JPH0364863A - 電解液再生装置付レドックスフロー電池 - Google Patents
電解液再生装置付レドックスフロー電池Info
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- JPH0364863A JPH0364863A JP1199966A JP19996689A JPH0364863A JP H0364863 A JPH0364863 A JP H0364863A JP 1199966 A JP1199966 A JP 1199966A JP 19996689 A JP19996689 A JP 19996689A JP H0364863 A JPH0364863 A JP H0364863A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
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- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、電解液再生装置付レドックスフロー電池に関
するものであり、特に、電池システムの総合エネルギ効
率が向上するように改良された電解液再生装置付レドッ
クスフロー電池に関するものである。
するものであり、特に、電池システムの総合エネルギ効
率が向上するように改良された電解液再生装置付レドッ
クスフロー電池に関するものである。
［従来の技術］
電力会社は、安定した電力を需要家に供給するために、
電力の需要に合わせて発電を行なう必要がある。このた
め、電力会社は、常に、最大需要に見合った発電設備を
建設し、需要に即応して発電を行なっている。しかしな
がら、第２図の電力需要曲線Ａで示すように、昼間およ
び夜間では、電力の需要に大きな差が存在する。同様の
現象は、週、月および季節間でも生じている。
電力の需要に合わせて発電を行なう必要がある。このた
め、電力会社は、常に、最大需要に見合った発電設備を
建設し、需要に即応して発電を行なっている。しかしな
がら、第２図の電力需要曲線Ａで示すように、昼間およ
び夜間では、電力の需要に大きな差が存在する。同様の
現象は、週、月および季節間でも生じている。
そこで、電力を効率良く貯蔵することが可能であれば、
オフビーク時、余剰電力（第２図のＸで示した部分に相
当する。）を貯蔵し、ピーク時にこれを放出すれば第２
図の符号Ｙで示した部分を賄うことができる。このよう
にすると、需要の変動に対応することができるようにな
り、電力会社は常にほぼ一定のレベル（第２図の破線２
に相当する量）のみを発電すればよいことになる。この
ようなロードレベリングを達成することができれば、発
電設備を軽減することが可能となり、かつエネルギの節
約ならびに石油等の燃料節減にも大きく寄与することが
できる。
オフビーク時、余剰電力（第２図のＸで示した部分に相
当する。）を貯蔵し、ピーク時にこれを放出すれば第２
図の符号Ｙで示した部分を賄うことができる。このよう
にすると、需要の変動に対応することができるようにな
り、電力会社は常にほぼ一定のレベル（第２図の破線２
に相当する量）のみを発電すればよいことになる。この
ようなロードレベリングを達成することができれば、発
電設備を軽減することが可能となり、かつエネルギの節
約ならびに石油等の燃料節減にも大きく寄与することが
できる。
そこで、従来より種々の電力貯蔵法が提案されている。
たとえば、揚水発電が既に実施されているが、揚水発電
では設備が消費地から遠く隔たりた所に設置されている
。したがって、この方法においては、送変電損失を伴な
うこと、ならびに環境面での立地に制約があることなど
の問題がある。
では設備が消費地から遠く隔たりた所に設置されている
。したがって、この方法においては、送変電損失を伴な
うこと、ならびに環境面での立地に制約があることなど
の問題がある。
それゆえに、揚水発電に代わる新しい電力貯蔵技術の開
発が望まれており、その１つとしてレドックスフロー電
池の開発が進められている。
発が望まれており、その１つとしてレドックスフロー電
池の開発が進められている。
第３図は、既に提案されているレドックスフロー電池の
一例を示す概略構成図である。このレドックスフロー電
池１は、セル２、正極液タンク３および負極液タンク４
を備える。２個のタンク３゜４を用いるため、２タンク
方式と呼ばれている。
一例を示す概略構成図である。このレドックスフロー電
池１は、セル２、正極液タンク３および負極液タンク４
を備える。２個のタンク３゜４を用いるため、２タンク
方式と呼ばれている。
セル２内は、たとえばイオン交換膜からなる隔膜５によ
り仕切られており、一方側が正極セル２ ａ ｓ他方側
が負極セル２ｂを構成する。正極セル２ａ内には正極６
が配置され、負極セル２ｂ内には負極７が配置されてい
る。
り仕切られており、一方側が正極セル２ ａ ｓ他方側
が負極セル２ｂを構成する。正極セル２ａ内には正極６
が配置され、負極セル２ｂ内には負極７が配置されてい
る。
正極セル２ａと正極液タンク３とは、正極電解液供給管
路１１および正極電解液回収管路１２により連結されて
いる。他方、負極セル２ｂと負極液タンク４とは、負極
電解液供給管路１３および負極電解液回収管路１４によ
り連結されている。
路１１および正極電解液回収管路１２により連結されて
いる。他方、負極セル２ｂと負極液タンク４とは、負極
電解液供給管路１３および負極電解液回収管路１４によ
り連結されている。
正極液タンク３内には反応液として正極電解液が導入さ
れ、負極液タンク４内には反応液として負極電解液が挿
入されている。正極電解液供給管路１１には反応液給送
手段としてのポンプＰ２が設けられ、負極電解液供給管
路１３にはポンプＰ。
れ、負極液タンク４内には反応液として負極電解液が挿
入されている。正極電解液供給管路１１には反応液給送
手段としてのポンプＰ２が設けられ、負極電解液供給管
路１３にはポンプＰ。
が設けられる。正極電解液および負極電解液は、正極セ
ル２ａおよび負極セル２ｂ内で反応する。
ル２ａおよび負極セル２ｂ内で反応する。
さて、第３図に示したレドックスフロー電池において、
正極電解液としては、たとえば鉄イオンのような原子価
の変化するイオンの水溶液が用いられ、負極電解液とし
ては、たとえばクロムイオンのような原子価の変化する
イオンの水溶液が用いられる。
正極電解液としては、たとえば鉄イオンのような原子価
の変化するイオンの水溶液が用いられ、負極電解液とし
ては、たとえばクロムイオンのような原子価の変化する
イオンの水溶液が用いられる。
正極電解液として正極活物質Ｆｅ”／Ｆｅ２１を含む塩
酸溶液を用い、負極電解液として負極活物質Ｃｒ”／Ｃ
ｒ’＋を含む塩酸溶液を用いた場合、正極６および負極
７における電池反応は、下記の式のようになる。
酸溶液を用い、負極電解液として負極活物質Ｃｒ”／Ｃ
ｒ’＋を含む塩酸溶液を用いた場合、正極６および負極
７における電池反応は、下記の式のようになる。
放電
正極６：Ｆｅ３＋＋ｅ−Ｆｅ２＋
充電
放電
負極７ ： Ｃｒ２”、＝２（、ｒｓ” 十ｅ−充電
上述の式の電気化学反応により、約１ボルトの起電力が
得られる。
得られる。
しかしながら、現実には、上述の電気化学反応は、正極
６および負極７において、上述のように等しく進行する
ものではない。この原因としては、次の副反応が考えら
れる。
６および負極７において、上述のように等しく進行する
ものではない。この原因としては、次の副反応が考えら
れる。
第１に、充電末期には、負極において水素ガスが発生し
、それによって、上記酸化還元ペア（Ｃ、ａ＋／ｐｅ２
＋またはＣｒ ２ ＋ ／ ｐ ｅ ” ” ）の絶対
量が減少する。
、それによって、上記酸化還元ペア（Ｃ、ａ＋／ｐｅ２
＋またはＣｒ ２ ＋ ／ ｐ ｅ ” ” ）の絶対
量が減少する。
第２に、Ｃｒ２＋イオンが比較的不安定であり、空気中
の酸素による酸化を受けやすく、容易にＣ「ａ＋イオン
に変化してしまう。この場合も、電池反応に預る酸化還
元ペアの絶対量が減少する。
の酸素による酸化を受けやすく、容易にＣ「ａ＋イオン
に変化してしまう。この場合も、電池反応に預る酸化還
元ペアの絶対量が減少する。
上述のような副反応が生じ、酸化還元ペアの絶対量が減
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。
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。
上述の問題点を解決するために、本出願人会社は、既に
特願昭６３−１３７６７４号に、電解液再生装置付レド
ックスフロー電池を開示している。
特願昭６３−１３７６７４号に、電解液再生装置付レド
ックスフロー電池を開示している。
第４図は、特願昭６３−１３７６７４号に開示されてい
る電解液再生装置付レドックスフロー電池の概略構成図
である。
る電解液再生装置付レドックスフロー電池の概略構成図
である。
第４図を参照して、レドックスフロー電池１は、セル２
、正極液タンク３および負極液タンク４を備える。セル
２内は、たとえばイオン交換膜からなる隔膜５により仕
切られており、一方側が正極セル２ ａ ｓ他方側が負
極セル２ｂを構成している。
、正極液タンク３および負極液タンク４を備える。セル
２内は、たとえばイオン交換膜からなる隔膜５により仕
切られており、一方側が正極セル２ ａ ｓ他方側が負
極セル２ｂを構成している。
正極セル２ａには正極６が配置されており、負極セル２
ｂには負極７が配置されている。正極セル２ａと正極液
タンク３とは正極電解液供給管路１１および正極電解液
回収管路１２によって連結されている。他方、負極セル
２ｂと負極液タンク４とは、負極液供給管路１３および
負極電解液回収管路１４によって連結されている。正極
液タンク３内には、たとえば鉄イオンのような原子価が
変化する正極活物質を含む正極電解液が貯留されている
。負極液タンク４内には、たとえばクロムイオンのよう
な原子価が変化する負極活物質を含む負極電解液が貯留
されている。正極電解液は、正極電解液供給管路１１に
設けられたポンプ１５により正極セル２ａ内に供給され
る。負極液タンク４内の負極電解液は、負極電解液供給
管路１３に設けられたポンプ１７により負極セル２ｂ内
に供給される。正極セル２ａ内に供給された正極電解液
は、正極セル２ａ内で反応し、反応の終了した液は、正
極電解液回収管路１２を通って正極液タンク３に戻され
る。負極セル２ｂ内に供給された負極電解液は、負極セ
ル２ｂ内で反応し、反応の終了した液は、負極電解液回
収管路１４を通って負極液タンク４内に戻される。
ｂには負極７が配置されている。正極セル２ａと正極液
タンク３とは正極電解液供給管路１１および正極電解液
回収管路１２によって連結されている。他方、負極セル
２ｂと負極液タンク４とは、負極液供給管路１３および
負極電解液回収管路１４によって連結されている。正極
液タンク３内には、たとえば鉄イオンのような原子価が
変化する正極活物質を含む正極電解液が貯留されている
。負極液タンク４内には、たとえばクロムイオンのよう
な原子価が変化する負極活物質を含む負極電解液が貯留
されている。正極電解液は、正極電解液供給管路１１に
設けられたポンプ１５により正極セル２ａ内に供給され
る。負極液タンク４内の負極電解液は、負極電解液供給
管路１３に設けられたポンプ１７により負極セル２ｂ内
に供給される。正極セル２ａ内に供給された正極電解液
は、正極セル２ａ内で反応し、反応の終了した液は、正
極電解液回収管路１２を通って正極液タンク３に戻され
る。負極セル２ｂ内に供給された負極電解液は、負極セ
ル２ｂ内で反応し、反応の終了した液は、負極電解液回
収管路１４を通って負極液タンク４内に戻される。
他方、電解液再生装置１６は、正極液槽２０と負極液槽
２２を備える。正極液槽２０と負極液槽２２は隔膜１８
を介して接続されている。正極液槽２０には正極２４が
設けられ、負極液Ｆｅ２２には負極２６が設けられてい
る。正極液タンク３と負極液槽２２とは、導入管路３８
と送出管路３９によって接続されている。導入管路３８
には、ポンプ４０が設けられている。ポンプ４０は、正
極液タンク３内に貯留されている正極電解液を、正極液
タンク３、導入管路３８、負極液槽２２および送出管路
３９を含む循環経路内を循環させるために設けられてい
る。正極２４および負極２６には、正極電解液中に含ま
れるＦｅ、＋イオンの一部をＦｅ２＋イオンに変えるた
めに、該正極２４と該負極２６に電圧を印加する、電圧
印加手段（図示せず）が接続される。
２２を備える。正極液槽２０と負極液槽２２は隔膜１８
を介して接続されている。正極液槽２０には正極２４が
設けられ、負極液Ｆｅ２２には負極２６が設けられてい
る。正極液タンク３と負極液槽２２とは、導入管路３８
と送出管路３９によって接続されている。導入管路３８
には、ポンプ４０が設けられている。ポンプ４０は、正
極液タンク３内に貯留されている正極電解液を、正極液
タンク３、導入管路３８、負極液槽２２および送出管路
３９を含む循環経路内を循環させるために設けられてい
る。正極２４および負極２６には、正極電解液中に含ま
れるＦｅ、＋イオンの一部をＦｅ２＋イオンに変えるた
めに、該正極２４と該負極２６に電圧を印加する、電圧
印加手段（図示せず）が接続される。
正極液槽２０にはギ酸溶液タンク４１が再生液供給管路
３６と再生液回収管路３７を介して接続されている。再
生液供給管路３６は、ギ酸溶液タンク４１からギ酸溶液
を正極液槽２０内に送り込むものである。再生液回収管
路３７は、正極液槽２０から排出されるギ酸溶液をギ酸
溶液タンク４１へ導くものである。再生液回収管路３７
には、回収したギ酸溶液から二酸化炭素ガスを分離する
気液分離器２８が設けられている。再生液供給回路３６
にはポンプ３２が設けられている。ポンプ３２は、ギ酸
溶液タンク４１内に貯留されているギ酸溶液を、ギ酸溶
液タンク４１、再生液供給管路３６、正極液槽２０、再
生液回収管路３７、および再生液回収管路３７内に設け
られた気液分離器２８を含む循環経路内を循環させるた
めに設けられている。
３６と再生液回収管路３７を介して接続されている。再
生液供給管路３６は、ギ酸溶液タンク４１からギ酸溶液
を正極液槽２０内に送り込むものである。再生液回収管
路３７は、正極液槽２０から排出されるギ酸溶液をギ酸
溶液タンク４１へ導くものである。再生液回収管路３７
には、回収したギ酸溶液から二酸化炭素ガスを分離する
気液分離器２８が設けられている。再生液供給回路３６
にはポンプ３２が設けられている。ポンプ３２は、ギ酸
溶液タンク４１内に貯留されているギ酸溶液を、ギ酸溶
液タンク４１、再生液供給管路３６、正極液槽２０、再
生液回収管路３７、および再生液回収管路３７内に設け
られた気液分離器２８を含む循環経路内を循環させるた
めに設けられている。
次に、上述の電解液再生装置を用いて、レドックスフロ
ー電池の電解液を再生する方法について説明する。
ー電池の電解液を再生する方法について説明する。
正極活物質として、Ｆｅ ２ ＋ ／ ｐ ｅ２＋イオ
ンが用いられ、負極活物質としてＣｒ”／Ｃｒ’“イオ
ンが用いられた。
ンが用いられ、負極活物質としてＣｒ”／Ｃｒ’“イオ
ンが用いられた。
まず、レドックスフロー電池１において、充放電が繰返
されるに従い、上記酸化還元ベアのうち、Ｆｅ、”（ま
たはＣ、＠ ＋ ）が過剰となり、前述したように、電
解液の劣化が生じてくる。この電解液の劣化により、Ｆ
ｅ、＋イオンが過剰になった正極電解液を、正極電解液
タンク３から負極液槽２２内に供給する。次に、ギ酸溶
液をギ酸溶液タンク４１から正極液槽２０内に供給する
。次に、正極２４と負極２６との間に電圧を印加する。
されるに従い、上記酸化還元ベアのうち、Ｆｅ、”（ま
たはＣ、＠ ＋ ）が過剰となり、前述したように、電
解液の劣化が生じてくる。この電解液の劣化により、Ｆ
ｅ、＋イオンが過剰になった正極電解液を、正極電解液
タンク３から負極液槽２２内に供給する。次に、ギ酸溶
液をギ酸溶液タンク４１から正極液槽２０内に供給する
。次に、正極２４と負極２６との間に電圧を印加する。
すると、負極液槽２２では次式に示す電気化学反応が起
こり、Ｆｅｓ＋イオンがＦｅｚ＋イオンに変えられる。
こり、Ｆｅｓ＋イオンがＦｅｚ＋イオンに変えられる。
Ｆｅ”＋ｅ−−＊Ｆｅ”
その後、正極電解液は退出管路３９を通って、正極液タ
ンク３内に戻される。こうして、レドックスフロー電池
１の電解液の酸化還元ペアのバランスは正常となり、レ
ドックスフロー電池の電池容量は初期容量値に回復する
。
ンク３内に戻される。こうして、レドックスフロー電池
１の電解液の酸化還元ペアのバランスは正常となり、レ
ドックスフロー電池の電池容量は初期容量値に回復する
。
他方、正極液槽２０内では、次式に示す電気化学反応が
起こり、二酸化炭素および酸素が発生する。
起こり、二酸化炭素および酸素が発生する。
１／２ＣＯＯＨ→１／２ＣＯ２＋Ｈ＋＋ｅ−１／２Ｈ２
０−＋１／４０２ ＋Ｈ” ＋ｅ−ギ酸溶液は、ギ酸溶
液タンク４１、再生液供給管路３６、正極液槽２０、再
生液回収管路３７、および再生液回収管路３７内に設け
られた気液分離器２８を含む循環経路内を循環させられ
ているので、上述の電気化学反応により発生した炭酸ガ
スおよび酸素ガスは気液分離器２８により分離される。
０−＋１／４０２ ＋Ｈ” ＋ｅ−ギ酸溶液は、ギ酸溶
液タンク４１、再生液供給管路３６、正極液槽２０、再
生液回収管路３７、および再生液回収管路３７内に設け
られた気液分離器２８を含む循環経路内を循環させられ
ているので、上述の電気化学反応により発生した炭酸ガ
スおよび酸素ガスは気液分離器２８により分離される。
［発明が解決しようとする課題］
従来の電解液再生装置を備えたレドックスフロー電池は
以上のように構成されていたので、第４図を参照して、
正極電解液供給管路１１に設けられたポンプ１５、負極
電解液供給管路１３に設けられたポンプ１７、導入管路
３８に設けられたポンプ４０、再生液供給管路３６に設
けられたポンプ３２の４つのポンプが必要であった。
以上のように構成されていたので、第４図を参照して、
正極電解液供給管路１１に設けられたポンプ１５、負極
電解液供給管路１３に設けられたポンプ１７、導入管路
３８に設けられたポンプ４０、再生液供給管路３６に設
けられたポンプ３２の４つのポンプが必要であった。
それゆえに、電池システム全体からみると、ポンプに要
する補機動力が大きくなっており、システム全体の充放
電エネルギ効率を高められないという問題点があった。
する補機動力が大きくなっており、システム全体の充放
電エネルギ効率を高められないという問題点があった。
それゆえに、この発明は、システム全体の充放電エネル
ギ効率を高められるように改良した、電解液再生装置付
レドックスフロー電池を提供することを目的とする。
ギ効率を高められるように改良した、電解液再生装置付
レドックスフロー電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段］
本発明はレドックスフロー電池の電解液を再生する機能
を有する電解液再生装置付レドックスフロー電池にかか
るものである。当該電解液再生装置付レドックスフロー
電池は、レドックスフロー電池と電解液再生手段とを備
えている。レドックスフロー電池は、ＣＢ）隔膜により
分離された正極セルと負極セルと、（ｂ）上記正極セル
に送り込む正極電解液を蓄える正極液タンクと、（ｃ）
上記正極液タンクから上記正極セルに正極電解液を送り
込む供給管路と、（ｄ）上記正極セル内から排出される
上記正極電解液を上記正極液タンクに導く回収管路と、
（ｅ）上記供給管路または上記回収管路に設けられ、上
記正極電解液を上記正極液タンクと上記正極セルとの間
で循環させる反応液給、送手段とを含んでいる。
を有する電解液再生装置付レドックスフロー電池にかか
るものである。当該電解液再生装置付レドックスフロー
電池は、レドックスフロー電池と電解液再生手段とを備
えている。レドックスフロー電池は、ＣＢ）隔膜により
分離された正極セルと負極セルと、（ｂ）上記正極セル
に送り込む正極電解液を蓄える正極液タンクと、（ｃ）
上記正極液タンクから上記正極セルに正極電解液を送り
込む供給管路と、（ｄ）上記正極セル内から排出される
上記正極電解液を上記正極液タンクに導く回収管路と、
（ｅ）上記供給管路または上記回収管路に設けられ、上
記正極電解液を上記正極液タンクと上記正極セルとの間
で循環させる反応液給、送手段とを含んでいる。
上記電解液再生手段は、（ａ）上記レドックスフロー電
池の上記正極電解液を受入れて、上記正極電解液中に含
まれる高原子価状態の金属イオンの一部を低原子価状態
の金属イオンに変える負極液槽と、（ｂ）上記負極液槽
に隔膜を介して接続され、その中に導入される電解液再
生溶液から電子を放出させる正極液槽を含んでいる。
池の上記正極電解液を受入れて、上記正極電解液中に含
まれる高原子価状態の金属イオンの一部を低原子価状態
の金属イオンに変える負極液槽と、（ｂ）上記負極液槽
に隔膜を介して接続され、その中に導入される電解液再
生溶液から電子を放出させる正極液槽を含んでいる。
さらに、当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は
、その一端が上記供給管路に接続され、かつその他端が
上記負極液槽に接続され、上記供給管路内を流れている
正極電解液の一部または全部を上記負極液槽に導く導入
管路を備え、さらに、その一端が上記回収管路に接続さ
れ、かつその他端が上記負極液槽に接続され、高原子価
状態の金属イオンの一部が低原子価状態の金属イオンに
変えられた正極電解液を上記回収管路に送り込む退出管
路を備えている。
、その一端が上記供給管路に接続され、かつその他端が
上記負極液槽に接続され、上記供給管路内を流れている
正極電解液の一部または全部を上記負極液槽に導く導入
管路を備え、さらに、その一端が上記回収管路に接続さ
れ、かつその他端が上記負極液槽に接続され、高原子価
状態の金属イオンの一部が低原子価状態の金属イオンに
変えられた正極電解液を上記回収管路に送り込む退出管
路を備えている。
当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は、さらに
、上記正極液槽に送り込む電解液再生液を蓄える電解液
再生液貯蔵タンクと、上記正極液槽にその一端が接続さ
れ、かつその他端が上記電解液再生液貯蔵タンクに接続
され、上記電解液再生液貯蔵タンクから上記正極液槽に
上記電解液再生液を送り込む再生液供給管路とを備え、
上記電解液再生液貯蔵タンクは前記正極液槽よりも高い
位置に設置されているのが好ましい。
、上記正極液槽に送り込む電解液再生液を蓄える電解液
再生液貯蔵タンクと、上記正極液槽にその一端が接続さ
れ、かつその他端が上記電解液再生液貯蔵タンクに接続
され、上記電解液再生液貯蔵タンクから上記正極液槽に
上記電解液再生液を送り込む再生液供給管路とを備え、
上記電解液再生液貯蔵タンクは前記正極液槽よりも高い
位置に設置されているのが好ましい。
［作用］
請求項１に記載の発明によれば、レドックスフロー電池
の正極電解液を電解液再生手段の負極液槽に導く導入管
路を、レドックスフロー電池の供給管路に接続し、負極
液槽内において再生された正極電解液をレドックスフロ
ー電池に戻すための送出管路をレドックスフロー電池の
回収管路に接続しているので、レドックスフロー電池に
設けられているポンプで、正極液タンクと負極液槽との
間で正極電解液を循環させることができる。それゆえに
、正極液タンクと負極液槽との間で正極電解液を循環さ
せるための専用ポンプは不要となる。
の正極電解液を電解液再生手段の負極液槽に導く導入管
路を、レドックスフロー電池の供給管路に接続し、負極
液槽内において再生された正極電解液をレドックスフロ
ー電池に戻すための送出管路をレドックスフロー電池の
回収管路に接続しているので、レドックスフロー電池に
設けられているポンプで、正極液タンクと負極液槽との
間で正極電解液を循環させることができる。それゆえに
、正極液タンクと負極液槽との間で正極電解液を循環さ
せるための専用ポンプは不要となる。
また、請求項２に記載の発明によれば、電解液再生液貯
蔵タンクを、正極液槽よりも高い位置に設置しているの
で、電解液再生液は重力によって、電解液再生液貯蔵タ
ンクから正極液槽に補給される。それゆえに、正極液槽
と電解液再生液貯蔵タンクとの間で電解液再生液を循環
させるための専用ポンプは不要となる。
蔵タンクを、正極液槽よりも高い位置に設置しているの
で、電解液再生液は重力によって、電解液再生液貯蔵タ
ンクから正極液槽に補給される。それゆえに、正極液槽
と電解液再生液貯蔵タンクとの間で電解液再生液を循環
させるための専用ポンプは不要となる。
［実施例］
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は、本発明の一実施例にかかる電解液再生装置付
レドックスフロー電池の概略構成図である。実施例にか
かる電解液再生装置付レドックスフロー電池は、レドッ
クスフロー電池１と電解液再生装置１６とを備える。レ
ドックスフロー電池１は、セル２、正極液タンク３およ
び負極液タンク４を備える。セル２内は、たとえばイオ
ン交換膜からなる隔膜５により仕切られており、−吉例
が正極セル２ ａ ｓ他方側が負、極セル２ｂを構成し
ている。正極セル２ａには正極６が配置されており、負
極セル２ｂ内には負極７が配置されている。
レドックスフロー電池の概略構成図である。実施例にか
かる電解液再生装置付レドックスフロー電池は、レドッ
クスフロー電池１と電解液再生装置１６とを備える。レ
ドックスフロー電池１は、セル２、正極液タンク３およ
び負極液タンク４を備える。セル２内は、たとえばイオ
ン交換膜からなる隔膜５により仕切られており、−吉例
が正極セル２ ａ ｓ他方側が負、極セル２ｂを構成し
ている。正極セル２ａには正極６が配置されており、負
極セル２ｂ内には負極７が配置されている。
正極セル２ａと正極液タンク３とは正極電解液供給管路
１１および正極電解液回収管路１２により連結されてい
る。他方、負極セル２ｂと負極液タンク４とは、負極電
解液供給管路１３および負極電解液回収管路１４により
連結されている。正極液タンク３内には、たとえば鉄イ
オンのような原子価が変化する正極活物質を含む正極電
解液が貯留されている。負極液タンク４内には、たとえ
ばクロムイオンのような原子価が変化する負極活物質を
含む負極電解液が貯留されている。
１１および正極電解液回収管路１２により連結されてい
る。他方、負極セル２ｂと負極液タンク４とは、負極電
解液供給管路１３および負極電解液回収管路１４により
連結されている。正極液タンク３内には、たとえば鉄イ
オンのような原子価が変化する正極活物質を含む正極電
解液が貯留されている。負極液タンク４内には、たとえ
ばクロムイオンのような原子価が変化する負極活物質を
含む負極電解液が貯留されている。
正極電解液供給管路１１には正極座角’ｌ液を循環させ
るためのポンプ１５が設けられている。一方正極電解液
回収管路１２には、該管路の開閉を行なうバルブ５１が
設けられている。
るためのポンプ１５が設けられている。一方正極電解液
回収管路１２には、該管路の開閉を行なうバルブ５１が
設けられている。
正極電解液は、正極電解液供給管路１１に設けられたポ
ンプ１５によりセル２ａ内に供給される。
ンプ１５によりセル２ａ内に供給される。
負極液タンク４内の負極電解液は、負極電解液供給管路
１３に設けられたポンプ１７により負極セル２ｂ内に供
給される。正極セル２ａ内に供給された正極電解液は、
正極セル２ａ内で反応し、反応の終了した液は、正極電
解液回収管路１２を通って正極液タンク３に戻される。
１３に設けられたポンプ１７により負極セル２ｂ内に供
給される。正極セル２ａ内に供給された正極電解液は、
正極セル２ａ内で反応し、反応の終了した液は、正極電
解液回収管路１２を通って正極液タンク３に戻される。
負極セル２ｂ内に供給された負極電解液は、負極セル２
ｂ内で反応し、反応の終了した液は、負極電解液回収管
路１４を通って負極液タンク４内に戻される。
ｂ内で反応し、反応の終了した液は、負極電解液回収管
路１４を通って負極液タンク４内に戻される。
他方、電解液再生袋ｖ！ｔ１６は、レドックスフロー電
池１の正極電解液を受入れて、該正極電解液中に含まれ
る高原子価状態の金属イオンの一部を低原子価状態の金
属イオンに変える負極液槽２２を備えている。また電解
液再生装置は、負極液槽２２に隔膜１８を介して接続さ
れ、その中に導入される電解液再生溶液から電子を放出
させる正極液槽２０と、を含んでいる。正極液槽２０に
は正極２４が設けられ、負極液槽２２には負極２６が設
けられている。
池１の正極電解液を受入れて、該正極電解液中に含まれ
る高原子価状態の金属イオンの一部を低原子価状態の金
属イオンに変える負極液槽２２を備えている。また電解
液再生装置は、負極液槽２２に隔膜１８を介して接続さ
れ、その中に導入される電解液再生溶液から電子を放出
させる正極液槽２０と、を含んでいる。正極液槽２０に
は正極２４が設けられ、負極液槽２２には負極２６が設
けられている。
当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は、さらに
、その一端が正極電解液供給管路１１に接続され、かつ
その他端が負極液槽２２に接続され、正極電解液供給管
路１１内を流れている正極電解液の一部または全部を負
極液槽２２に導く導入管路３８を備えている。さらに、
当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は、その一
端が正極電解液回収管路１２に接続され、かつその他端
が負極酸槽２２に接続され、高原子価状態の金属イオン
の一部が低原子価状態の金属イオンに変えられた正極電
解液を正極電解液回収管路１２に送り込む退出管路３つ
を備えている。退出管路３９には、その管路の開閉を行
なうバルブ５２が設けられている。
、その一端が正極電解液供給管路１１に接続され、かつ
その他端が負極液槽２２に接続され、正極電解液供給管
路１１内を流れている正極電解液の一部または全部を負
極液槽２２に導く導入管路３８を備えている。さらに、
当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は、その一
端が正極電解液回収管路１２に接続され、かつその他端
が負極酸槽２２に接続され、高原子価状態の金属イオン
の一部が低原子価状態の金属イオンに変えられた正極電
解液を正極電解液回収管路１２に送り込む退出管路３つ
を備えている。退出管路３９には、その管路の開閉を行
なうバルブ５２が設けられている。
当該電解液再生装置付レドックスフロー電池は、正極液
槽２０に送り込む電解液再生液を蓄える電解液再生液貯
蔵タンク４１を備えている。電解液再生液貯蔵タンク４
１は正極液槽２０よりも高い位置に設置されている。正
極液槽２０と電解液再生液貯蔵タンク４１とは電解液供
給管路３６によって接続されている。電解液再生液供給
管路３６は、電解液再生液貯蔵タンク４１から正極液槽
２０内に電解液再生液たとえばギ酸溶液を送り込むため
のものである。また、正極液槽２０と電解液再生液貯蔵
タンク４１は補助管路５２によって接続されている。補
助管路５２は、電解液再生液貯蔵タンク４１内の圧力と
正極液槽２０内の圧力とを等しくするためのものである
。補助管路５２はまた、正極液槽２０内で発生したガス
を通過させるためのものである。
槽２０に送り込む電解液再生液を蓄える電解液再生液貯
蔵タンク４１を備えている。電解液再生液貯蔵タンク４
１は正極液槽２０よりも高い位置に設置されている。正
極液槽２０と電解液再生液貯蔵タンク４１とは電解液供
給管路３６によって接続されている。電解液再生液供給
管路３６は、電解液再生液貯蔵タンク４１から正極液槽
２０内に電解液再生液たとえばギ酸溶液を送り込むため
のものである。また、正極液槽２０と電解液再生液貯蔵
タンク４１は補助管路５２によって接続されている。補
助管路５２は、電解液再生液貯蔵タンク４１内の圧力と
正極液槽２０内の圧力とを等しくするためのものである
。補助管路５２はまた、正極液槽２０内で発生したガス
を通過させるためのものである。
次に、動作について説明する。
正極活物質として、ｐ ｅ ａ ＋ ／ ｐ ｅ ２＋
イオンが用いられ、負極活物質としてＣｒ”／ＣＳ１イ
オンが用いられた。
イオンが用いられ、負極活物質としてＣｒ”／ＣＳ１イ
オンが用いられた。
まず、レドックスフロー電池１において、充放電動作が
繰返されるに従い、上記酸化還元ペアのうち、Ｆｅａ＋
イオン（またはＣｒ、＋イオン）が過剰となり、前述し
たように、電解液の劣化が生じてくる。この状態になっ
たときに、パルプ５２を開く。すると、電解液の劣化に
より、Ｆｅ。
繰返されるに従い、上記酸化還元ペアのうち、Ｆｅａ＋
イオン（またはＣｒ、＋イオン）が過剰となり、前述し
たように、電解液の劣化が生じてくる。この状態になっ
たときに、パルプ５２を開く。すると、電解液の劣化に
より、Ｆｅ。
１イオンが過剰になった正極電解液は、ポンプ１５の給
液力により、その一部が導入管路３８を通って、電解液
再生装置１６の負極液槽２２内に送り込まれる。一方、
電解液再生装置１６の正極液Ｉ！２０内に、電解液再生
液貯蔵タンク４１から、重力によって、ギ酸溶液が供給
される。この状態で、正極２４と負極２６との間に電圧
を印加する。
液力により、その一部が導入管路３８を通って、電解液
再生装置１６の負極液槽２２内に送り込まれる。一方、
電解液再生装置１６の正極液Ｉ！２０内に、電解液再生
液貯蔵タンク４１から、重力によって、ギ酸溶液が供給
される。この状態で、正極２４と負極２６との間に電圧
を印加する。
すると、負極液槽２２では次式に示す電気化学反応が起
こり、Ｆｅ”＋イオンがＦｅ２＋イオンに変えられる。
こり、Ｆｅ”＋イオンがＦｅ２＋イオンに変えられる。
Ｆｅ”＋ｅ−−＋Ｆｅ２”
その後、正極電解液は送出管路３つを通って、正極液タ
ンク３内に戻される。こうして、レドックスフロー電池
１の電解液の酸化還元ペアのバランスは正常となり、レ
ドックスフロー電池の電池容量は初切容量値に回復する
。
ンク３内に戻される。こうして、レドックスフロー電池
１の電解液の酸化還元ペアのバランスは正常となり、レ
ドックスフロー電池の電池容量は初切容量値に回復する
。
他方、正極液槽２０内では、次式に示す電気化学反応が
起こり、二酸化炭素および酸素が発生する。
起こり、二酸化炭素および酸素が発生する。
１／２ＨＣＯＯＨ−”１／２ＣＯ２＋Ｈ” ＋ｅ−１／
２ Ｈ２０→１ ／ ４０２ ＋Ｈ” 十ｅ正極液槽
２０内で発生した二酸化炭素と酸素は、補助管路５２を
通って電解液再生液貯蔵タンク４１内に送られ、その後
外部へ放出される。電気化学反応により正極液槽２０内
のギ酸溶液は減少するが、その減少分はギ酸溶液タンク
４１から常に補給されている。
２ Ｈ２０→１ ／ ４０２ ＋Ｈ” 十ｅ正極液槽
２０内で発生した二酸化炭素と酸素は、補助管路５２を
通って電解液再生液貯蔵タンク４１内に送られ、その後
外部へ放出される。電気化学反応により正極液槽２０内
のギ酸溶液は減少するが、その減少分はギ酸溶液タンク
４１から常に補給されている。
なお、レドックスフロー電池の駆動を止めて、電解液の
再生だけを行なうには、バルブ５１を閉の状態にすれば
よい。
再生だけを行なうには、バルブ５１を閉の状態にすれば
よい。
また、電解液の再生を行なわずにレドックスフロー電池
だけを駆動させる場合には、バルブ５２を閉の状態にす
ればよい。
だけを駆動させる場合には、バルブ５２を閉の状態にす
ればよい。
実施例
第１図に示す、電解液再生装置付レドックスフロー電池
を用いて、実験を行なった。レドックスフロー電池およ
び電解液再生装置の電極面積はいずれも１５００ｃｍ２
であった。また、レドックスフロー電池のセルと、電解
液再生装置のセルにおいて、隔膜材料としては、陽イオ
ン交換膜を用い、正負極電極としては、共にカーボン材
料とグラファイト板とを組合わせせたものを用いた。実
験の条件は次のとおりである。
を用いて、実験を行なった。レドックスフロー電池およ
び電解液再生装置の電極面積はいずれも１５００ｃｍ２
であった。また、レドックスフロー電池のセルと、電解
液再生装置のセルにおいて、隔膜材料としては、陽イオ
ン交換膜を用い、正負極電極としては、共にカーボン材
料とグラファイト板とを組合わせせたものを用いた。実
験の条件は次のとおりである。
（１） レドックスフロー電池側
■ 電解液
正極側：ＦｅＣｌ２１モルを３ＮＨＣｌに溶解させたも
の。
の。
負極側： Ｃｒ ＣＬ １モルをＢＮＨＣ旧こ溶解させ
たもの。
たもの。
■ 電流密度：４０ｍＡ／ｃｍ２
（２） 電解液再生装置側
■ 電解液再生液：ギ酸水溶液（濃度約８０％）■ 電
流密度：４０ｍＡ／ｃｍ２ 上記条件で、定電流充放電を１００回繰返した。
流密度：４０ｍＡ／ｃｍ２ 上記条件で、定電流充放電を１００回繰返した。
その際、電池効率、容量共に初期値を維持できており、
電解液再生装置は良好に稼動することが確められた。
電解液再生装置は良好に稼動することが確められた。
また、第１図および第４図を比較参照して明らかなよう
に、導入管路３８に設けられたポンプ４０と、再生液供
給管路３６に設けられたポンプ３２が、実施例では、不
必要となっている。その結果、補機動力が大幅に低減さ
れ、電池システムの総合エネルギ効率が向上する。また
、ポンプの数が減った分、装置をコンパクトにできる。
に、導入管路３８に設けられたポンプ４０と、再生液供
給管路３６に設けられたポンプ３２が、実施例では、不
必要となっている。その結果、補機動力が大幅に低減さ
れ、電池システムの総合エネルギ効率が向上する。また
、ポンプの数が減った分、装置をコンパクトにできる。
なお、上記実施例では電解液再生溶液としてギ酸溶液を
用いた場合を例示したが、塩酸溶液であってもよい。
用いた場合を例示したが、塩酸溶液であってもよい。
［発明の効果］
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、
正極液タンクと電解液再生装置の負極液槽との間で正極
電解液を循環させるための専用ポンプは不要となる。そ
の結果、補機動力が大幅に低減され、電池システムの総
合エネルギ効率が向上するという効果を奏する。
正極液タンクと電解液再生装置の負極液槽との間で正極
電解液を循環させるための専用ポンプは不要となる。そ
の結果、補機動力が大幅に低減され、電池システムの総
合エネルギ効率が向上するという効果を奏する。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、正極液槽と電
解液再生装置の負極液槽との間で電解液再生液を循環さ
せる専用ポンプが不要となる。これによって、補機動力
がさらに低減され、電池システムの総合エネルギ効率が
さらに一層向上するという効果を奏する。
解液再生装置の負極液槽との間で電解液再生液を循環さ
せる専用ポンプが不要となる。これによって、補機動力
がさらに低減され、電池システムの総合エネルギ効率が
さらに一層向上するという効果を奏する。
第１図は、この発明の一実施例にかかる電解液再生装置
付レドックスフロー電池の概略構成図である。 第２図は、電力需要曲線を示す図である。 第３図は、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。 第３図は、既に提案されている電解液再生装置を備えた
レドックスフロー電池の概略構成図である。 図において、１はレドックスフロー電池、２ａは正極セ
ル、２ｂは負極セル、３は正極液タンク、１１は正極電
解液供給管路、１２は正極電解液回収管路、１５はポン
プ、１６は電解液再生装置、２０は正極液槽、２１は負
極液槽、３８は導入管路、３９は送出管路である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
付レドックスフロー電池の概略構成図である。 第２図は、電力需要曲線を示す図である。 第３図は、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。 第３図は、既に提案されている電解液再生装置を備えた
レドックスフロー電池の概略構成図である。 図において、１はレドックスフロー電池、２ａは正極セ
ル、２ｂは負極セル、３は正極液タンク、１１は正極電
解液供給管路、１２は正極電解液回収管路、１５はポン
プ、１６は電解液再生装置、２０は正極液槽、２１は負
極液槽、３８は導入管路、３９は送出管路である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）レドックスフロー電池の電解液を再生する機能を
有する電解液再生装置付レドックスフロー電池であって
、 レドックスフロー電池と電解液再生手段とを備え、 前記レドックスフロー電池は、 隔膜により分離された正極セルと負極セルと、前記正極
セルに送り込む正極電解液を蓄える正極液タンクと、 前記正極液タンクから前記正極セルに正極電解液を送り
込む供給管路と、 前記正極セル内から排出される前記正極電解液を前記正
極液タンクに導く回収管路と、 前記供給管路または前記回収管路に設けられ、前記正極
電解液を前記正極液タンクと前記正極セルとの間で循環
させる反応液給送手段と、を含み、前記電解液再生手段
は、 前記レドックスフロー電池の前記正極電解液を受入れて
、前記正極電解液中に含まれる高原子価状態の金属イオ
ンの一部を低原子価状態の金属イオンに変える負極液槽
と、 前記負極液槽に隔膜を介して接続され、その中に導入さ
れる電解液再生溶液から電子を放出させる正極液槽を含
み、さらに、 その一端が前記供給管路に接続され、かつその他端が前
記負極液槽に接続され、前記供給管路内を流れている前
記正極電解液の一部または全部を前記負極液槽に導く導
入管路と、その一端が前記回収管路に接続され、かつそ
の他端が前記負極液槽に接続され、高原子価状態の金属
イオンの一部が低原子価状態の金属イオンに変えられた
正極電解液を前記回収管路に送り込む送出管路と、 を備えた電解液再生装置付レドックスフロー電池。 - （２）前記正極液槽に送り込む電解液再生液を蓄える電
解液再生液貯蔵タンクと、 前記正極液槽にその一端が接続され、かつその他端が前
記電解液再生液貯蔵タンクに接続され、前記電解液再生
液貯蔵タンクから前記正極液槽に前記電解液再生液を送
り込む再生液供給管路と、をさらに備え、 前記電解液再生液貯蔵タンクは前記正極液槽よりも高い
位置に設置されている、特許請求の範囲第１項記載の電
解液再生装置付レドックスフロー電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1199966A JP2917304B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電解液再生装置付レドックスフロー電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1199966A JP2917304B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電解液再生装置付レドックスフロー電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364863A true JPH0364863A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2917304B2 JP2917304B2 (ja) | 1999-07-12 |
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ID=16416565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1199966A Expired - Fee Related JP2917304B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電解液再生装置付レドックスフロー電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2917304B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN107834101A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-23 | 珠海泰坦储能科技有限公司 | 一种大容量锂硫液流系统 |
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-
1989
- 1989-07-31 JP JP1199966A patent/JP2917304B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
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| WO2015198900A1 (ja) * | 2014-06-24 | 2015-12-30 | トヨタ自動車株式会社 | レドックス型燃料電池 |
| JP2016009573A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | レドックス型燃料電池 |
| CN110036518A (zh) * | 2017-02-10 | 2019-07-19 | 株式会社Lg化学 | 用于再循环液流电池的电解液的方法和装置 |
| CN110036518B (zh) * | 2017-02-10 | 2022-04-15 | 株式会社Lg化学 | 用于再循环液流电池的电解液的方法和装置 |
| CN107834101A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-23 | 珠海泰坦储能科技有限公司 | 一种大容量锂硫液流系统 |
| CN107834101B (zh) * | 2017-10-27 | 2023-11-03 | 珠海泰坦科技股份有限公司 | 一种大容量锂硫液流系统 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2917304B2 (ja) | 1999-07-12 |
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