JPH044569A - 電解液貯蔵タンク - Google Patents
電解液貯蔵タンクInfo
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- JPH044569A JPH044569A JP2103528A JP10352890A JPH044569A JP H044569 A JPH044569 A JP H044569A JP 2103528 A JP2103528 A JP 2103528A JP 10352890 A JP10352890 A JP 10352890A JP H044569 A JPH044569 A JP H044569A
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (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]
この発明は、レドックスフロー電池の電池セルに循環供
給される電解液を蓄える電解液貯蔵タンクに関するもの
であり、特に、充放電エネルギー−効率を高めるように
改良された電解液貯蔵タンクに関するものである。
給される電解液を蓄える電解液貯蔵タンクに関するもの
であり、特に、充放電エネルギー−効率を高めるように
改良された電解液貯蔵タンク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っている。しかしながら
、第4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っている。しかしながら
、第4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、
オフピーク時、余剰電力(第4図の符号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
4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電力(第4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、かつエネルギーの
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。
オフピーク時、余剰電力(第4図の符号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
4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電力(第4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、かつエネルギーの
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ったところに設置されて
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。
では設備が消費地から遠く隔たったところに設置されて
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。
第5図は、従来より提案されているレドックスフロー電
池の概略構成図である。レドックスフロー電池1は、流
通型電池セル2(以下、単にセル2という)、正極液貯
蔵タンク3および負極液貯蔵タンク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、一方何が正極セル2aを構成し、他方側が
負極セル2bを構成している。正極セル2aおよび負極
セル2b内には、それぞれ電極として正極6あるいは負
極7が設けられている。
池の概略構成図である。レドックスフロー電池1は、流
通型電池セル2(以下、単にセル2という)、正極液貯
蔵タンク3および負極液貯蔵タンク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、一方何が正極セル2aを構成し、他方側が
負極セル2bを構成している。正極セル2aおよび負極
セル2b内には、それぞれ電極として正極6あるいは負
極7が設けられている。
正極セル2aには正極用電解液を導入するための正極用
電解液導入管11が設けられている。また、また、正極
セル2aには、該正極セル2a内に入っていた正極用電
解液を流出させる正極用電解液流出管12が設けられて
いる。正極用電解液導入管11の一端および正極用電解
液流出管12の一端は、正極液貯蔵タンク3に連結され
ている。
電解液導入管11が設けられている。また、また、正極
セル2aには、該正極セル2a内に入っていた正極用電
解液を流出させる正極用電解液流出管12が設けられて
いる。正極用電解液導入管11の一端および正極用電解
液流出管12の一端は、正極液貯蔵タンク3に連結され
ている。
負極セル2bには、負極用電解液を導入するための負極
用電解液導入管13が設けられている。
用電解液導入管13が設けられている。
また、負極セル2bには、負極セル2b内に入っていた
負極用電解液を流出させる負極用電解液流出管14が設
けられている。負極用電解液導入管13の一端および負
極用電解液流出管14の一端は、負極液貯蔵タンク4に
連結されている。
負極用電解液を流出させる負極用電解液流出管14が設
けられている。負極用電解液導入管13の一端および負
極用電解液流出管14の一端は、負極液貯蔵タンク4に
連結されている。
第5図に示したレドックスフロー電池1では、たとえば
鉄イオン、クロムイオンのような原子価の変化するイオ
ンの水溶液を正極液貯蔵タンク3゜負極液貯蔵タンク4
に貯蔵し、これをポンプP1またはP2で流通型電池セ
ル2に送液し、酸化還元反応により充放電を行う。
鉄イオン、クロムイオンのような原子価の変化するイオ
ンの水溶液を正極液貯蔵タンク3゜負極液貯蔵タンク4
に貯蔵し、これをポンプP1またはP2で流通型電池セ
ル2に送液し、酸化還元反応により充放電を行う。
たとえば、正極活物質としてFe3 * /p e21
、負極活物質としてCr”/Cr”、それぞれ、塩酸溶
液とした場合、各酸化還元系の両極6.7における電池
反応は、下記の式のようになる。
、負極活物質としてCr”/Cr”、それぞれ、塩酸溶
液とした場合、各酸化還元系の両極6.7における電池
反応は、下記の式のようになる。
放電
正極側: F e 3” + e−□ F e 2゜充
電 放電 負極側:Cr” Cr3・十。−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。
電 放電 負極側:Cr” Cr3・十。−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。
[発明が解決しようとする課題]
従来のレドックスフロー2次電池は以上のように構成さ
れている。それゆえに、正極セル2aから流出してくる
正極用電解液は正極用電解液流出管12を通って正極液
貯蔵タンク3内に入り、この正極液貯蔵タンク3内で混
合される。そして、混合された正極用電解液が正極用電
解液導入管11を通って正極セル2a内に流入する。同
様に、負極セル2bから流出する負極用電解液は負極用
電解液流出管14を通って負極液貯蔵タンク4内に入り
、この負極液貯蔵タンク4内で混合される。
れている。それゆえに、正極セル2aから流出してくる
正極用電解液は正極用電解液流出管12を通って正極液
貯蔵タンク3内に入り、この正極液貯蔵タンク3内で混
合される。そして、混合された正極用電解液が正極用電
解液導入管11を通って正極セル2a内に流入する。同
様に、負極セル2bから流出する負極用電解液は負極用
電解液流出管14を通って負極液貯蔵タンク4内に入り
、この負極液貯蔵タンク4内で混合される。
そして、混合された負極用電解液が負極用電解液導入管
13を通って負極セル2b内に流入する。
13を通って負極セル2b内に流入する。
ところで、セル2内へ流入する電解液(以下、流入電解
液という)の組成(負極用電解液のCr2ゝとCr3+
の割合、正極用電解液のFe”とFe3°の割合)とセ
ル2内から流出する電解液(以下、流出電解液という)
の組成は異なっている。たとえば、負極用電解液の場合
、充電時には、流出電解液の方が流入電解液よりもCr
”濃度が高く、放電時には、流出電解液の方が流入電解
液よりもOr3°濃度が高い。また、正極用電解液の場
合、充電時には、流出電解液の方が流入電解液よりもF
e3°濃度は高く、放電時には、流出電解液の方が流入
電解液よりもFe2“濃度が高い。
液という)の組成(負極用電解液のCr2ゝとCr3+
の割合、正極用電解液のFe”とFe3°の割合)とセ
ル2内から流出する電解液(以下、流出電解液という)
の組成は異なっている。たとえば、負極用電解液の場合
、充電時には、流出電解液の方が流入電解液よりもCr
”濃度が高く、放電時には、流出電解液の方が流入電解
液よりもOr3°濃度が高い。また、正極用電解液の場
合、充電時には、流出電解液の方が流入電解液よりもF
e3°濃度は高く、放電時には、流出電解液の方が流入
電解液よりもFe2“濃度が高い。
したがって、従来のレドックスフロー電池のごとき構成
であると、すなわち、充放電時に、組成の異なる流入電
解液と流出電解液とが、タンク内で混合され、−様とさ
れる構成のものであると、以下に述べる問題点が生じる
。
であると、すなわち、充放電時に、組成の異なる流入電
解液と流出電解液とが、タンク内で混合され、−様とさ
れる構成のものであると、以下に述べる問題点が生じる
。
すなわち、まず充電時においては、セル2内を通って充
電深度が高められた電解液がタンク内の低充電深度の液
と混合され、この混合物(充電深度は平均的には高くな
っているカリが再び充電される。また、放電時において
は、セル2内を通って放電し充電深度の低くなった電解
液がタンク内のより充電深度の高い液と混合され、この
混合物が再び放電する。その結果、混ざり合った分だけ
、無駄にエネルギーを費やすことになり、充放電効率を
低下させるという問題点があった。
電深度が高められた電解液がタンク内の低充電深度の液
と混合され、この混合物(充電深度は平均的には高くな
っているカリが再び充電される。また、放電時において
は、セル2内を通って放電し充電深度の低くなった電解
液がタンク内のより充電深度の高い液と混合され、この
混合物が再び放電する。その結果、混ざり合った分だけ
、無駄にエネルギーを費やすことになり、充放電効率を
低下させるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、充放電エネルギー効率を高めるように改良
された電解液貯蔵タンクを提供することにある。 ・ [課題を解決するための手段] この発明は、レドックスフロー電池の電池セルに循環供
給される電解液を蓄える電解液貯蔵タンクに関するもの
である。電解液貯蔵タンクは、当該タンクから上記電池
セルへ上記電解液を排出する排出口と、上記電池セルか
ら当該タンク内に戻ってくる上記電解液を受け入れる戻
り口と、を備えている。当該タンク内には、上記戻り口
から前記排出口に至る、上記電解液の通路を形成するた
めの仕切板が設けられている。
れたもので、充放電エネルギー効率を高めるように改良
された電解液貯蔵タンクを提供することにある。 ・ [課題を解決するための手段] この発明は、レドックスフロー電池の電池セルに循環供
給される電解液を蓄える電解液貯蔵タンクに関するもの
である。電解液貯蔵タンクは、当該タンクから上記電池
セルへ上記電解液を排出する排出口と、上記電池セルか
ら当該タンク内に戻ってくる上記電解液を受け入れる戻
り口と、を備えている。当該タンク内には、上記戻り口
から前記排出口に至る、上記電解液の通路を形成するた
めの仕切板が設けられている。
この発明の好ましい実施態様によれば、上記電解液通路
は屈曲させて形成されるのが好ましい。
は屈曲させて形成されるのが好ましい。
さらに好ましくは、上記電解液通路は蛇行するように形
成されるのが好ましい。
成されるのが好ましい。
[作用]
この発明にかかる電解液貯蔵タンクによれば、タンク内
に仕切板を設けることによって、上記戻り口から上記排
出口に至る、電解液の通路を形成しているので、電池セ
ルからタンク内に戻ってくる電解液は、この電解液通路
を通って、排出口に至る。それゆえに、タンク内におい
て、電解液が混合され、−様にされるということはない
。
に仕切板を設けることによって、上記戻り口から上記排
出口に至る、電解液の通路を形成しているので、電池セ
ルからタンク内に戻ってくる電解液は、この電解液通路
を通って、排出口に至る。それゆえに、タンク内におい
て、電解液が混合され、−様にされるということはない
。
[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、この発明の一実施例にかかるレドックスフロ
ー電池の概略図である。なお、第1図において、第5図
の従来例に示された部材または要素と同一または相当す
る部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返
さない。
ー電池の概略図である。なお、第1図において、第5図
の従来例に示された部材または要素と同一または相当す
る部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返
さない。
正極液貯蔵タンク3は、当該タンク3から正極セル2a
へ正極電解液を排出する排出口20と、正極セル2aか
ら当該タンク3内に戻ってくる正極電解液を受け入れる
戻り口21と、を備えている。正極液貯蔵タンク3内に
は、戻り口21から排出口20へ正極電解液が蛇行して
流れるように、電解液の通路を形成するための複数の仕
切板22が設けられている。各仕切板22は、正極液貯
蔵タンク3の側壁から水平方向に延びている。
へ正極電解液を排出する排出口20と、正極セル2aか
ら当該タンク3内に戻ってくる正極電解液を受け入れる
戻り口21と、を備えている。正極液貯蔵タンク3内に
は、戻り口21から排出口20へ正極電解液が蛇行して
流れるように、電解液の通路を形成するための複数の仕
切板22が設けられている。各仕切板22は、正極液貯
蔵タンク3の側壁から水平方向に延びている。
同様に、負極液貯蔵タンク4は、当該タンク4から負極
セル2bへ負極電解液を排、出する排出口23と、負極
セル2bから当該タンク4内に戻ってくる負極電解液を
受け入れる戻り口24と、を備えている。負極液貯蔵タ
ンク4内には、戻り口24から排出口23へ負極電解液
が蛇行して流れるように、電解液の通路を形成するため
の複数の仕切板25が設けられている。各仕切板25は
、負極液貯蔵タンク4の側壁から水平方向に延びている
。
セル2bへ負極電解液を排、出する排出口23と、負極
セル2bから当該タンク4内に戻ってくる負極電解液を
受け入れる戻り口24と、を備えている。負極液貯蔵タ
ンク4内には、戻り口24から排出口23へ負極電解液
が蛇行して流れるように、電解液の通路を形成するため
の複数の仕切板25が設けられている。各仕切板25は
、負極液貯蔵タンク4の側壁から水平方向に延びている
。
さて、レドックスフロー電池のセル端子電圧は、セル流
出液の各種のイオン濃度により決定され、次のネルンス
トの式にほぼ従う。
出液の各種のイオン濃度により決定され、次のネルンス
トの式にほぼ従う。
上の式において、Rは気体定数、Tは絶対温度、Fはフ
ァラデ一定数、rはセル抵抗である。
ァラデ一定数、rはセル抵抗である。
さて、第5図に示す従来の混合系では、イオン濃度が常
に連続的に変化するので、充放電時のセルミ圧は、第3
図を参照して、連続的に変化する。
に連続的に変化するので、充放電時のセルミ圧は、第3
図を参照して、連続的に変化する。
一方、第1図に示す本発明の非混合系では、−定充電深
度の電解液が電池セル内で充電(放電)操作を受け、−
巡するまでは、常に、セル流出口でのイオン濃度は一定
に保たれ、したがって、セル電圧も一定となる。すなわ
ち、第3図を参照して、充放電に伴い、セル電圧は階段
状に変化する。
度の電解液が電池セル内で充電(放電)操作を受け、−
巡するまでは、常に、セル流出口でのイオン濃度は一定
に保たれ、したがって、セル電圧も一定となる。すなわ
ち、第3図を参照して、充放電に伴い、セル電圧は階段
状に変化する。
さて、充放電エネルギ効率は、放電電力量/充電電力量
で定義され、図中では、面積比で表わされる。本発明に
よる混合系を用いると、図中の斜線部分の電力量だけロ
スが減らせることになり、エネルギー効率が向上する。
で定義され、図中では、面積比で表わされる。本発明に
よる混合系を用いると、図中の斜線部分の電力量だけロ
スが減らせることになり、エネルギー効率が向上する。
以下、具体例をもって、本発明をさらに詳細に説明する
。
。
実施例
第1図に示す電解液貯蔵タンクを試作し、以下に示す電
池セルを用いて、レドックスフロー電池を構成し、定電
流充放電を実施した。
池セルを用いて、レドックスフロー電池を構成し、定電
流充放電を実施した。
電極:カーボン繊維布
隔膜:陽イオン交換膜
電解液:HC1溶液にFeCl2、CrCl3を溶解さ
せた電解液 電池セル:電極面積400cm23セル充放電電流密度
:40mA/cm2 比較例 比較例として、第5図に示す、混合系のタンクを用い、
実施例と同じ電池セルを用いて、レドックスフロー電池
を構成し、低電流充放電を実施した。
せた電解液 電池セル:電極面積400cm23セル充放電電流密度
:40mA/cm2 比較例 比較例として、第5図に示す、混合系のタンクを用い、
実施例と同じ電池セルを用いて、レドックスフロー電池
を構成し、低電流充放電を実施した。
実施例と比較例を比較すると、実施例において、充放電
エネルギー効率は、比較例より2%以上向上することが
わかった。
エネルギー効率は、比較例より2%以上向上することが
わかった。
第2図は、この発明の他の実施例にかかる電解液貯蔵タ
ンクの概念図である。第1図に示す実施例では、仕切板
22.25をタンクの側壁から水平方向に延ばしたが、
本実施例では、仕切板26をタンクの土壁および下壁か
ら上下方向に延びるように形成した。このような構成で
あっても、上記実施例と同様の効果を実現する。
ンクの概念図である。第1図に示す実施例では、仕切板
22.25をタンクの側壁から水平方向に延ばしたが、
本実施例では、仕切板26をタンクの土壁および下壁か
ら上下方向に延びるように形成した。このような構成で
あっても、上記実施例と同様の効果を実現する。
[発明の効果コ
以上説明したとおり、このこの発明にかかる電解液貯蔵
タンクによれば、戻り口から排出口に至る、電解液の通
路を形成するための仕切板を、当該タンク内に設けてい
るので、タンク内において、電解液が混合され、−様に
されるということはない。その結果、タンク内での混合
によるロスを減らすことができ、充放電エネルギー効率
が向上する。また、無駄な活物質循環を減らせるため、
ポンプ動力を節減できる。
タンクによれば、戻り口から排出口に至る、電解液の通
路を形成するための仕切板を、当該タンク内に設けてい
るので、タンク内において、電解液が混合され、−様に
されるということはない。その結果、タンク内での混合
によるロスを減らすことができ、充放電エネルギー効率
が向上する。また、無駄な活物質循環を減らせるため、
ポンプ動力を節減できる。
さらに、従来の混合系タンクでは、容量を大きくすると
、タンクの隅等で液流れの悪い部分が生じたが、本発明
によれば、このようなことはなく、タンク内が有効に活
用できる。
、タンクの隅等で液流れの悪い部分が生じたが、本発明
によれば、このようなことはなく、タンク内が有効に活
用できる。
第1図は、本願発明の一実施例にかかる電解液貯蔵タン
クを用いたレドックスフロー電池の概略図である。第2
図は、この発明の他の実施例にかかる電解液貯蔵タンク
の概略図である。第3図は、この発明の詳細な説明する
ための図である。第4図は、電力需要曲線を示す図であ
る。第5図は、従来のレドックスフロー電池の概略図で
ある。 図において、3は正極液貯蔵タンク、4は負極液貯蔵タ
ンク、20.23は排出口、21.24は戻り口、22
.25は仕切板である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 (ほか2名)−′ ′IL37 時M 罵50 罵4区
クを用いたレドックスフロー電池の概略図である。第2
図は、この発明の他の実施例にかかる電解液貯蔵タンク
の概略図である。第3図は、この発明の詳細な説明する
ための図である。第4図は、電力需要曲線を示す図であ
る。第5図は、従来のレドックスフロー電池の概略図で
ある。 図において、3は正極液貯蔵タンク、4は負極液貯蔵タ
ンク、20.23は排出口、21.24は戻り口、22
.25は仕切板である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 (ほか2名)−′ ′IL37 時M 罵50 罵4区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レドックスフロー電池の電池セルに循環供給される電解
液を蓄える電解液貯蔵タンクであって、当該タンクから
前記電池セルへ前記電解液を排出する排出口と、 前記電池セルから当該タンク内に戻ってくる前記電解液
を受け入れる戻り口と、 当該タンク内に設けられ、前記戻り口から前記排出口に
至る、電解液の通路を形成するための仕切板と、 を備えた電解液貯蔵タンク。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2103528A JPH044569A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 電解液貯蔵タンク |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2103528A JPH044569A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 電解液貯蔵タンク |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH044569A true JPH044569A (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=14356404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2103528A Pending JPH044569A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 電解液貯蔵タンク |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH044569A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018198178A (ja) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社デンソー | レドックスフロー電池用電解液タンク、及びレドックスフロー電池システム |
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WO2023100555A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 住友電気工業株式会社 | タンク、タンク構造、及びレドックスフロー電池システム |
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---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-04-19 JP JP2103528A patent/JPH044569A/ja active Pending
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