JPH0338703B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、少なくとも一部分が直列に接続して
いる複数のセルを有し且つこれらのセルの少なく
とも２個に共通な電解液であり且つ共有電解液を
含み、それによつてこれらのセルの周りおよび上
記共有電解液中に電解液導電性バイパス路を生
じ、望ましくない分路電流を生じる電解液を有す
る電気化学的セル装置内の望ましくない分路電流
の減少または除去に関する。特に、本発明は、こ
の結果を得るため電気化学的装置を接続し且つ電
気化学的装置に接続するトンネルを通して適当な
保護電流を印加することによるかかる分路電流の
減少または除去に関する。 直列に接続した複数のセルを有し且つ共通電解
液、例えばセル中を通つて循環する共通電解液を
有する多セル電気化学的装置では、充電中も放電
中も電解液中を通る導電路の結果として分路電流
損失（電流バイパスとしても知られている）が生
じる。これらの分路電流損失は開路条件下でも起
こる可能性があり、望ましくない電気化学的装置
の放電をひき起こす。その上、これらの分路電流
は電気化学的装置に対して二次的な好ましくない
影響を与える可能性がある。例えば、機能成分の
不均一なまたは不適当なメツキが起こり、遂には
装置の有効性を短くすることになる可能性があ
る。また、電極および（または）その他の成分の
腐食が起きたり、反応成分が不必要に消費された
り、過剰の熱損失が生じたりする可能性がある。
かくして、分路電流問題は多くの理由で電気化学
的装置の分野で認識されて来ており、これらの問
題ならびに他の認識された問題を軽減または除去
するため、かかる装置の種々な改良がなされてい
る。 例えば、分路電流の影響を最小にするための電
気絶縁手段を含む多セル装置が考案されている。
かくして、米国特許第3773561号〔ブジヨークマ
ン（Bjorkman）〕は、停止中または待機中のセ
ルスタツクの複数の電池の内部短路が、入口およ
び出口を閉鎖して個々のセル中の電解液部分を隔
離することによりセル相互の電気的接触を遮断す
ることによつて防止できると教示している。米国
特許第3806370号〔ニスチツク（Nischik）〕は電
極がプラスチツクフレームで保持されている数個
の燃料電池を有する燃料電池バツテリー（fuel
cell battery）中の電解液の間欠的なフラツシン
グを与えるための電解液断続装置（electrolyte
interrupter system）を開示している。電解液断
続装置は個々の燃料電池のフレーム中に配置され
た電解液デイストリビユーターと電解液マニホル
ドとから成る。個々の燃料電池の電解液供給ダク
トは電解液デイストリビユーター中に開口してお
り、個々の電池の電解液排出ダクトは電解液マニ
ホルド中に開口している。電解液デイストリビユ
ーターと電解液マニホルドとはおのおのがフレー
ムの上部の相互に心合わせした孔で形成され、電
解液デイストリビユーターを形成する孔の底部は
電解液マニホルド中へ通じる電解液排出ダクトの
開口と少なくとも同じ高さに配置されている。米
国特許第3378405号〔シユーマツハー
（Schumacher）ら〕はセル１個につき１個、好
ましくは２個の誘電体断続器（dielectric
interrupter）を用いることによるナトリウムア
マルガム陽極酸化剤多セル燃料電池装置中のセル
相互の電気的絶縁を教示している米国特許第
4025697号〔ハート（Hart）〕は電解液を大型ポ
ンプ（第１段階で水圧駆動式循環装置（第２段
階）を通して互いに電気的に絶縁されている個々
の電極隔室へ分配する、２段階電解液分配方式の
多セル装置を記載している。全装置の電解液を通
しての短路によるセル間漏洩およびセル間電力損
失が最小になる。 多セル装置の内部または分路電流損失防止手段
のような他の電解液中断方法も教示されている。
例えば、米国特許第3537904号〔マツダ
（Matsuda）ら〕および第3522098号〔スターム
（Sturm）ら〕は電解液を通る導電路を減少また
は遮断するための電解液中への気泡の挿入を記載
している。 別の方法も考案されている。例えば米国特許第
3666561号〔チク（Chiku）〕はセルの枝分かれし
た電解液入口および出口通路を有することにより
セル間に流れる電流を最小にする電解液循環式電
池を提供する発明を記載しており、これらの通路
は非常に長く且つ断面がかなり小さくしてあるの
で、各枝分かれ通路中の電解液の電気抵抗が大き
くなるようになつている。この特許は電解液通路
中に気泡を注入して電気抵抗をさらに増加するこ
とによる内部電流防止をも教示している。 分路電流または内部電流の防止または減少のた
めの気泡を用いない幾何学的再設計も行われてい
る。例えば、米国特許第3964929号〔グレブスタ
ツド（Grevstad）〕は冷媒循環装置と高電気抵抗
路を生じるようになつているプレナムとを設ける
ことによる燃料電池冷却装置中の分路電流防止を
教示している。米国特許第3540934号〔ボエーク
（Boeke）〕は電気的に不導電性の管を用いた場合
でも直列多セルレドツクス装置では分路電流問題
が起こり得ることを指摘しており、この特許はお
のおのの個々の電極室と中央流系（central flow
system）とを接続する個々の電解液通路が平均
内径比10：１以上の長さを有する場合には電気的
分路が無視できる無効果を生じると教示してい
る。米国特許第3634139号は分路電流問題の設計
的解決方法を示している。この特許は適当なマニ
ホルド設計で洩れ電流を最小にすることができる
と教示している。１例として、たとえマニホルド
直径が比較的大きくても、電解液枝管（またはチ
ヤネル）口を小さくすることによつて洩れ電流は
無視できると記載している。しかし、口をあまり
小さくしすぎると、電解液の流れが遅くなる。こ
の特許は直径約2.54mm（1/10インチ）の口が受容
でき且つ直径約3.175mm（1/8インチ）のマニホル
ドが受容できると記載している。 米国特許第4049878号〔リンドストロム
（Lindstrom）〕は洩れ電流問題を解決しようとす
る技術努力の現状での代表的なものである。この
特許は、多くの電気化学的装置はセルが並列群に
結合され、並列群がまた直列に結合されるスタツ
ク状の複数のセルを含むことを示している。他の
実施態様はセルが直列にだけ結合されている多セ
ル装置である。この特許には、電解液系中の洩れ
電流を減少し且つスタツクの個々の部分の結合お
よび脱結合による特殊な電気的制御方式のための
条件をつくりたいという望みによつて決定される
もつと複雑な結合パターンが可能であると記載さ
れている。この特許は、洩れ電流を減少させる自
然の方法は電解液チヤネルの寸法を最小にするこ
とであるが、この方法は電解液の流れの問題が生
じることを指摘しており、これらの問題を回避す
ることができる方法を教示している。この方法は
セルが電気的に直列に結合されており、セル中の
電解液空間間に設置され流体接続またはクロス・
チヤネルの使用から成る。１つの実施態様におい
て、これらのクロス・チヤネルは電解液空間の下
部に配置されていて、幾らかの電解液がクロス・
チヤネルによつて電解液空間間を移行するように
なつている。もう１つの実施態様では、いわゆる
プレナムをつくるため、電解液空間の上部の並列
接続セル中の電解液空間間にもクロス・チヤネル
を設ける。 最近アトランタ（1978年２月26日〜３月１日）
で開かれたアメリカ化学技術者協会（American
Instltute of Chemical Engineers）の全国大会
の電気・有機合成技術に関するシンポジウム、セ
ツシヨン１、電気−有機方法による実施経験
（Operating Experience with Electro−organic
Process）に提出されたモンサントのバーネツト
（Burnett）およびダンレイ（Danley）の論文
“電気化学的セル装置における電流バイパス
（Current Bypass in Electrochemical Cell
Assemblies）”では、循環電解液多セル直列装置
における分路電流問題を検討し、かかる装置中の
幾何学関連電流および抵抗間の幾つかの数学的関
係を導き出している。この著者らは、ある種のセ
ル配列で電流バイパス損失は受容できるレベルに
保たれ得るが、セルの数が増すと急激に損失が増
加すると結論している。また、本発明で用いる型
の分路電流または電流バイパスの除去のための特
別な解決は誘導されてもおらず、また示唆されて
もいない。事実、この著者らは分路電流によつて
生じる損失を減少するため3.24mm（８フイート）
の長さのマニホルドへのセル接続を記載してい
る。 最近発行された米国特許第4081585号〔ジヤケ
リン（Jacquelin）〕は電極による零化（nulling）
によつて洩れ電流を減少させる唯一の先行技術の
参考文献であるように思われる。しかし、本発明
の方法および装置とは異なり、この特許はセルの
モジユールの少なくとも４倍の電極のセツトの使
用を教示し且つ枝チヤンネル中でこれらの電極を
用い、せいぜい劣つた、高価な方法である。 米国特許第4197169号は、少なくとも一部分が
直列に接続している複数のセルを有し且つ少なく
とも２個のセルへの共通の電解液であり且つ共有
電解液を含み、それによつてかかるセルの周りお
よび上記共有電解液中に電解液導電性バイパス路
を生じ、望ましくない分路電流を生じる電解液を
有する電気化学的装置の分路電流を最小にする方
法に関する。この方法は、上記共有電解液を通る
分路電流と同じ方向に且つ上記分路電流を有効に
少なくとも減少させる大きさの保護電流を、上記
共有電解液を通る上記導電性バイパス路の少なく
とも一部分中に印加することから成る。導電性バ
イパス路の少なくとも一部分と直列に単一の保護
電流を印加して分路電流を最小にしまたは除去す
るようにする。この出願はまた装置に保護電流を
印加するようになつている手段を有する電気化学
的装置にも関するものである。しかし、この装置
に、本発明の１つの重大な面であるトンネルを有
利に使用できるという事実は全く認識されていな
い。 多セル電気化学的装置の分路電流（洩れ電流）
問題を克服するため当該分野でなされて来たあら
ゆる上記努力にも拘らず、本発明の新規の且つ有
効な方法は今まで教示されてもおらずまた示唆さ
れてもいない。事実、先行技術の方法の多くはそ
れ自体設計および流れの困難さを生じる問題の多
い方法に関するものである。 本発明は、少なくとも一部分が直列に接続して
いる複数のセルを有し且つ共通のマニホルドから
個々の入口チヤネルを通つて共有電解液として少
なくとも２個のセルへ供給され、それによつてか
かるセルの周りおよび上記共有電解液中に電解液
導電性バイパス路を生じ、望ましくない分路電流
を生じる共通電解液を有する電気化学的装置の分
路電流を最小にする方法に関する。この方法は
個々の入口チヤネルと接続する電解液トンネルを
設け且つ上記分路電流を有効に少なくとも減少さ
せる大きさの保護電流を上記電解液トンネル中
に、かくして上記共有電解液中に印加することか
ら成る。かくして、単一の保護電流を印加して分
路電流を最小にし、好ましくは完全に除去するこ
とができる。本発明はまた、装置に保護電流を印
加するようになつている手段を有する電気化学的
装置にも関する。 直列の複数のセルを有し且つ２個以上のかかる
セルへの共通電解液であり且つ共有電解液を含む
電解液を有する多セル電気化学的装置では、セル
の周りの電解液中の電解液導電性バイパス路の結
果として分路電流損失が起こる。本発明はかかる
装置の分路電流を最小にすることに関し且つこの
結果を得るための装置に関する。 本明細書中で用いる“電気化学的装置”という
用語は水光分解電池装置、光ガルバニー電池装
置、液体太陽電池装置のような光電気化学的装置
ならびに電池、燃料電池装置、クロル−アルカリ
セル装置、金属−空気装置、海水電池、電解槽、
電気化学的シンセサイザーおよび電解採取装置の
ような他の電気化学的装置ならびに陰極、陽極お
よび共通電解液を用い、双極および単極多セル装
置を含み且つ複数の電解液（例えば陰極液および
陽極液）を有する装置を含む他の装置を含むもの
とする。 本明細書で用いる“共通電解液”という用語は
２個以上のセル中で用いられ且つセルへ分配され
る、物理的連続体から成る電解液を意味するもの
とする。１個以上のマニホルドを用いる循環電解
液装置では、物理的連続体はマニホルド、枝チヤ
ネルおよびセル中に入つている電解液を含む。 本明細書で用いる“共有電解液”とは個々の成
分中に入つている電解液に共通の領域内に置かれ
る電解液の部分を意味するものとする。かくし
て、１個以上のマニホルドを用いる循環電解液装
置では、リザーバ内およびマニホルド内に入つて
いる電解液は共有電解液であり、枝チヤネル、セ
ルおよび他の個々の成分内に入つている電解液は
共有電解液ではない。 本明細書で用いる“分路電流を最小にする”と
いう用語は分路電流を減少させまたは除去するこ
とを意味するために用いるものとする。 ザーン（Zahn）らの同時係属米国特許出願第
939325号の発明の開発において、１個または複数
個の共通マニホルドを通つて共有電解液を確立し
且つ各セルのチヤネルを通つて装置のセルへ連続
体で物理的に接続している共通電解液を有する多
セル直列電気化学的装置の抵抗等価回路モデルが
誘導された。このモデルは装置中のセルがすべて
同じという仮定で開発された。この仮定に基づい
て、支配的回路方程式が線形定数係数差分方程式
として書かれ、この方程式の一般的な閉鎖形の解
がセル内（セル内）電解液中の電流、チヤネル内
およびマニホルド内の電解液（共有電解液）中の
電流について得られた。チヤネル抵抗は一般にマ
ニホルドおよびセル内電解液抵抗よりずつと大き
かつたので、近似的代数解も展開された。最終セ
ルから最初のセルへ送られる単一の外部印加電流
によつて分路電流を最小にすることができ、事
実、最適な場合にはすべてのチヤネル電流を有効
に零にすることができることが示された。 各セルはセル内電解液抵抗R_eと直列の、その
回路電圧に等しい理想的電圧源V_pとしてモデル
化された。この場合、第１図に示すように、電極
を通る電流は分かれて、一部分の電流は各チヤネ
ルを通つてマニホルド（共有電解液）中へ流れ
た。第１図に用いられている変数は次の通りであ
る。 R_n＝マニホルドの抵抗 R_c＝チヤネルの抵抗 R_e＝セル内電解液の抵抗（セパレーターや膜の
ようなセル内成分を含む） V_p＝開路セル電圧 Ｖ＝抵抗電圧降下を含む実際のセル電圧（Ｖ
V_p＋1R_e保護有り） i_o＝ｎ番目のセルを通る主電解液電流 j_o＝ｎ番目のチヤネルを通るチヤネル分路電流 K_o＝ｎ番目とｎ＋１番目のチヤネル間のマニホ
ルドを通るマニホルド分路電流 K_p＝分路電流を零に減少させるために所要なマ
ニホルドを通る電流 １＝電気化学的装置を通る全端子電流。 第１図に示すように、先行技術の電気化学的セ
ル装置は２として概略示されており、直列に配置
されたセル４、６、８、10、12、14を含む。図に
示すように、電流１は装置２中を端板16から端板
18へ流れる。共通電解液（図には示してない）は
共通マニホルド20を経て各セルを通る単一の物理
的連続体を形成し、個々のセルチヤネル24、26、
28、30、32、34を通る共有電解液を含む。各セル
中の電解液の抵抗はR_eとして示され、マニホル
ドの抵抗はR_nとして示され、各チヤネルの抵抗
はR_cとして示される。上で定義された電流i_o、j_o、
K_o、も図示されている。 各電解液部分はその適当な抵抗でモデル化され
た、キルヒホツフの電流および電圧の法則をｎ番
目のセルの要求に適用した。 i_o-1−i_o＝j_o (1) K_o-1−K_o＝−j_o (2) K_o-1R_n−R_c（j_o−j_o-1）−i_o-1R_e＝V_p (3) 指数ｎを１だけ増加させて(1)式を書き直すと、
代数式は非常に単純化される。 K_oR_n−R_c（j_o+1−j_o）−i_oR_e＝V_p (4) 次に(3)式から(4)式を引くことにより、ｉを含む
項およびＫを含む項は(1)式および(2)式から丁度j_o
に等しくなるので、チヤネル分路電流だけの方程
式 j_o+1−Bj_o＋j_o-1＝０ (5) が得られる。ここでＢ＝２（R_e＋R_n）／R_cであ
る。 丁度、線形定数係数微分方程式が指数解をもつ
ように、(5)式のような線形定数係数差分方程式は j_o＝Aλⁿ (6) の形のベキ乗則解をもつた。ここで、Ａは振幅で
あり、特性パラメーターλ（微分方程式で記載さ
れる連続系の固有振動数に類似している）は(6)式
の仮定解を(5)式中に代入することによつて得られ
た。 Aλ^n-1〔λ²−Bλ＋１〕＝０ (7) 自明でない解（Ａ≠０、λ≠０）としては、(7)
式の括弧内の項が０にならねばならないので、 λ＝Ｂ／２±√（２）²−１ (8) (8)式の２つの解は互いに逆数であることに注目
されたい。 (5)式は線形なので、最も一般的な解は両許容解
の線形結合 j_o＝A₁λⁿ＋A₂λ^-n (10) であつた。ここでλは(8)式のいずれかの根であ
る。 振幅A₁およびA₂は境界条件で評価された。対
称により、第１セルの電流j₁＝Ｊは最終セルの電
流j_N＝−Ｊと大きさは等しいが方向は反対であ
り、 j₁＝Ｊ＝A₁λ＋A₂λ^-1 j_N＝−Ｊ＝A₁λ^N＋A₂λ^-N （11） となり、 A₁＝−Ｊ（１＋λ^-N+1）／λ^N−λ^-N+2 A₂＝Jλ（λ＋λ^N）／λ^N−λ^-N+2 が得られた。代数的通分により、チヤネル電流は j_o＝Ｊ／λ^N−λ〔−λⁿ＋λ^N-n+1〕 （12） となつた。 この点において、Ｊは未知であつた。しかし、
j_oを(1)式および(2)式を解くのに用いた。(1)式に注
意を集中し、j_oを０と仮定することによりまず同
次解を求めた。ベキ乗則解を仮定すると、自然解
は定数であつた。 i_o-1−i_o＝０；i_o＝Apⁿ （13） Ap^n-1（１−ｐ）＝０；ｐ＝１；i_o＝Ａ （14） 得られた解はj_oと同じベキ乗則依在性をもたね
ばならず、そこで(10)と同じ形の解となる。従つて
全解は i_o＝ｉ ＋Jλ／（λ^N−λ）（λ−１）〔λⁿ＋λ^N-n−１−
λ^N〕 （15） となつた。ここで（14）式中の定数Ａをi_p＝ｉ
（ここでｉは端子電流である）になるように調節
した。開路条件下ではｉ＝０である。電池を充電
するとき、ｉは正であるが、負荷下ではｉは負で
ある。 同様に、マニホルド分路電流は K_o＝K_p −Jλ／（λ^N−λ）（λ−１）〔λⁿ＋λ^N-n−１−
λ^N〕 （16） であつた。ここで初期マニホルド電流K_pは未だ
明示されなかつた。 重要なパラメーターＪ（これは第１チヤネル電
流である）は未知であつた。ｎの任意の値（ｎ＝
２が最も容易である）に対して、(3)式中に（13）、
（14）、（15）、（16）式を用いて、（17）式または
（18）式を得た。 Ｊ＝V_p＋iR_e−K_pR_n／R_n＋R_e＋〔R_C（λ−１）（λ^N-1
＋λ）／（λ^N−λ）〕
（17） Ｊ＝（V_p＋iR_e−K_pR_n）（λ^N−λ）（λ−１）／λ（R_e
＋R_n）（１＋λ^N） （18） 上記の（17）式またはそのもう１つの等価形
（18）式は、K_pが０以外の値をもつならばＪを変
化させることができることを示している。もし、
Ｊ（第１枝チヤネル中の分路電流）を減少させる
と、j_o〔式（12）〕は減少した。 K_pが K_p＝V_p＋iR_e／R_n （19） のような値をもつた場合、Ｊは０となり、同様に
すべてのj_oが０となつた。 この条件で、式（12）、（15）、（16）は i_o＝ｉ、K_o＝K_p、j_o＝０ （20） となる。 かくして、上述のことは様１図と同様な装置に
おいて、マニホルド中の共有電解液中を通して単
一の保護電流を通すことによつて分路電流すなわ
ち洩れ電流を最小にする（減少または除去する）
ことができることを示唆している。 この電流の方向は未保護電流K_oすなわち共有
電解液中の分路電流と同じである。 上記の方程式および第１図のモデルからは、式
（20）で定義されるK_pに等しいK_pを共有電解液中
に流した場合、枝チヤネルと共有空間との各分岐
点の電圧はそのセル電圧に等しいこともわかる。
かくして、枝チヤンネル中の電圧降下が０の場合
には電流は流れない。枝チヤネル中の電圧は零化
される（nulled）。 しかし、K_pが式（20）と異なる場合には枝チ
ヤネル中の電圧は零化されない。それにも拘ら
ず、保護電圧の印加によりこれらのチヤネル中の
分路電流は減少し、このことは式（20）からの正
確なK_pが実行可能でない実際の電気化学的装置
において有効であることがわかつた。 実際的な観点から、上記方法の有用性のために
は０でないR_nが所要であつた。さらに、この有
用性はR_nの大きさを増す幾何学的効果によつて
増強される。かかる効果はセル間の共有電解液空
間の長さの増加および共有電解液空間の断面積の
減少でありうる。かくして、保護電流対電気化学
的装置の電流の比はR_n／R_e比を増した場合に減
少した。しかし、特に循環系では流体力学的因子
を考慮すべきであり、共有空間中の電解液の流れ
と電流通過との間になされる設計上の妥協が適当
であり得る。 以上の解析はR_n、R_c、R_e、V_pの値がすべての
セルで同じモデルを仮定している。しかし、実際
の装置では、これらの値は装置の幾何構造および
製造上の許容範囲によつて決まる。しかし、かか
る場合でも、かかる場合には絶対的な零化は得ら
れないけれども、共有電解液中へ保護電流を通す
ことによつて電流が変化し且つ減少することは明
らかである。 かくして、要するに、マニホルド電解液中への
電流の通過（分路電流と同じ方向に）によつて分
路電流（およびその影響）を減少または除去する
ことが可能であり、この電流の通過はマニホルド
の電圧降下によつて達成される。チヤネルを通つ
てマニホルドへのセル間の電圧差は減少され、電
流を増すと電圧差は０に近づく。（マニホルド中
の電流を十分大きくするとチヤネルを通る電圧差
は負になる）。 電圧差が零化されるとき、セルから共有電解液
中への分路電流は減少し且つ除去される。この減
少または除去のための所要電力はマニホルドの抵
抗によつて決まり、チヤネルの抵抗には無関係で
ある。セル列のＮセルのすぐ上のマニホルド中の
保護電流のための所要電力（Ｐ）は Ｐ（NV）²／NR_n （21） で近似される。ここでＮはセルの数であり、Ｖは
セル電圧であり、R_nは１つのマニホルドセグメ
ントとの抵抗である。 本発明者らは今回、個々のセルチヤネル間に接
続用トンネルを付加することにより、分路電流減
少のための所要電力を顕著に減少できることを発
見した。保護電流を、トンネルと第１チヤネルと
の接続部およびトンネルと最終チヤネルとの接続
部に印加して接続用トンネル中を流れるようにす
る。トンネルがチヤネルとセルとの接続部に近い
程、所要電力および所要電流は低くなる。所望に
より、随意に、付加的な保護電流をK_pを経てマ
ニホルド中に流すこともできる。かくして、K_p
を０に等しくなるように操作し且つそれによつて
全分路電流除去を達成または接近することができ
る。 本発明のこの方式の抵抗回路網を第２図に示
す。先行技術の第１図と同じ変数には同記号を付
けた。変数は次の通りである。 R_e＝セル内電解液の抵抗 R_c＝チヤネルの抵抗 R_e＝マニホルドの抵抗 R_T＝トンネルの抵抗 R_L＝脚の抵抗 t_p＝分路電流を最小にするために所要なトンネル
の入力電流 t_o＝トンネル電流 l_o＝脚電流 j_o＝チヤネル分路電流 k_o＝マニホルド分路電流 i_o＝セル電流 V_p＝開路セル電圧 ｉ＝全端子電流 本発明の電気化学的装置は、直列の複数のセル
を有し且つ共通マニホルドから個々の入口チヤネ
ルを通つて共有電解液として少なくとも２個のセ
ルへ供給され、それによつてこれらのセルの周り
および上記共有電解液中に電解液導電性バイパス
路を生じ、好ましくない分路電流を生じる共通電
解液を有し、且つ個々の入口チヤネルと接続する
新規の電解液トンネルならびに上記電解液トンネ
ル中およびかくして共有電解液へ保護電流を印加
して分路電流を有効に最小にするようになつてい
る手段をも含む通常の電気化学的装置から成る。
かかる手段は電気化学的装置の接続トンネルの両
遠端部における酸化／還元反応手段を含む。これ
らの酸化／還元反応は、以下で詳しく説明するよ
うに、電気化学的装置の化学と相容性でなければ
ならない。また、本発明は入口マニホルド、入口
チヤネルおよび接続用トンネルに関して開発され
且つこれらの面について説明されるが、本発明は
トンネルを出口マニホルドの出口チヤネルの接続
に用いる方法および装置にも関するものである。
事実、好ましい実施態様においては、本発明の方
法および装置は保護電流が印加されている入口側
および出口側の両方の接続用トンネルを使用す
る。 かくして、本発明は、少なくとも一部分が直列
の、複数のセルを有し且つマニホルドからチヤネ
ルを通つて共有電解液として少なくとも２個のか
かるセルへ供給され、それによつてこれらのセル
の周りおよび上記共有電解液中に電解液導電性バ
イパス路を生じ、保護電流がない場合には望まし
くない分路電流を生じる電解液を有する作動中の
電気化学的装置のマニホルドから個々のセルへの
チヤネルを接続する電解液トンネル中に保護電流
を印加することから成る方法および装置に関す
る。保護電流の大きさは数学方程式中の変数の実
際の数を代入することによつて決定できるが、所
望ならば異なる大きさの保護電流を用いることに
よつて、分路電流の完全除去ではなく、減少が得
られうることはいうまでもない。また、上記原理
および基準を理解すれば、保護電流自体の大きさ
は、上記方程式とは無関係に試行錯誤によつて決
定できる。 本発明の方法および装置では、電子電流から電
解液電流への転換がある。例えば、第１および最
終トンネル接続部またはその付近のトンネル中の
共有電解液中へ電極を挿入することができる。こ
れらの電極での酸化／還元反応が電子電流をイオ
ン電流に転換させる。かくして、少なくとも原理
的にはどんな酸化還元反応も用いることができ
る。例えば、それらの反応は電気化学的装置の電
極での反応と同じであることができる。別法で
は、電気化学的装置と化学的および電気的に相容
性の他の反応を用いることができる。 例えば、電気化学的装置のトンネルの一端で
H₂を陽極酸化し、他端でH₂を発生させることが
できる。酸性溶液中でこの２つの反応は H₂→2H⁺＋2e（陽極）および 2H⁺＋2e→H₂（陰極） となる。生成したH₂ガスは管で陽極へ戻すこと
ができる。 もう１つの場合には、一方の電極で臭化物を酸
化し、他方の電極で臭素を還元することができ
る。 2Br^-→Br₂＋2e 2e＋Br₂→2Br^- もう１つの場合には、Znを陽極で酸化し、陰
極で還元することができる。 Zn⁰→Zn⁺⁺＋2e Zn⁺⁺＋2e→Zn⁰ 酸化還元反応の選択は特別な被保護系によるも
のであり、選択の問題として標準電気化学に従う
ことができる。また保護回路のための所要電圧お
よび所要電流は、上記説明に従つて酸化還元反応
の選択ならびにマニホルド溶液の抵抗に依存す
る。 ここで記載する電気化学的装置は、その最も簡
単な形で、少なくとも一部分が直列に接続した複
数のセルを有する装置であることは言うまでもな
い。しかし、本発明の電気化学的装置は丁度かか
る装置であつてもよく、あるいは大規模で電気的
に直列に接続した２個以上のセルブロツクから成
り且つ主マニホルドから並列にブロツクへ供給さ
れ且つブロツクから排出される共通電解液を有す
ることができる。各セルブロツクは２個以上の直
列セルから成ることができ、これらのセルにはセ
ルブロツクの亜マニホルドから並列に電解液が供
給される。かかる系はブロツクマニホルドを通し
てブロツク内に分路電流を有し且つ主マニホルド
を通してセルブロツク間に分路電流を有する。こ
れらの分路電流は、本発明の範囲を越えることな
く、所望により、ブロツクマニホルド内および主
マニホルド内の保護電流で最小にすることができ
る。 本発明の１つの好ましい実施態様において、方
法および装置は１つの循環用電解液（または複数
の電解液）を含み、この循環用電解液による装置
を通る循環が２個以上のマニホルドから個々のセ
ルへ入口チヤネルおよび出口チヤネルを経て行わ
れ、２個以上のマニホルドは共有電解液を含む循
環用共通電解液を有し、この電解液を通して電解
液導電性バイパス路が生じ、分路電流が生じる。
この実施態様は２組の対称、直線状トンネルを含
み、１組は入口チヤネルに接続し、もう１組は出
口チヤネルに接続する。また、２組のトンネルの
おのおのを通して、すなわち導電性バイパス路の
共有電解液部分を通して保護電流を印加して分路
電流を最小にするための手段も設けられている。
保護回路はトンネル中の共有電解液を通る電解液
電流の通路を含み、かくしてマニホルドを通り且
つセルをマニホルドに接続するチヤネルを通る分
路電流の生成を最小にすると同時に、所要電力を
も最小にする作用がある。 保護電流を用いることによつて電気化学的装置
内の分路電流を最小にする方法ならびにその成果
を得るための装置を具体化する本発明は残りの添
付図面に関して記載する以下の実施例からより明
らかになるであろう。 実施例 １ 10セルH₂O電解槽装置を第３図に示すように
組立てた。この図では、代表的なセルを一般に５
０で示す。セル５０中には陽極５２、陰極５４お
よび電解液５６がある。このセルの陽極および陰
極をそれぞれA₁およびC₁として示した。第２セ
ルではA₂およびC₂、最終（第10）セルではA₁₀お
よびC₁₀として示した。V_EおよびI_Eは装置への入
力電圧および電流である。電解液は共通マニホル
ド５８（共有電解液の領域）およびチヤネル６０
で代表されるセルチヤネルによつてセル中に分配
される。第１セルの分路電流をチヤネル６０中の
S₁として示し、残りのセルの分路電流をそれぞれ
S₂，S₃，S₄…S₁₀とする。チヤネルを接続するト
ンネルをトンネル６６として示してある。マニホ
ルド５８は直径約6.35mm（0.25インチ）、長さ635
mm（25インチ）であり、各チヤネルは直径約
3.175mm（0.125インチ）、長さ約127mm（５イン
チ）である。トンネルは直径約1.27mm（0.05イン
チ）、長さ約57.15mm（２ 1/4インチ）である。ト
ンネル６６は、第３図に示すように、共有電解液
中に、保護電流I_Pおよび保護電圧V_Pを有する保護
電流電極６２および６４を含む。チヤネル、トン
ネル、マニホルドおよびセル壁は不導電性材料製
である。また、保護電流電極（ニツケル）６２お
よび６４は、図に示すように、チヤネルと第１お
よび最終トンネルとの接続部付近で、但し接続部
でない、共有電解液領域内に置かれる。 第３図の装置は20.8VのV_Eおよび124ｍＡのI_E
で作動される。水からのH₂およびO₂の発生が生
じ、保護されない場合は、セル群の中央に向かつ
て、すなわち両端から中央セルへ向かつて測定す
るとき発生量の減少が見られる。入力電流の一部
分は共通電解液マニホルド中を通つて分路し、か
くして、H₂ガスおよびO₂ガス生成のための有効
電流は、セル群の中央の方が末端セルより小さく
なる。次に、トンネル内の共有電解液中に置かれ
ている保護電流電極に第２電力源を接続する。２
つのレベルの電流がトンネル内の共有電解液中を
通る。次に、電解セル群へ供給される電流がかな
りの率で増加するのが見られる。次に第２電力源
を除くと未保護チヤネル内の分路電流が再び生じ
る。 かくして、電解槽のトンネル内の共有電解液中
に保護電流を印加することにより、チヤネルおよ
びマニホルドによつて形成される導電性バイパス
路中の分路電流がかなり最小になる。 実施例 ２ 直列接続亜鉛−臭素単極セル（monopolar
cell）のスタツクと共に、本発明による保護電流
を用いる。第４図に示すように、８個の単極セル
の直列接続スタツクを有する電池装置を一般的に
80で示す。単極セル８２はこれらのセルの代表で
あり、陽極８４と陰極８６とを含む。陽極液はチ
ヤネル９０を通つてセル８２の隔室８８中へ流入
し、陰極液はチヤネル９４を通つてセル８２の隔
室９２中へ流入する。隔室８８と隔室９０とはイ
オン透過性膜セパレーター９６で仕切られてい
る。セル８２は結線１００で次の隣接セル９８と
直列接続している。末端セル８２および１０２に
はそれぞれ端子１０４，１０６がある。チヤネル
９０から隔室８８中に流入する陽極液は全部のセ
ルへ陽極液を供給する共有電解液マニホルド１０
８を経てかかる流入を行う。陽極液はチヤネル１
１０を通つて隔室８８を出て共有電解液マニホル
ド１１２中へ送られる。すべての陽極液はマニホ
ルド１１２を通つて排出される。チヤネル９４を
通つて隔室９２中に流入する陰極液はすべてのセ
ルへ陰極液を供給する共有電解液マニホルド１１
４を経てかかる流入を行う。陰極液はチヤネル１
１６を通つて隔室９２を出て共有電解液マニホル
ド１１８中へ送られる。すべての陰極液はこのマ
ニホルド１１８を通つて排出される。 マニホルド１０８，１１４，１１２，１１８の
それぞれに対する９０，９４，１１０，１１６で
示される各組のチヤネルは接続用トンネルを有す
る。かくして、トンネル７０，７２，７４，７６
の各組は、図示するようにそれぞれ個々のマニホ
ルドからの個々のチヤネルを接続する。 ４組のトンネルの両端部のおのおのの共有電解
液内には、この装置８０への保護電流を供給する
手段がある。陽極液トンネルの組７０および７４
はそれぞれ保護電流陰極１２０および１２２なら
びにそれぞれ保護電流陽極１２４および１２６を
有する。陰極液トンネルの組７２および７６はそ
れぞれ保護電流陰極１２８および１３０ならびに
それぞれ保護電流陽極１３２および１３４を有す
る。１例として、陰極１２０と陽極１２４の間に
保護電流を印加してトンネル組７０内の共有電解
液中に保護流を生じさせ、それによつて導電性バ
イパス路中を流れる分路電流、すなわちマニホル
ド１０８と接続するチヤネルから送られ、保護電
流がなければ導電性バイパス路中を流れる分路電
流を零化（nulling）または最小にする。同様に、
７２，７４，７６の各組のトンネル内の共有電解
液中に保護電流を印加する。 陽極液および陰極液は共に、装置の作動中、そ
れぞれのマニホルド、チヤネル、トンネル、隔室
を通つて循環され、リザーバ（図には示してな
い）から再循環される。図に示すように、装置８
０中の単極セルは電気的には直列に、水力学的に
は並列に接続されている。本発明の保護電流の印
加が無いと、チヤネルおよびマニホルド中にかな
りの分路電流が生じる。この亜鉛−臭素装置で
は、この分路によつて容量の損失および成分の消
耗が生じるだけでなく、陽極液が亜鉛電極室を出
入する種々の場所に亜鉛の成長をも生じる。充電
時の電池全体にわたつての析出亜鉛の分布が一様
でなくなり、従つて放電時の亜鉛の使用が一様で
なくなる。 装置８０を、放電サイクル、充電サイクルおよ
び開路サイクルで、保護電流無しおよび本発明に
よる保護電流の印加によつて作動させる。トンネ
ル中に保護電流を印加して全電圧降下をほぼ電池
の端子電圧に等しくする。トンネル中に入る保護
電流はトンネルとチヤネルの各接続部で分かれ
る。一部分は次のトンネル中へ流れ、一部分はチ
ヤネル中へ流れる。電池の高電圧端でマニホルド
中へ流入するこれらの電流は電池の低電圧端でマ
ニホルドからチヤネル中へ、かくしてトンネル中
へ戻る。保護電流はトンネル出口から出る。適当
な電流をトンネルに印加するとき、各トンネルチ
ヤネル節の電圧はそのチヤネルの直列接続セルの
電圧と近似する。かくして、チヤネルを通しての
セルとトンネルとの電圧差は小乃至零となり、従
つて分路電流は小乃至零となる。かくして、トン
ネルの共有電解液中に保護電流を印加した場合、
充電中、放電中および開路中、装置全体にわたつ
て分路電流が最小になる。 実施例 ３−15 12個のNi−Cd電池を直列に接続し、脚および
チヤネルを示す抵抗体の回路網をセル接続間およ
びセル接続から外に配置する。これらの抵抗体は
トンネルおよびマニホルドセグメントを示す他の
抵抗体で接続される。条件および電池電圧および
抵抗値の１組を第５図に示す。 第５図の点Ａ，Ｂに電圧および電流を供給する
とき、この電圧および電流は、セルの直列の電圧
およびマニホルドセグメントの抵抗値R_n、トン
ネルより上方のチヤネルの抵抗値R_c、トンネル
の抵抗値R_T、セルとトンネル接続部との間の脚
の抵抗R_L（上記の第１図および第２図の説明に用
いた記号と同じ記号を用いる）によつて分かれ
る。 この系がマニホルド電流で保護されたとすると
（そしてトンネルは存在しないとすると）、チヤネ
ル間の電圧差を零化するのに所要な電流はマニホ
ルドセグメントの抵抗によつて決定される。この
場合、セルの電圧は約16.8Vであり、マニホルド
の抵抗は122Ω（12×10.2）である。この場合、
電流は約137ｍＡである。 未保護の場合を第６図に示す。各抵抗体中の電
圧降下は図に示す通りである。（各抵抗体中の電
流は第５図に示す抵抗体の抵抗値からオーム則で
算出できる。） 第７図〜第１４図では、第５図のＡ−Ｂ間に種
種の電流を印加し、各抵抗体中の電圧降下を測定
する。第１５図は、各セルの脚の電圧降下と電流
とをセル番号に対してプロツトする。 トンネル節（Ａ−Ｂ）に印加する電流を増す
と、脚の電圧および電流は減少する。26〜28ｍＡ
の領域の電流では、脚電流、従つてセルスタツク
からの分路電流は未保護値の小部分に減少され
る。 この場合、マニホルド保護の場合に所要な電流
の約1/5で分路電流は零付近に減少される。従つ
て、保護のための電力も低い。 例えば未保護の場合（第６図）および保護の場
合（第１１図および第１２図）のワツト数を計算
すると、ほぼ零の分路電流の保護の場合に用いら
れる電力は未保護の場合に損失されてしまう電力
に非常に近い。 充電条件下の系を第１６図に示す。49.8ｍＡの
電流がセルストリングを充電し、トンネル節に26
ｍＡを印加する。 トンネルの場合の分路電流減少に所要な電力の
量は、スタツク中のセルの数、チヤネルおよびト
ンネルの抵抗の大きさにより、また程度は小さい
がマニホルドセグメントの抵抗によつて制御され
る。他の装置設計拘束と一致させて、これらのパ
ラメーターの値を調節して入力電力を最小にす
る。 本発明のもう１つの装置の抵抗体回路網を第１
７図に示す。第１図と同じ変数は同じ記号にす
る。変数は次の通りである。 R_e＝セル内電解液の抵抗 R_c＝チヤネルの抵抗 R_n＝マニホルドの抵抗 R_T＝トンネルの抵抗 R_L＝脚の抵抗 t_p＝分路電流を最小にするために所要なトンネル
の入力電流 t_o＝トンネル電流 l_o＝脚の電流 j_o＝チヤネルの分路電流 K_o＝マニホルドの分路電流 i_o＝セルの電流 V_p＝開路セル電圧 ｉ＝全端子電流 第１７図の電気回路２００は、それぞれ第１８
図、第１９図、第２０図に示した電気化学的装置
の開発および解析に以下で使用する。 第１８図について説明すると、２電解液（陽極
液および陰極液）多セル電池装置１００は、保護
電流をそれぞれ電極１０２ａ，１０３ａ，１０２
ｂ，１０３ｂ，１０２ｃ，１０３ｃ，１０２ｄ，
１０３ｄからそれぞれテーパー状トンネル１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄへ導入するこ
とを特徴とする。第１８図、第１９図、第２０図
の電気化学的装置１００，１００′，１００″は、
それぞれ本発明を説明する目的で示した典型的な
電池装置である。本発明を利用する他の装置も勿
論意図されるが、簡単のため本明細書では示さ
ず、また説明しない。 第１８図でそれぞれテーパー状トンネル１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ中への保護電
流の導入は、好ましくは第１８図に示すマニホル
ドおよびチヤネル回路網のトンネル１０１ａとそ
れぞれ第１および最終のチヤネル１０４ａおよび
１０４aaとの接続部、トンネル１０１ｂとそれ
ぞれ第１および最終のチヤネル１０４ｂおよび１
０４bbとの接続部、トンネル１０１ｃとそれぞ
れ第１および最終のチヤネル１０４ｃおよび１０
４ccとの接続部、ならびにトンネル１０１ｄとそ
れぞれ第１および最終のチヤネル１０４ｄおよび
１０４ddとの接続部で行われる。 電気化学的装置１００は一般に複数のセル１１
０から成る（典型的にはセル中のそれぞれのセル
隔室１１１ａおよび１１１ｃを通つて陽極液およ
び陰極液を循環させる）。セル１１０は少なくと
も一部分が直列に電気的に接続され、流体的には
複数の典型的なチヤネル１０４により並列に連通
しており、流体はそれぞれのマニホルド１０６
ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄによつて供給
される。 第１８図、第１９図、第２０図のマニホルドへ
の供給は図では中央部で行われているが、所期の
工学的目的に適するように両端またはどちらかの
端から容易に供給できることは言うまでもない。 適用可能な場合、同様な素子には第１８図、第
１９図、第２０図で同じ数字および記号数字をつ
けてある。 トンネル中への保護電流の通過に関する先行お
よび今回の教示の場合、保護電流は、マニホルド
に加えて、トンネル１０１ａおよび１０１ｂより
上およびトンネル１０１ｃおよび１０１ｄより下
のチヤネル１０４内の電解液中を通る。トンネル
中に電解液がある場合（第１８図および第２０
図）には、保護電流はトンネル中をも通る。 第１９図のトンネル１０１aa，１０１bb，１
０１cc，１０１ddは、抵抗がテーパー状になつ
ており、第１８図および第２０図に示すような電
解液を含まない。第１９図の装置１００′では、
トンネル１０１aa，１０１bb，１０１cc，１０
１ddは電解液系の部分ではなく、複数の固体抵
抗素子またはセグメント１０５を含むことがで
き、この素子は次のものの１つの定義される。 塩橋；電子導電体または抵抗体：イオン交換
膜：またはイオン導電体を有する多孔性プラグな
ど。 本発明のトンネルの唯一の必要条件はトンネル
がイオン導電体か電子導電体かということであ
る。セグメント１０５はチヤネル１０４間にトン
ネル１０１aa，１０１bb，１０１cc，１０１dd
に沿つて分布し、それぞれのトンネルの中央部に
近づくにつれて抵抗が増すようになつている。 第１８図および第２０図の装置１００および１
００″のようにトンネル中に電解液が入つている
場合には、トンネル−チヤネル−マニホルド系全
体にわたつて伝導はイオン伝導である。第１９図
のチヤネル１０４間に示すようにトンネル１０１
aa，１０１bb，１０１cc，１０１dd中に固体抵
抗素子がある場合には、イオン伝導から電子伝導
へおよび電子伝導からイオン伝導へ転換させるた
めに一部分または全部のトンネル−チヤネル交差
点で酸化還元反応が所要である。かかる方式はレ
ドツクス電池系で最も望ましい。また、電子導電
体素子１０５では、トンネル系の中間点での電流
の印加および除去が比較的容易である。 かかる中間点での電流印加および除去はイオン
伝導トンネルでは困難である。 第１８図、第１９図、第２０図のそれぞれの装
置１００，１００′，１００″の中央部へトンネル
に沿つて抵抗を増すことは、最小の入力電力で分
路電流を減少または除去するのが目的である。装
置１００，１００′，１００″のおのおのは、それ
ぞれ第１７図中に示したアナログ抵抗体回路２０
０で示すことができ、これらの代表的装置の分析
的解析はこの回路２００を参考にして行われる。 第１８図および第１９図の装置１００および１
００′（テーパー状トンネルのみ）の場合には、
各セル１１０は直列で、電流抵抗の積による、そ
の開路電圧に等しい理想的電圧源V_pとしてモデ
ル化されている。チヤネル間の各トンネルセグメ
ント（例えば第１９図の素子１０５）の抵抗はそ
のすぐ下のセルの電圧に等しい電圧降下を与える
抵抗として選ばれまたは定義される。電極からト
ンネル中へ流入する小さい保護電流は、外部電源
により、あるいは電気化学的装置自体の末端セル
１１０から供給することができる。この保護電流
は各セル１１０の分路電圧を有効に零化する。ト
ンネル電流“t_o”が通るとき、この電流は次のよ
うにセル電圧を抵抗体“R_To”を通る電圧降下と
等しくさせる。 t_oR_To＝V_p＋lR_e （22） この条件が満たされると、トンネル１０１とセル
１１０との間のチヤネル脚１０９（ 第１８図、
第１９図および第２０図）の電圧は零化され、脚
１０９中に電流が流れなくなる。 この場合、電気抵抗体回路網アナログは第１７
図と等価である。 第ｎセル上のトンネルループに適用されるキル
ヒホツフの電流および電圧則により、 V_p＋lR_e＝t_oR_To＝t_o-1R_To-1 （23） の場合、 K_o-1−K_o＝−j_o （24） t_o-1−t_o＝j_o （25） K_o-1R_n−j_oR_c＋j_o-1R_c−t_o-1R_To-1＝０ （26） でなければならない。 ここで K_o＝第ｎマニホルドセグメント中のマニホルド
電流 t_o＝トンネル中の電流 j_o＝チヤネル中の電流 であり、R_e、R_n、R_Toは対応するセル、マニホル
ダ、トンネルの抵抗である。 指数を１つ増して、第ｎ＋１番目のループは K_oR_n−j_o+1R_c＋j_oR_c＋t_oR_To＝０ （27） （26）式から（27）式を引くと、式（24）およ
び（23）からＫ項はj_oに等しくなり、ｔ項はなく
なり −j_oR_n−2j_oR_c＋j_o+1R_c＋j_o-1R_c＝０ （28） となり、式（28）をR_cで割ると j_o+1−C_jo＋j_o-1＝０ （29） となる。ここでＣ＝２＋R_n／R_cである。 チヤネル電流の解 線形定数係数差分方程式（29）は j_o＝Dλ′ⁿ （30） の形のベキ乗則解をもつ。ここでλ′は（30）の仮
定解を（29）に代入することによつて得られる。 Dλ′^n-1〔λ′²−Cλ′＋１〕＝０ （31） 自明でない解、Ｄ≠０、λ′≠０では、括弧内の
項が０になるので、 マニホルド保護の場合から、（29）の最も一般
的な解は（32）の２つの解の線形結合である。 j_o＝D₁λ′ⁿ＋D₂λ′^-n （33） 第１チヤネルの電流j₁＝J′は最終チヤネルの電
流j_N＝−J′と大きさが等しく、方向が反対であ
る。 j₁＝J′＝D₁λ′＋D₂λ′^-1 j_N＝−J′＝D₁λ′^N＋D₂λ′^-N （34） これを解くと D₁＝−Ｊ（１＋λ′^-N+1）／λ′^N−λ′^-N+2 D₂＝J′λ′（λ′＋λ′^N）／λ′^N−λ′^-N+
2（35） （33）と（35）とから j_o＝J′／λ′^N−λ′〔λ′^N-n+1−λ′ⁿ〕（36） （24）から（36）を仮定して K_o＝K_p＋_o 〓^p=1 jp＝K_p −J′λ′〔λ′ⁿ＋λ′^N-n−１−λ′^N〕／（λ′
^N−λ′）（λ′−１）（37） （23）、（36）、（37）を（26）に代入して J′＝V_p＋lR_e−K_pR_n／R_n＋R_c（λ′−１）（λ′^N-1
＋λ′）／（λ′^N−λ′）（38） が得られる。 トンネル電流 第１トンネルの電流t₁は（25）で与えられる。 t₁＝t_p−j₁ （39） 次のトンネル電流は t₂＝t₁−j₂＝t_p−（j₁＋j₂） （40） t₃＝t₂−j₃＝t_p−（j₁＋j₂＋j₃） （41） となり、トンネル電流の一般式は t_o＝t_p−_N 〓¹ j_o （42） となる。しかし、式（37）から式（42）も式
（43）または式（44）と等しくなる。 t_o＝t_p＋K_p−K_o （43） t_o＝t_p −J′λ′／λ′−１〔λ′^N＋１−λ′^N-n−λ′ⁿ
／λ′^N−λ′〕（44） となり、スタツクの中央ｎ＝Ｎ／２のトンネル中の 電流は（45）で与えられる。 t_N/2＝t_p＋k_p ＋J′λ′／λ′_-1〔−（λ′^N/2−１）²／（λ′^N
−λ′）〕−k_p（45） 式（45）を再配列して式（46）を得る。 t_p＋k_p＝t_N/2＋k_N/2 （46） ここで、一般性を失わずに、セルの数Ｎを偶数
とすることができる。 しかし、 k_p＝V_p＋iR_e／R_n （47） の場合、式（45）は式（38）および（39）を用い
ると、 t_N/2＝t_p （48） となり、式（46）は k_N/2＝k_p （49） となる。 この場合には t_N/2＝０、t_p＝０となり、逆の場合はまた同じ
である。 式（47）中のk_pのこの値はトンネルなしのマニ
ホルド保護系で用いられる値である。このk_pの値
は後で展開されるt_p（式（50）または（51））に比
べて比較的高い電流である。 k_p＝０のとき、t_p電流は式（46）から（50）に
よつて与えられる。 t_p＝t_N/2＋k_N/2 （50） 中央トンネルの抵抗が非常に大きいかまたは無
限大の場合、t_N/2は非常に小さいかあるいは零に
なる。この場合（28）は式（37）から t_p＝k_N/2＝J′λ′／λ′−１〔（λ′^N/2−１）²／
λ′^N−λ′〕（51） となる。この電流は最小値であつて分路を零にす
る。 中央トンネルの抵抗が有限値である場合には、
式（50）があてはまり、t_pはt_N/2の量だけ大きく
なる。 この場合には、すべてのトンネルの抵抗はより
小さくなり、抵抗の勾配はそれほど急でない。 1980年４月８日発行のザーン（Zahn）らの米
国特許第4197169号では、トンネル無しの場合に
次式 k_N/2＝k_p＋Ｊλ／λ−１〔（λ^N/2−１）²／λ^N−
λ〕（52） および Ｊ＝V_p＋lR_e−k_pR_n／R_n＋R_e＋（R_c＋R_L）
（λ−１）（λ^N-1＋λ）／λ^N＋λ（53） および λ＝β／２±√（２）²−１ （54） が得られた。ここで β＝２＋R_n＋R_e／R_c＋R_L （55） であり、ここでR_c＋R_Lは前述の古典的場合には
“R_c”に等しい。 R_eがR_nよりずつと小さく且つR_LがR_cに比べて
小さい場合には、式（29）にならつて定義される
ｃは（55）式で定義したβにほぼ等しいので、
（32）のλ′は（54）のλと等しくなり、テーパー
状トンネルの場合のk_N/2は古典的な分路電流の場
合（k_p＝０）の式（52）のk_N/2に近づく。 保護能力はk_N/2の関数である。かくして、テー
パー状トンネルの場合の保護能力はt_N/2＝０のと
きおよびR_cが大きいときに最小となる。保護能
力はR_Lの値が小なくなるにつれて古典的分路中
で消費されるものに近づく。（t_N/2がある値をもつ
ならば、保護能力はそれに応じて増加する） トンネル抵抗の値は次式で与えられる。 k_p＝０、t_N/2＝０、t_p＝k_N/2＝J′λ′／λ′−１ 〔＋（λ′^N/2−１）²／λ′^N−λ′〕の場合、（44）
および（37）か ら、（56）は R_To＝V_p＋iR_e／J′λ′／λ′−１〔λ′^N
-n＋λ′ⁿ−2λ′^N/2／λ′^N−１〕（57） となり、（38）から R_To＝１／〔１／R_n＋R_c（λ′−１）（λ′^N-1＋λ′
）／λ′^N−λ′〕〔λ′／λ′−１〕〔（λ′^N-n＋λ
′ⁿ−2λ′^N/2／λ′^N−λ〕（58） となる。 t_N/2およびR_TN/2が値を有し且つK_p＝０の場合、
式（50） t_p＝t_N/2＋K_N/2 （50） があてはまる。 この場合、式（43）および（46）から t_o＝t_N/2＋K_N/2−K_o （59） となる。 式（22）を用いると、式（59）は t_o＝V_p＋lR_e／R_TN/2＋K_N/2＋K_o （60） となる。これを式（56）を代入して、通分をする
と式（61）が得られる。 R_To＝１／〔R_n＋R_c（λ′−１）（λ′^N-1＋λ′）／
λ′^N−λ′〕〔λ′／（λ′−１）〕 〔（λ′^N-n＋
λ′ⁿ−2λ′^N/2）／（λ′^N−λ′）〕 ＋１／R_TN/2 （61） R_Toの値は対応する抵抗と共に装置の幾何構造
によつて決まり、スタツク中のセルの電流または
電圧によつて決まるものではない。この場合、共
有電解液を有する直列接続装置からの分路電流
は、適当に設計された幾何構造のテーパー状トン
ネルネツトワーク中へ適当な電流t_pを導入するこ
とによつて抑制または減少または除去することが
できる。所要電圧は（V_p＋iR_e）（Ｎ−１）であ
る。所要電流は式（50）または式（51）で与えら
れる。所要電力は電圧値と電流値の積である。 所要電力はマニホルド保護の場合（すなわち
K_p＝V_p＋iR_e／R_n）より低く、この限界内で、未保 護の場合に消費されるだろう電力に近づく。 上記解析からターンアラウンド（turn−
around）電流効率を計算し、下記の第１表に示
した。クーロン効率は100％すなわち自己放電無
しと仮定した。ポンプエネルギーは計算しなかつ
たが、マニホルドおよびセル設計の関数である。
主な圧力低下はマニホルド中およびチヤネル内へ
の直角の方向転換で生じる。主題の計算のために
仮定した値は次の通りである。 V_p＝1.8 セルの数 26および52 中央セルの距離 0.236cm（0.093インチ） 電解液抵抗 15Ωcm マニホルド直径 0.05cmおよび0.95cm（1/8イン
チおよび1/4インチ） マニホルドセグメントの抵抗
4.973Ωおよび18.55Ω チヤネルの抵抗 500Ω、1500Ω、3000Ωおよび
6000Ω スタツク電流 10〜30ｍＡ／cm² セル面積 600cm²および1000cm²

【表】 第１表からわかるように、保護電流およびター
ンアランウンド電流効率に関しては、テーパー状
トンネルの使用により、また電流密度が高く、マ
ニホルドの直径が小さく、チヤンネルの断面積が
小さくて長さが長く、セル電極面積が大きい方が
電流効率が大きくなる。しかし、実際の商業的装
置の製作時にはこれらの因子を他の設計上の考慮
と均衡させねばならない。 本発明のもう１つの実施態様においては、第２
０図に示すようにテーパー状トンネルと共にテー
パー状マニホルドを設けることをも意図してい
る。マニホルド１０６aa，１０６bb，１０６cc，
１０６ddはそれぞれテーパーを有し、それぞれ
の中央部に向かつて抵抗が減少するようになつて
いる。 トンネル１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０
１ｄの抵抗は前のようにそれぞれの中央部に向か
つて増加する。各マニホルドセグメント１２０を
通る電圧降下は一定値“Ｗ”であり、各トンネル
セグメント１０５を通る電圧降下はその下に配置
される対応するセル１１０の電圧降下に等しい。 （V_p＋lR_e）＝t_oR_To この設計条件では、セルとトンネル−チヤネル
接続部との間の電圧差がない。電圧が零になるの
で、セル１１０からトンネル／チヤネル接続部へ
通じる脚１０９中へ流れる電流はなく、即ちセル
からの分路電流はない。セルはあたかも共有電解
液のない、直列の個々のセルのように作用する。
この設計の消費電力は、第２１図の電気的アナロ
グ回路モデルを用いる以下の解析で示すように、
他の分路零化（shunt−nullihg）設計の消費電力
より小さい。この上記解析の目的には、次の記号
を用いる。 V_p＝セルの開路電圧 ｌ＝第１セルの充電または放電電流 R_e＝セルの抵抗 Ｎ＝直列のセルの数 Ｎ（V_p＋iR_e）＝共通／共有電解液のない場合の直
列のセルの電圧 i_o＝直列のセル中の１つのセルの電流 V_p＋i_oR_e＝そのセルの電圧 R_L＝セルとトンネル接続部との間のチヤネルの
抵抗 R_c＝トンネルおよびマニホルドとの接続部間の
チヤネルの抵抗 R_no＝チヤネルｎとチヤネルｎ＋１との間のマニ
ホルドセグメントの抵抗 K_o＝抵抗R_no（第ｎチヤネルと第ｎ＋１チヤネル
との間のマニホルドセグメント）中を流れる電
流 R_To＝第ｎチヤネルと第ｎ＋１チヤネルとの間の
トンネルセグメントの抵抗 t_o＝抵抗R_To中を流れる電流 j_o＝チヤネル抵抗R_c中を流れる電流 Ｗ＝マニホルドセグメント中の電圧降下 V_p＋iR_e＝トンネルセグメント中の電圧降下 t_p＝第１トンネルと第１チヤネルとの接続部にお
ける導入電流 K_p＝マニホルドと第１チヤネルとの接続部にお
ける導入電流 K_N＝マニホルドと最終チヤネルとの接続部にお
ける出口電流 第３図の主題実施態様の数学的解析は次の通り
である。 K_N/2-1R_nN/2-1＝K_N/2R_nN/2＝Ｗ （62） t_N/2-1R_TN/2-1＝t_N/2R_TN/2＝V_p＋iR_e （63） 一般性を失うことなく、セルの数Ｎが偶数であ
ると仮定し、Ｎが偶数だと中央では j_N/2＝j_N/2+1 （64） となる。 本解析において、一般性を失うことなく、セル
の数を偶数と仮定する。 次に、キルヒホツフの法則により j_N/2-1R_c＋K_N/2-1R_nN/2-1−j_N/2R_c−t_N/2-
1R_TN/2-1＝０（65） j_N/2R_c＋K_N/2R_nN/2−j_N/2+1R_c−t_N/2R_TN/2
＝０（66） である。（64）および（66）から 2j_N/2R_c＝t_N/2R_TN/2−K_N/2R_nN/2 （67） j_N/2R_c＝１／２〔t_N/2R_TN/2−K_N/2R_nN/2〕 ＝１／２〔V_p＋lR_e−Ｗ〕 （68） j_N/2+1R_c＝−１／２〔V_p＋lR_e−Ｗ〕 が得られ、（68）と（65）から j_N/2-1R_c＝t_N/2-1R_TN/2-1−K_N/2-1R_nN/2-1＋１／
２〔V_p＋iR_e−Ｗ〕（70） ＝V_p＋iR_e−Ｗ＋１／２〔V_p＋iR_e−Ｗ〕＝３／
２〔V_p＋iR_e−Ｗ〕（70a） キルヒホツフ則により j_N/2-2R_c−t_N/2-2R_TN/2-2＋K_N/2-2R_TN/2-2−j_N/2
-1R_c＝０（71） （71）を再配列し、（70a）を代入すると j_N/2-2R_c＝t_N/2-2R_TN/2-2−K_N/2-2R_TN/2-2＋j_N/2-1R_c ＝V_p＋iR_e−Ｗ＋３／２〔V_p＋iR_e−Ｗ〕 （72） j_N/2-2＝５／2R_c〔V_p＋lR_e−Ｗ〕 （73） が得られる。 一般に、式（68）、（69）、（70）、（70a）、（73
）
は j_o＝Ｎ−2n＋１／2R_c〔V_p＋lR_e−Ｗ〕（74） の形である。マニホルドセグメント中の電流K_o
は前のｊ＋K_pの和である。 K_o＝K_p＋_o 〓 〓ⁿ⁼¹ （Ｎ−2n＋１／2R_c）（V_p＋iR_e−Ｗ）＝K_p＋ｎ（Ｎ
−ｎ）／2R_c（V_p＋iR_e−Ｗ）（75） 中央マニホルドセグメント中の電流は前の全
K_o＋K_pの和である。 K_N/2＝K_p＋_o=N/2 〓 〓ⁿ⁼¹ （Ｎ−2n＋１）／2R_c（V_p＋iR_e−Ｗ）＝K_p＋N²／8R_c
（V_p＋iR_e−Ｗ）（76） 第１マニホルドセグメント中の電流は第１チヤ
ネル電流j₁（＋K_p）に等しい。 j₁＝K₁−K_p＝Ｎ−１／2R_c（V_p＋iR_e−Ｗ） K_p
＝０でＷ−K₁R_n1（77） K₁R_n1＝Ｎ−１／2R_c（V_p＋iR_e−Ｗ）R_n1＝Ｗ （78） Ｗ＝（Ｎ−１）R_n1（V_p＋iR_e）／2R_c＋（Ｎ−１）R_n1
（79） R_n1＝8R_c／（Ｎ−１）（V_p＋iR_e−Ｗ） （80） K_p＝０のとき、式（76）から K_N/2＝N²／8R_c（V_p＋iR_e−Ｗ） また式（62）から K_N/2R_nN/2＝Ｗ K_N/2R_nN/2 ＝N²／8R_c（V_p＋iR_e−Ｗ）R_nN/2＝Ｗ （81） Ｗ＝N²R_nN/2（V_p＋iR_e／8R_c＋N²R_nN/2（82） および R_nN/2＝8R_cＷ／N²（V_p＋iR_e−Ｗ） K_pのとき、抵抗R_nN/2とR_n1の比は R_nN/2／R_n1＝４（Ｎ−１）／N² （83） となる。 一般に R_no＝Ｗ／K_o＝Ｗ／K_p＋4n（Ｎ−ｎ）／8Rc（V_p＋iR_e
−Ｗ）
（84） K_p＝０のとき Ｗ＝R_no（4n）（Ｎ−ｎ）（V_p＋iR_e）／8R_c＋（4n
）（Ｎ−ｎ）R_no（84a） となる。 マニホルドセグメント中の電流の比は式（76）
および（77）から得られる。 K_N/2／K₁＝N²／8Rc（V_p＋iR_e−Ｗ）＋K_p／（Ｎ−１）
／2Rc（V_p＋lR_e−Ｗ）＋K_p（85） K_p＝０のとき K_N/2／K₁＝N²／４（Ｎ−１）（86） となる。 節j₁、t₁、l₁に導入される電流は t_p＝j₁＋l₁＋t₁ （87） であり、l₁＝０のとき t_p＝j₁＋t₁ （88） となる。かくして t₁＝t_p−j₁ （89） t₂＝t_p−（j₁＋j₂） t₃＝t_p−（j₁＋j₂＋j₃） t_o＝t_p−_N 〓ⁿ⁼¹ j_o＝t_p−K_o−K_p （90） t_p＋K_p＝t_n＋K_n＝t_N/2＋K_N/2 （91） となり、K_p＝０ならば t_p＝K_N/2＋t_N/2 （92） t_p＝N²／8R_c（V_p＋lR_e−Ｗ）＋t_N/2 （93） となる。t_pはt_N/2＝０のとき最小となる。t_N/2、K_p
＝０のとき t_o＝N²−4n（Ｎ−ｎ）（V_p＋lR_e−Ｗ）／8R_c（94） となる。 マニホルド導入電流の特別な場合には、 t_p＋K_p＝K_N/2＋t_N/2 （95） であり、t_N/2、t_p＝０のときには K_p＝K_N/2 （96） となるが、（76）から K_p＝K_p＋N²／8R_c（V_p＋lR_e−Ｗ）、従つて N²／8R_c（V_piR_e−Ｗ）＝０ （97） V_plR_e＝Ｗ （98） となり、（62）から K_N/2R_nN/2＝Ｗ＝V_p＋lR_e （99） R_nN/2＝V_p＋lR_e／K_N/2＝V_p＋lR_e／K_p （100） K_p＝V_p＋iR_e／R_nN/2 （101） となる。これはマニホルド保護の場合の形に似て
いる。かくして、マニホルドにおける導入電源は
トンネル導入電流より大きい。 （91）から t_o＝K_N/2−K_o＋t_N/2 （102） t_o＝〔N²−4n（Ｎ−ｎ）〕（V_p＋lR_e−Ｗ）／8R_c （103） t_oはt_N/2＝０のとき最小値をもつ。（93）と
（103）とはｎ＝０のとき等価である。 t_oR_To＝V_p＋lR_e （104） R_To＝V_p＋lR_e／t_o （105） ＝V_p＋lR_e／〔N²−4n（Ｎ−ｎ）〕（Vo＋1Re−Ｗ）／
8Rc＋t_N/2
（106） t_N/2＝０のとき、注入電流および保護能力が最
小になる。 R_To＝（V_p＋iR_e）（8R_c）／〔N²−4n（Ｎ−ｎ）〕〔V
_p＋iR_e−Ｗ〕 （107） （84）からのＷを代入して R_To＝8R_c＋4n（Ｎ−ｎ）R_no／N²−4n（Ｎ−ｎ）
（108） となる。 要約すると、Ｋ＝０、t_N/2＝０のとき、保護の
ための電力状況（power situation）が最小にな
る。 R_To＝8R_c＋4n（Ｎ−ｎ）R_no／N²−4n（Ｎ−ｎ） R_no＝8R_cＷ／4n（Ｎ−ｎ）（V_p＋iR_e−Ｗ） R_nN/2／R_n1＝４（Ｎ−１）／N² Ｗ＝4n（Ｎ−ｎ）R_no（V_p＋iR_e／8R_c＋4n（Ｎ−
ｎ）R_no t_p＝N²／8R_c（V_p＋iR_e−Ｗ） t_o＝N²−4n（Ｎ−ｎ）／8R_c（V_p＋iR_e−Ｗ） ＝N²−4n（Ｎ−ｎ）（V_p＋iR_e）／8R_c＋4n（Ｎ−ｎ）
R_noｎ＞０ 共通電解液直列セル電池装置のシユミレーシヨ
ンのため、10DセルNi−Cd電池、マニホルドセ
グメントR_n、チヤネルR_c、脚R₂、を示すセラミ
ツク抵抗体およびトンネルR_Tを示す可変抵抗体
（ポテンシヨメーター）のネツトワークをつくつ
た。マニホルドセグメントは100Ω抵抗体のスタ
ツクから選んだ。チヤネルおよび脚抵抗体は1500
Ωおよび10Ω抵抗体のスタツクから選んだ（下記
第２表参照）。可変抵抗体は脚抵抗体R_Lを通る電
圧降下が零になる第2a表中の値に調節した。 第2a表中には、14.20Vの電圧で200ｍＡの充電
電流を装置の端子に印加した場合の各抵抗体両端
間の電圧降下の測定値および計算電流値を示して
ある。この印加電流は分かれ、一部分は第１のト
ンネル、チヤネルおよび脚節へ流れ（−12.8ｍ
Ａ、R_cとR_T1との和）、残りは電池ストリングを
充電するために流れた。脚抵抗体R_L１〜11中の
電圧降下（従つて電流）が零であるので、各電池
は等しい充電電流を受け取つた。 第２表からわかるように、R_Toの抵抗値はスタ
ツクの中央に向つて141Ωから251Ωへ増加し、次
いで減少して143Ωに戻る。 R_TN/2の値はR_Toの抵抗の異なる勾配を生じ（式
（58）および（61））、異なるトンネル導入電流を
もたらす。しかし、この実施例は、チヤネル、マ
ニホルドまたはトンネルの適当な抵抗値に対し
て、適当なトンネル導入電流の印加により、分路
電流を抑制、減少または除去することができるこ
とを示す。 ザーン（Zahn）らの米国特許第4197169号中に
示されているように、マニホルド中にK_p電流の
導入により、分路電流を減少または除去すること
ができる。上述の装置では、テーパー状トンネル
が無い場合、セル間のマニホルドセグメントの抵
抗は100Ωである。第2a表中の上記条件下でK_p電
流は14.2ｍＡである。

【表】

【表】 以上、本発明を説明したが、特許によつて保護
されたいものは特許請求の範囲中に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第4197169号の電気化学的装
置の抵抗体ボードレイアウトの概略図を示し、第
２図は本発明の電気化学的装置の抵抗体ボードレ
イアウトの概略図を示し、第３図は本発明の電気
化学的装置の概略図であり、第４図は本発明の２
電解液（陽極液および陰極液）多セル電池装置を
示し、第５図は抵抗体ボード多セルNi−Cd電池
装置のセル電圧および抵抗体抵抗値を示し、第６
図は同じ装置の抵抗体の両端間の電圧を示し、第
７図〜第１４図は同じ装置の印加した種々の保護
電流に対する電圧を示し、第１５図は同じ装置の
各セルの脚の電圧降下および電流をセル番号に対
してプロツトした図で、印加したトンネルの電流
の値で示し、第１６図は同じ装置の充電中の電圧
を示し、第１８図は本発明の１つの実施態様を特
徴とする２電解液（陽極液および陰極液）多セル
電池装置の概略図であり、第１９図は本発明の第
２の実施態様を特徴とする２電解液（陽極液およ
び陰極液）多セル電池装置の概略図であり、第２
０図は本発明の第３の実施態様を特徴とする２電
解液（陽極液および陰極液）多セル電池装置の概
略図であり、第１７図および第２１図は本発明か
ら成る電気化学的装置の抵抗体ボードアナログの
概略図であり、第１７図はテーパー状トンネル分
路ネツトワークを示し、第２１図はテーパー状ト
ンネル分岐ネツトワークおよびテーパー状マニホ
ルド分路ネツトワークを示す。 図面番号の説明、５０……セル、５２……陽
極、５４……陰極、５６……電解液、５８……共
通マニホルド、６０……チヤネル、６２……保護
電流電極、６４……保護電流電極、６６……トン
ネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気化学的装置であつて： 少なくとも１つの共通マニホルド； 対応するチヤネルによつて上記の１つの共通マ
   ニホルドと流体的に連通している複数のセル； 上記の１つの共通マニホルドおよび上記チヤネ
   ル中に置かれた上記セル用の共通電解液； 上記の対応するチヤネルのおのおのと交差し、
   且つ接続している少なくとも１個のトンネルであ
   つて、このトンネルの中央部に向かつて増加する
   所定の電気抵抗を有する少なくとも１個のトンネ
   ル；および 上記の１個のトンネル中に保護電流を通ずるた
   めの、トンネルの両端に置かれた電極 を含む電気化学的装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の電気化学的装
   置であつて、上記の共通マニホルドがマニホルド
   に沿つてその中央部に向かつて減少する所定の電
   気抵抗を有する電気化学的装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   電気化学的装置であつて、上記トンネル内に上記
   の共通の電解液が入つており且つ上記のトンネル
   内の抵抗の増加を与えるため上記トンネルが中央
   部に向かつて先細になつている電気化学的装置。 ４ 特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１
   項に記載の電気化学的装置であつて、上記トンネ
   ルがおのおのの対応するチヤネル間に置かれた非
   電解質抵抗性セグメントを含む電気化学的装置。 ５ 特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載の電気化学的装置であつて、上記セル
   が、少なくとも一部分、直列に電気的に接続され
   ている電気化学的装置。 ６ 特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１
   項に記載の電気化学的装置であつて、上記装置
   が、そこを通つて上記電解液が上記装置のセルか
   ら排出される個々の出口チヤネルおよび共通マニ
   ホルドをも含み且つ上記装置がさらに個々の出口
   チヤネルを接続する電解液トンネルおよび上記電
   解液トンネルを通して保護電流を印加するための
   電極を含む電気化学的装置。 ７ 電気化学的装置であつて、 (a) 少なくとも一部分が直列に接続されている複
   数のセル； (b) 直列に接続された少なくとも２個の上記セル
   に接続されている個々の入口チヤネル； (c) 上記の個々の入口チヤネルに接続されている
   共通のマニホルド； (d) 上記の個々の入口チヤネルを互いに接続する
   電解液トンネル； (e) 上記の共通のマニホルドから上記の個々の入
   口チヤネルを通つて共有電解液として少なくと
   も２個の上記セルへ供給される電解液；および (f) 上記電解液トンネルの少なくとも一部分中
   に、したがつて上記共有電解液中に保護電流を
   印加するための電極 を含む電気化学的装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の電気化学的装
   置であつて、さらに (g) 直列に接続されている上記セルの少なくとも
   ２個に接続されている個々の出口チヤネル； (h) 上記の個々の出口チヤネルに接続されている
   共通マニホルド； (i) 上記の個々の出口チヤネルを互いに接続する
   電解液トンネル；および (j) 上記の個々の出口チヤネルを互いに接続する
   上記電解液トンネルの少なくとも一部分中に、
   保護電流を印加するための電極 を含む電気化学的装置。 ９ 特許請求の範囲第７項または第８項に記載の
   電気化学的装置であつて、上記装置が、そこを通
   つて上記電解液が上記装置のセルから排出される
   個々の出口チヤネルおよび共通マニホルドをも含
   み且つ上記装置がさらに個々の出口チヤネルを接
   続する電解液トンネルおよび上記電解液トンネル
   を通して保護電流を印加するための電極をも含む
   電気化学的装置。 １０ 電気化学的装置であつて、 (a) 少なくとも一部分が直列に接続している複数
   のセル； (b) 直列に接続している上記セルの少なくとも２
   個に接続している個々の出口チヤネル； (c) 上記の個々の出口チヤネルに接続している共
   通のマニホルド； (d) 上記の個々の出口チヤネルを互いに接続する
   電解液トンネル； (e) 少なくとも２個の上記セルから上記の共通の
   マニホルドからの共有電解液として上記の個々
   の出口チヤネルを通つて排出される電解液；お
   よび (f) 少なくとも一部分の上記電解液トンネル中、
   したがつて上記共有電解液中に、保護電流を印
   加するための電極 を含む電気化学的装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載の電気化学
   的装置であつて、上記装置が、そこを通つて上記
   電解液が上記装置のセルから排出される個々の出
   口チヤネルおよび共通マニホルドをも含み且つ上
   記装置がさらに個々の出口チヤネルを接続する電
   解液トンネルおよび上記電解液トンネルを通して
   保護電流を印加するための電極を含む電気化学的
   装置。