック20,60に対して1個以上設け他ものである。
また、2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の流れからなる負極側の循環管路13,13a,13b,13c、53,53a,53b,53cからなる充放電循環路は、充電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または放電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間の前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる。
更に、上記排出管81,82は、前記液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31,51,71内の前記電解液を前記電解液容器11,31,51,71外、即ち、管路を介してセルスタックに循環させるもので、前記透明大径管体92からなる筒体に並行して配設した配設方法が好適である。
液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液を循環し、前記電解液を拡散させる透明大径管体92からなる筒体及び前記透明大径管体92からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71は、前記液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31,51,71内の前記電解液を前記電解液容器11,31外の管路を介してセルスタックに循環させる。
また、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液は、2重に重ねた前記筒体及び前記筒体を収容する電解液容器11,31,51,71によって、前記電解液が複雑な流れとなるから、価数の異なるバナジウムの混ざりがよくなり、それを、前記電解液として循環する結果、セルスタック20に循環する電解液容器11,31,51,71の前記電解液が均一に分布することになり、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液とするレドックスフロー電池300の起電力が安定する。
ここで、レドックスフロー電池300の前記電解液を循環させる液体循環ポンプ11,31,51,71は、前記透明大径管体92からなる筒体の上部に収容し、前記透明大径管体92からなる筒体の上部に一体化させることにより、外形を前記透明大径管体92からなる筒体のおおきさにまとめることができる。
この発明のレドックスフロー電池300の前記電解液の色彩を決定する白色LED45からなるLED照明と、前記LED照明のもとで前記電解液の色彩を検出するカラーセンサ17を具備するから、レドックスフロー電池300の前記電解液の色彩をLED照明と、前記LED照明のもとでカラーセンサ17により検出するものであるから、前記電解液の深さに影響を受けず、かつ、使用年数にも影響を受けないのでメンテナンスの必要性がない。
ここで、フロートセンサ100は所定の液位で動作するものであるから、2台のセンサによって動作させたり、湿度センサ、水位センサ等とすることができる。
この発明のレドックスフロー電池300は、更に、前記筒体内の前記電解液の液面位置を検出するフロートセンサ100を前記透明大径管体92からなる筒体内に設けものであるから、前記透明径管体または断面四角形の管体からなる筒体で、前記フロートセンサ100の管理ができ、その管理状態で移動が可能であるから、緩衝材等で保護する手間が省ける。
更に、前記透明大径管体92からなる筒体内の上部に呼吸孔及びフィルタ84を組付けたものである。
ここで、前記透明大径管体92からなる筒体内の上部に呼吸孔は、前記透明大径管体92からなる筒体内の上面に限定されるものではなく、側面の上部位置であってもよい。また、フィルタ84は前記電解液の吸湿性のないものが好ましく、液体をはじくことにより、液体の遮断効果を得ることができる。
ここで、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側とは、電解液容器11,31,51,71の上面の平面上の平面またはその裏面を意味する。前記液体循環ポンプ12,32の取り付けは、上平またはその下の位置とすることができ、電解液容器11,31,51,71の作業性が確保できるものであれば、何れの位置でもよい。特に、可動部分として部品交換が容易な位置であれはばよい。
この発明のレドックスフロー電池300の前記液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側に配設したものであるから、前記電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上面側に配設するものであるから、メンテナンスが自在であり、その作業性を上げることができる。
また、前記セルスタック20,60を通過する電解液を収容する正極側電解液容器31,71及び負極側電解液容器11,51は、電解液を収容するもので、その電電解液に対する充電容量によって充電電気量が決定される。
即ち、例えば、レドックスフロー電池300等の二次電池の充電電圧が低くとも、1個のセルスタック20,60の電解液の流れを並列接続様に接続し、その出力を直列とする二次電圧を高くすることによって、インバータ304の使用できる入力電圧を高くできるものである。
前記正極側充放電循環路33,33a,33b,33c,33d、73,73a,73b,73c,73dの前記電解液流速を増加させる正極側液体循環ポンプ12,32,52,72及び負極側充放電循環路13,13a,13b,13c,13d、53,53a,53b,53c,53dの前記電解液流速を増加させる負極側液体循環ポンプ12,52は、前記電解液を循環させる前記正極側充放電循環路13,33,53,73及び前記負極側充放電循環路13,53の何れかの位置に正極側液体循環ポンプ32,72、負極側液体循環ポンプ12,52を配設すればよいので設計自由度、メンテナンス自由度が高い。
特に、レドックスフロー電池300のセルスタック20,60が短くでき、流体抵抗が高くしなくても、正極側充放電循環路33,33a,33b,33c,33d、73,73a,73b,73c,73d及び負極側充放電循環路13,13a,13b,13c,13d、53,53a,53b,53c,53dの電流容量を確保できる。
したがって、このレドックスフロー電池300の正極側電解液容器31,71または負極側電解液容器11,51は、単一の前記正極側電解液容器31,71または前記負極側電解液容器11,51に対して複数の正極側充放電循環路33,33a,33b,33c,33d、73,73a,73b,73c,73d及び複数の負極側充放電循環路13,13a,13b,13c,13d、53,53a,53b,53c,53dを前記セルスタック20,60の隔膜を除き独立配管したものであるから、標準化が可能であり、逆に、前記正極側電解液容器31,71または前記負極側電解液容器11,51の形状及び容積は、任意のものとすることができる。
故に、正極側電解液容器31,71及び負極側電解液容器11,51、前記正極側充放電循環路33,33a,33b,33c,33d、73,73a,73b,73c,73d及び負極側充放電循環路13,13a,13b,13c,13d、53,53a,53b,53c,53d、正極側液体循環ポンプ32,71及び前記負極側液体循環ポンプ12,52は、単一のセルスタック20,60に対して1個以上設け他ものである。
12,32,52,72 液体循環ポンプ
13,13a,13b,13c,13d 循環管路
15,35,55,75 硫酸バナジウム水溶液
33,33a,33b,33c,33d 循環管路
53,53a,53b,53c,53d 循環管路
73,73a,73b,73c,73d 循環管路
17 カラーセンサ
20,60 セルスタック
21 負極側セル路
22 正極側セル路
61 負極側セル路
62 正極側セル路
44 色彩検出部
45 白色LED
46 光ファイバー
50 電解液分配器
92 透明大径管体
93 挿入循環管路
100 フロートセンサ
121 中心移動杆
123 フロート
124 リードスイッチ
300 レドックスフロー電池
400 電池収納本体
Claims (1)
- 硫酸バナジウム水溶液を電解液として用いるレドックスフロー電池において、
充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナ
ジウムを4価バナジウムに変化させる間、前記4価バナジウム及び5価バナジウムからな
る電解液の色彩を検出する正極側カラーセンサと、
充電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または放電により2価バナ
ジウムを3価バナジウムに変化させる間、前記2価バナジウム及び3価バナジウムからな
る電解液の色彩を検出する負極側カラーセンサと
を具備し、
前記正極側カラーセンサ及び前記負極側カラーセンサの前記電解液の循環管路に配した色彩検出部によりLEDの透過光または散乱光、反射光のうちの何れか1以上を検出して出力された前記電解液の色彩から放電残量を特定することを特徴とするレドックスフロー電池。
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