JPH041471B2 - - Google Patents
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- JPH041471B2 JPH041471B2 JP59134466A JP13446684A JPH041471B2 JP H041471 B2 JPH041471 B2 JP H041471B2 JP 59134466 A JP59134466 A JP 59134466A JP 13446684 A JP13446684 A JP 13446684A JP H041471 B2 JPH041471 B2 JP H041471B2
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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
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
（発明の利用分野）
本発明は電池計測法に関し、特に液透過型の多
孔質電極を用いたモニタ用電池の外部回路を流れ
る電気量を測定して正極および／または負極の活
物質濃度を求める電池計測法に関する。 （発明の背景） 溶液状態の形で電池活物質を貯蔵する電池にお
いては、溶液の諸特性を測定することにより、出
力量（Wh、ワツト時）を推定することができ
る。例えば鉄、クロム系ルドツクス・フロー型二
次電池においては、フロー・クーロメトリーによ
るクロム２価イオンの定量、吸光光度法によるク
ロム２価イオンの定量や電池開路電圧の測定等に
よつて充電深度を求め、残存出力量を推定する方
法が行われている。しかし、従来の方法には次の
ような欠点がある。 (1) 電池開路電圧を測定する方法は、まず、精度
が十分でなく、また一方の極の電池活物質の種
類が一つでなく、それらが互いに平衝に近い状
態を保つ場合などは、開路電圧に反映する電気
化学種の各成分の寄与率が複雑になり、開路電
圧より、電池の充放電状態を知ることは難し
い。 (2) フロー・クーロメトリーによる活物質定量法
は精度は非常によいが、操作が繁雑、コストア
ツプおよび測定に時間がかかるという欠点があ
る。 (3) 吸光光度法やボルタンメタリー等の方法は、
精度的に不十分であり、コストも高くなる。 （発明の目的） 本発明の目的は、極めて容易な方法で、かつ正
確に電池の残存出力量を推測する電池計測法を提
供することにある。 （発明の概要） 本発明は、溶液流通型電池の残存出力量を測定
する電池計測法であつて、前記溶液流通型電池に
供給する電極活物質溶液を予めモニタ用電池に流
入させ、該モニタ用電池の電極室に一定量の電極
活物質溶液を封入した後、該モニタ用電池を短絡
させ、このとき流れる電気量を測定し、該電気量
を基に前記溶液流通型電池に流入する電極活物質
濃度を求めることを特徴とする。 すなわち、本発明は、溶液流通型電池に供給す
る電解液（電極活物質溶液）を、電解液の流入出
孔部に停止弁（ストツプ・バルブ、以下単に弁と
いう）を設けた小型のモニタ用電池に流通せし
め、電解液流通時は開路電圧（モニタ用電池の電
流を流さない状態での起電力で、主に平衡電位差
からなる）を測定し、溶液流通型電池の残存出力
量を推測する際は、前記弁によつて電解液の流れ
を停止させて一定量の電解液をモニタ用電池内に
封入し、その後、該モニタ用電池の外部回路を短
絡させ、流れる電流を積算することより電池反応
を起こした電極活物質量を電気量として求め、こ
の電気量を基に溶液流通型電池に供給される電極
活物質濃度を求めるようにしたもである。この場
合、正極液側の活物質濃度を求めるときは負極液
側は弁を閉めず、負極液を流したままにしてもよ
く、逆に負極液側の活物質濃度を求めるときは、
正極液側は流通させておいもよい。（いずれにし
ても、少なくとも濃度を求める方の電解液はモニ
タ用電池内において弁により閉鎖される必要があ
る。）次に実施例により本発明の構成を説明する。 （発明の実施例） 実施例 １ 第１図に本発明の一実施例に用いるモニタ用電
池の計測システムを示す。このモニタ用電池にお
いて、電極１ａ，１ｂは共に溶液透過型の多孔質
電極で、厚さ１mmのカーボンクロス電極、隔膜２
は陽イオン交換膜、集電板３ａ，３ｂはフエノー
ル樹脂結着カーボンプレートに銅板を外側から貼
りつけたものであり、このプレートを通して電解
液の流入出孔７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが設けられ
ている。また負極側電解液の流入出孔７ａ，８ａ
にはそれぞれ弁４ａ，４ｂが設けられ、これらは
コントローラ１０により弁駆動部６を介して連動
し開閉するようになつている。電圧、電気量測定
部９は開路電圧測定と、電気量の測定を行うもの
で、これもコントローラ１０によつて制御され
る。なお、図中、１１ａはリード線である。 次に第２図は、第１図の電池計測システムを組
み込んだ電池システムを示す図である。図は電解
液流路のみを図示してあり、本計測器であるモニ
タ用電池は検出セル１２として示されている。 このような電池システムにおいて、正、負極液
タンク１４ｂ，１４ａには４規定塩酸酸性、１モ
ル／塩化鉄、１モル／塩化クロム水溶液を入
れ、電解セル本体１３に送液して充放電反応を行
つた。１５ａ，１５ｂはポンプ、１６ａ，１６ｂ
はそれぞれ負、正極側配管を示す。電解液は正極
側を過剰にした。この電池の充電反応は正極が鉄
（２価）の酸化、負極がクロム（３価）の還元で
あり、放電反応は正極が鉄（３価）の還元、負極
がクロム（２価）の酸化である。本実施例では負
極側のみ弁を設けたモニタ用電池を用いて負極液
中のクロム（２価）の濃度の測定を行つた。すな
わち、測定はモニタ用電池を短絡させ、クーロン
計にて負極液の価数変化（Cr2+−ｅ→Cr3+に伴う
電気量（クーロン量）を測定（Cr2+が全てCr3+に
変化した時点で電流は流れなくなる）し、負極液
の活物質濃度を求める。同時に波長755nｍの光
を用いて、クロム（２価）の濃度を連続的に吸光
光度分析し、これらの結果を電解セル本体への通
電量より計算したクロム（２価）濃度と比較し
た。結果を第１表に示す。電解セル本体では福反
応や漏洩電流のため、電気量効率100％で電池反
応を行わせることができず、実際に反応した量は
通電量より下まわる。本発明方法はこの現象を捕
らえているのに対し、吸光光度法では、ばらつき
が大きく、事実上クロム（２価）の判定量が可能
であるに過ぎなかつた。
孔質電極を用いたモニタ用電池の外部回路を流れ
る電気量を測定して正極および／または負極の活
物質濃度を求める電池計測法に関する。 （発明の背景） 溶液状態の形で電池活物質を貯蔵する電池にお
いては、溶液の諸特性を測定することにより、出
力量（Wh、ワツト時）を推定することができ
る。例えば鉄、クロム系ルドツクス・フロー型二
次電池においては、フロー・クーロメトリーによ
るクロム２価イオンの定量、吸光光度法によるク
ロム２価イオンの定量や電池開路電圧の測定等に
よつて充電深度を求め、残存出力量を推定する方
法が行われている。しかし、従来の方法には次の
ような欠点がある。 (1) 電池開路電圧を測定する方法は、まず、精度
が十分でなく、また一方の極の電池活物質の種
類が一つでなく、それらが互いに平衝に近い状
態を保つ場合などは、開路電圧に反映する電気
化学種の各成分の寄与率が複雑になり、開路電
圧より、電池の充放電状態を知ることは難し
い。 (2) フロー・クーロメトリーによる活物質定量法
は精度は非常によいが、操作が繁雑、コストア
ツプおよび測定に時間がかかるという欠点があ
る。 (3) 吸光光度法やボルタンメタリー等の方法は、
精度的に不十分であり、コストも高くなる。 （発明の目的） 本発明の目的は、極めて容易な方法で、かつ正
確に電池の残存出力量を推測する電池計測法を提
供することにある。 （発明の概要） 本発明は、溶液流通型電池の残存出力量を測定
する電池計測法であつて、前記溶液流通型電池に
供給する電極活物質溶液を予めモニタ用電池に流
入させ、該モニタ用電池の電極室に一定量の電極
活物質溶液を封入した後、該モニタ用電池を短絡
させ、このとき流れる電気量を測定し、該電気量
を基に前記溶液流通型電池に流入する電極活物質
濃度を求めることを特徴とする。 すなわち、本発明は、溶液流通型電池に供給す
る電解液（電極活物質溶液）を、電解液の流入出
孔部に停止弁（ストツプ・バルブ、以下単に弁と
いう）を設けた小型のモニタ用電池に流通せし
め、電解液流通時は開路電圧（モニタ用電池の電
流を流さない状態での起電力で、主に平衡電位差
からなる）を測定し、溶液流通型電池の残存出力
量を推測する際は、前記弁によつて電解液の流れ
を停止させて一定量の電解液をモニタ用電池内に
封入し、その後、該モニタ用電池の外部回路を短
絡させ、流れる電流を積算することより電池反応
を起こした電極活物質量を電気量として求め、こ
の電気量を基に溶液流通型電池に供給される電極
活物質濃度を求めるようにしたもである。この場
合、正極液側の活物質濃度を求めるときは負極液
側は弁を閉めず、負極液を流したままにしてもよ
く、逆に負極液側の活物質濃度を求めるときは、
正極液側は流通させておいもよい。（いずれにし
ても、少なくとも濃度を求める方の電解液はモニ
タ用電池内において弁により閉鎖される必要があ
る。）次に実施例により本発明の構成を説明する。 （発明の実施例） 実施例 １ 第１図に本発明の一実施例に用いるモニタ用電
池の計測システムを示す。このモニタ用電池にお
いて、電極１ａ，１ｂは共に溶液透過型の多孔質
電極で、厚さ１mmのカーボンクロス電極、隔膜２
は陽イオン交換膜、集電板３ａ，３ｂはフエノー
ル樹脂結着カーボンプレートに銅板を外側から貼
りつけたものであり、このプレートを通して電解
液の流入出孔７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが設けられ
ている。また負極側電解液の流入出孔７ａ，８ａ
にはそれぞれ弁４ａ，４ｂが設けられ、これらは
コントローラ１０により弁駆動部６を介して連動
し開閉するようになつている。電圧、電気量測定
部９は開路電圧測定と、電気量の測定を行うもの
で、これもコントローラ１０によつて制御され
る。なお、図中、１１ａはリード線である。 次に第２図は、第１図の電池計測システムを組
み込んだ電池システムを示す図である。図は電解
液流路のみを図示してあり、本計測器であるモニ
タ用電池は検出セル１２として示されている。 このような電池システムにおいて、正、負極液
タンク１４ｂ，１４ａには４規定塩酸酸性、１モ
ル／塩化鉄、１モル／塩化クロム水溶液を入
れ、電解セル本体１３に送液して充放電反応を行
つた。１５ａ，１５ｂはポンプ、１６ａ，１６ｂ
はそれぞれ負、正極側配管を示す。電解液は正極
側を過剰にした。この電池の充電反応は正極が鉄
（２価）の酸化、負極がクロム（３価）の還元で
あり、放電反応は正極が鉄（３価）の還元、負極
がクロム（２価）の酸化である。本実施例では負
極側のみ弁を設けたモニタ用電池を用いて負極液
中のクロム（２価）の濃度の測定を行つた。すな
わち、測定はモニタ用電池を短絡させ、クーロン
計にて負極液の価数変化（Cr2+−ｅ→Cr3+に伴う
電気量（クーロン量）を測定（Cr2+が全てCr3+に
変化した時点で電流は流れなくなる）し、負極液
の活物質濃度を求める。同時に波長755nｍの光
を用いて、クロム（２価）の濃度を連続的に吸光
光度分析し、これらの結果を電解セル本体への通
電量より計算したクロム（２価）濃度と比較し
た。結果を第１表に示す。電解セル本体では福反
応や漏洩電流のため、電気量効率100％で電池反
応を行わせることができず、実際に反応した量は
通電量より下まわる。本発明方法はこの現象を捕
らえているのに対し、吸光光度法では、ばらつき
が大きく、事実上クロム（２価）の判定量が可能
であるに過ぎなかつた。
【表】
【表】
実施例 ２
実施例１と同様の電池システムを用いて、同じ
く鉄−クロム系二次電池の充放電実験を行つた。
本実施例においては、モニタ用電池の正、負極両
方に弁を設けて、正、負極の両電解液を測定し
た。正極側側定時は負極液は流通状態にあり、負
極測定時は正極液は流通状態とした。実施例１と
同じように、充放電における負極液中のクロム２
価、正極液中の鉄３価を定量すると共に、従来の
分析法としてクロム２価をフローセルによる吸光
光度法、鉄３価をフローセルによる金電極を指示
極とするボルタンメトリーで測定した。結果を第
２表に示す。第２表から明らかなように、実施例
１と同じく、クロム（２価）および鉄（３価）の
濃度を極めて精度よく、かつ簡便に測定すること
ができた。
く鉄−クロム系二次電池の充放電実験を行つた。
本実施例においては、モニタ用電池の正、負極両
方に弁を設けて、正、負極の両電解液を測定し
た。正極側側定時は負極液は流通状態にあり、負
極測定時は正極液は流通状態とした。実施例１と
同じように、充放電における負極液中のクロム２
価、正極液中の鉄３価を定量すると共に、従来の
分析法としてクロム２価をフローセルによる吸光
光度法、鉄３価をフローセルによる金電極を指示
極とするボルタンメトリーで測定した。結果を第
２表に示す。第２表から明らかなように、実施例
１と同じく、クロム（２価）および鉄（３価）の
濃度を極めて精度よく、かつ簡便に測定すること
ができた。
【表】
鉄、クロム系二次電池においては、充電時、負
極側で、クロム３価の還元のほかに、プロトン還
元による水素ガス発生が福反応として生じる場合
があり、このときは、正極液側が負極液側に対し
て過充電の状態になる。このため鉄３価イオンを
還元するなどして、両電解液の充放電状態を調整
する必要があるが、実施例２においては、本発明
方法により、十分な精度をもつて、簡便に、この
調整量を決定することができる。 本発明は、鉄−クロム系電池に限らず鉄−ハロ
ゲン電池など、他のフロー型二次電池や化学的に
電池活物質を生成する溶液フロー型燃料電池にも
同様に適用することができる。 （発明の効果） 本発明によれば、下記のような効果が得られる
る。 (1) 従来の開路電圧測定法の延長で電池活物質濃
度を高精度で定量することができる。 (2) 正極液、負極液それぞれの活物質濃度を求め
ることが可能なので、両極液の活物質量のアン
バラスも検出することができる。電解液に対し
リバランス装置を有する電池に対して極めて簡
便かつ高精度のリバランス量決定方法を提供す
ることができる。 (3) 多方弁など機械的に複雑、かつ故障の原因と
なりやすい要素を用いていないので、保守性の
点で優れている。
極側で、クロム３価の還元のほかに、プロトン還
元による水素ガス発生が福反応として生じる場合
があり、このときは、正極液側が負極液側に対し
て過充電の状態になる。このため鉄３価イオンを
還元するなどして、両電解液の充放電状態を調整
する必要があるが、実施例２においては、本発明
方法により、十分な精度をもつて、簡便に、この
調整量を決定することができる。 本発明は、鉄−クロム系電池に限らず鉄−ハロ
ゲン電池など、他のフロー型二次電池や化学的に
電池活物質を生成する溶液フロー型燃料電池にも
同様に適用することができる。 （発明の効果） 本発明によれば、下記のような効果が得られる
る。 (1) 従来の開路電圧測定法の延長で電池活物質濃
度を高精度で定量することができる。 (2) 正極液、負極液それぞれの活物質濃度を求め
ることが可能なので、両極液の活物質量のアン
バラスも検出することができる。電解液に対し
リバランス装置を有する電池に対して極めて簡
便かつ高精度のリバランス量決定方法を提供す
ることができる。 (3) 多方弁など機械的に複雑、かつ故障の原因と
なりやすい要素を用いていないので、保守性の
点で優れている。
第１図は、本発明方法に用いる電池計測器の一
実施例を示す図、第２図は、本発明方法を組み込
んだ二次電池のシステム構成を示す図である。 １ａ……負極側電極、１ｂ……正極側電極、２
……隔膜、３ａ……負極側集電板、３ｂ……正極
側電極、４ａ……電解液流入側弁、４ｂ……電解
液流出側弁、５……弁連動線、６……弁駆動部、
７ａ……負極側電解液流入路、７ｂ……正極側電
解液流入路、８ａ……負極側電解液流出路、８ｂ
……正極側電解液流出路、９……電圧、電気量測
定部、１０……コントローラ、１１ａ，１１ｂ…
…リード線、１２……検出セル、１３……電解セ
ル本体、１４ａ……負極側タンク、１４ｂ……正
極側タンク、１５ａ，１５ｂ……ポンプ、１６ａ
……負極側配管、１６ｂ……正極側配管。
実施例を示す図、第２図は、本発明方法を組み込
んだ二次電池のシステム構成を示す図である。 １ａ……負極側電極、１ｂ……正極側電極、２
……隔膜、３ａ……負極側集電板、３ｂ……正極
側電極、４ａ……電解液流入側弁、４ｂ……電解
液流出側弁、５……弁連動線、６……弁駆動部、
７ａ……負極側電解液流入路、７ｂ……正極側電
解液流入路、８ａ……負極側電解液流出路、８ｂ
……正極側電解液流出路、９……電圧、電気量測
定部、１０……コントローラ、１１ａ，１１ｂ…
…リード線、１２……検出セル、１３……電解セ
ル本体、１４ａ……負極側タンク、１４ｂ……正
極側タンク、１５ａ，１５ｂ……ポンプ、１６ａ
……負極側配管、１６ｂ……正極側配管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶液流通型電池の残存出力量を測定する電池
計測法であつて、前記溶液流通型電池に供給する
電極活物質溶液を予めモニタ用電池に流入させ、
該モニタ用電池の電極室に一定量の電極活物質溶
液を封入した後、該モニタ用電池を短絡させ、こ
のとき流れる電気量を測定し、該電気量を基に前
記溶液流通型電池に流入する電極活物質濃度を求
めることを特徴とする電池計測法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、正極活物質
または負極活物質の濃度を測定する際、モニタ用
電池の被測定側でない電極に該被測定側でない電
池活物質溶液を流通せしめた状態にしておくこと
を特徴とする電池計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134466A JPS6113577A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 電池計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134466A JPS6113577A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 電池計測法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113577A JPS6113577A (ja) | 1986-01-21 |
| JPH041471B2 true JPH041471B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=15128982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59134466A Granted JPS6113577A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 電池計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113577A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101089899B1 (ko) | 2009-01-06 | 2011-12-05 | 삼성전기주식회사 | 박막 패턴 형성장치 |
| US8980484B2 (en) * | 2011-03-29 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP59134466A patent/JPS6113577A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6113577A (ja) | 1986-01-21 |
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