JPH077675B2 - レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法 - Google Patents

レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法

Info

Publication number
JPH077675B2
JPH077675B2 JP61253777A JP25377786A JPH077675B2 JP H077675 B2 JPH077675 B2 JP H077675B2 JP 61253777 A JP61253777 A JP 61253777A JP 25377786 A JP25377786 A JP 25377786A JP H077675 B2 JPH077675 B2 JP H077675B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
aqueous solution
redox flow
tank
flow battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61253777A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63110559A (ja
Inventor
英明 関口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP61253777A priority Critical patent/JPH077675B2/ja
Publication of JPS63110559A publication Critical patent/JPS63110559A/ja
Publication of JPH077675B2 publication Critical patent/JPH077675B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レドックスフロー形電池に蓄電するに際して
発生する熱により加熱された熱をレドックスフロー形電
池の水溶液をタンク中に返送することにより蓄熱し、該
蓄熱した熱を必要に応じ熱源として使用する方法に関す
る。
〔従来の技術〕
従来方式のヒートポンプを使った空調システムでは第3
図に示すように昼間の空調負荷(電力の負荷)が大き
く、昼夜間における負荷の平均化が必要となっている。
この電力の負荷を平均化するために、現在使用されてい
る蓄熱式ヒートポンプによる空調システムでは、第4図
に示すように、空調機器の容量を約1/2に減ずることが
できるといわれている。
〔発明の目的〕
本発明は、レドックスフロー形電池に蓄電する際に発生
する熱で加熱された該電池の水溶液をタンク中に返送
し、該水溶液の熱を有効に利用する方法を提供すること
を目的とするものである。
更に、このタンク中に貯えられた加熱されたレドックス
フロー形電池の水溶液を、その充・放電において電力効
率の最も高い40〜50℃の範囲で用いるために空気熱源ヒ
ートポンプを用いて50℃の温度に加熱し、この加熱され
た水溶液を熱源として用いることを目的とするもので、
この50℃の温度に加熱された水溶液を熱源として用いる
場合、その水溶液が、充・放電において電力効率の高い
温度である40℃以下の温度に下がることのないように、
10℃の範囲内の温度差を熱源として利用することを目的
とするものである。
〔発明の構成〕
本発明は、 「外部(例えば電力会社)から買電した電力をレドック
スフロー形電池に蓄電し、必要時に放電して外部電力の
ピークカットを行うと共に、蓄電する際に発生する熱で
加熱されたレドックス電池の電解質物質の水溶液(以
下、単に水溶液という)をタンクに返送して蓄電すると
共に、該熱を熱源として使用する方法において、蓄熱時
にタンク中のレドックスフロー形電池の水溶液をヒート
ポンプにより50℃かで加熱し、該加熱された水溶液の熱
を熱源として使用する時、即ち放熱時には、40℃以下の
温度に冷却されないように、水溶液の温度差を50℃から
40℃の間の温度差が10℃の範囲内で熱を利用しながら運
転を行う方法。」 である。
レドックス形電池は、後で第1図に基いて詳しく説明す
るように、電解質物質の水溶液をタンクに貯蔵してお
き、該水溶液をポンプにより流通形電解槽へ供給しなが
ら蓄電・放電を行う水溶液系の電池であって、イオンの
形で電気を蓄えるためエネルギー密度が小さく、従って
水溶液の量が多くなりタンク容積が大きくなるという短
所はあるが、本発明は、このように水溶液の量が多くな
ることを積極的に利用し、例えばビルの地下空間に該水
溶液用タンクを設置して深夜電力をも利用して蓄電する
と共に水溶液への蓄熱を同時に行ない、昼間のピークカ
ットを行うと同時にエネルギーの効率的利用を計るもの
である。
即ち、充電時におけるレドックスフロー形電池の交換効
率は80%で、20%が熱ロスとなるが、この熱は殆んどが
流通形電解槽に供給される電解質物質の水溶液の加熱に
費やされるので、蓄電されタンクへ返送される水溶液は
加熱されているものであるから、タンク中に返送される
水溶液には蓄電と同時に蓄熱が行なわれていることにな
る。
このシステムにおいては、同一タンクに電気と熱を蓄え
ることができ、夫々必要な時に別個に取り出せるので、
電気と熱の利用に時間的アンバランスがある需要先でも
有効に利用できる特長を有し、蓄電に鉛蓄電池を、蓄熱
にアキュムレータを使用する場合に比しメンテナンス、
スペースとも簡単かつコンパクトになる。
また、レドックスフロー形電池は充放電が同時にでき、
かつ蓄電量は溶液タンク容積を変えるだけで増減可能で
あるためユニット化しやすく、将来の電力、熱需要の変
化にも簡単に追従できる特長もあり、電池停止時の自己
放電がないので非常用電源としても使用できる。
前に述べたように、充電時におけるレドックスフロー形
電池の変換効率は80%で、20%が熱ロスとなるが、この
熱は、流通形電解槽中に供給される水溶液の加熱に費や
されているので、この水溶液が返送貯蔵されるタンク中
には、結果として蓄熱されていることとなり、該熱を暖
房等に利用することにより有効に活用することが出来
る。
つぎに第1図に基いて本発明方法を詳しく説明する。
電力1を外部から買電し、インバーター2で交流を直流
に変換する。充電時はタンク9に蓄えられた2価の鉄塩
(FeCl2)水溶液が、ポンプ5を介して流通形電解槽13
の中の炭素繊維電極14を浸透しながら、3価の鉄イオン
に変化し電子を放出する。放出された電子は、流通形電
解槽13のもう一つの炭素繊維電極へ移動する。ここで
は、別のタンク8に蓄えられた3価のクロム塩(CrC
l3)水溶液が、ポンプ4から送られてきて電子を受け取
り、自身は2価のクロムイオンになる。放電時は逆の反
応となる。
これらを反応式で現わすと、 Fe3++Cr2+Cr3++Fe2++ΔE=1.0(V) →は放電、←は充電の反応である。
放電時の電力は、必要に応じてヒートポンプ6,7および
照明用電力等所内の電力12として使われる。
一方、鉄、クロムの水溶液タンク8,9を蓄熱タンクとす
る場合には、充電時に20%の熱ロスがあるが、これを加
熱された水溶液の形でタンク8,9に蓄熱し、更に50℃に
加熱された水溶液を暖房用に直接使用するには、この50
℃の水溶液をラジエーター(radiater)に供給し、40℃
に冷却された時点でタンクに戻すようにし、不足分は、
他の空気熱源用ヒートポンプを駆動して暖房を行えばよ
い。
つぎに特許請求の範囲に記載されているレドックスフロ
ー形電池の水溶液に蓄熱した熱をヒートポンプ熱源用空
気の加熱に使用する方法について第7図に基いて説明す
る。
蒸発器E中で蒸発された冷媒に熱を与え−14℃に冷却さ
れた不凍液は、管31を通じてヒーティングタワー32に導
かれ、ファン33でヒーティングタワー中を上方に流れて
いる外気にシャワー状で接触され、−7℃に加熱された
後管34により再び蒸発器に導かれる。
一方、蒸発器中で蒸発された冷媒は加熱された後コンプ
レッサーC1で圧縮され、凝縮器R1を経て更にコンプレッ
サーC2で圧縮(従って冷媒は加熱される)された後凝縮
器R2に導かれR2で凝縮すると共に管30により導かれる40
℃の温水を45℃に加熱し、該45℃の温水を暖房用に使用
する。
また、凝縮器R2中で凝縮された冷媒はエコノマイザーの
働きをする凝縮器R1を経て蒸発器Eに導かれ上記循環を
くり返す。
上記第7図に基いて説明した外気の熱を利用して暖房を
行うヒートポンプは空気熱源用ヒートポンプとして普通
に用いられているものであるが、このような空気熱源用
ヒートポンプは、外気から熱を奪って暖房用熱源として
採用しているため、外気温度が下がるとヒートポンプの
効率も低下するので、本発明においては外気温が下がっ
た場合ヒーティングタワーに導かれる外気を、レドック
ス形電池の水溶液に蓄熱した熱により加熱することによ
りヒートポンプの効率の低下を防止するものである。
この駆動源はレドックス・フロー形電池に充電した電力
で賄うことができる。
このシステムの収支を第2図に示す。計算を容易にする
ため、ヒートポンプのC.O.Pを3とし、電気と熱の消費
比率を1:1として想定している。
蓄電20の変換効率80%とすると、3kWeを得るためには3.
75kWeの入力が必要となり、3.75−3=0.75kWtが熱ロス
となる。これを蓄熱22に使うと、3kWt−0.75kWt=2.25k
Wtの熱をヒートポンプ21が供給すればよいことになる。
ヒートポンプ21のC.O.Pを3とすれば、2.25/3=0.75kWe
の動力となり、熱ロスを有効利用しない場合に比べて25
%の省エネとなる。
なお、C.O.Pとは、冷凍機やヒートポンプの入力に対す
る出力の比で成績係数といわれるもので、冷凍サイクル
などにおいて、作動ガスに外部よりALの仕事を加えるこ
とにより低熱源より熱量Q2を汲み上げ高温源に熱量Q1
捨てるとき、Q1=Q2+ALの式が成立する。
A:仕事の熱当量、L:仕事 そこで、 冷凍サイクルの成績係数=Q2/AL 暖房サイクルの成績係数=Q1/AL である。
第6図にレドックス・フロー形電池の水溶液温度特性を
示すが、40〜50℃の運転では電力効率の差はほとんどな
いといえる。
従って、本発明においては、レドックスフロー形電池の
タンク中における加熱温度は50℃とし、40〜50℃の温度
範囲内で熱源として利用することとしたものである。
第6図によれば60℃に加熱しても電力効率の面からは40
〜50℃の範囲内で運転する場合とあまり差はないがタン
ク等における熱損失を考えると50℃以上の温度に加熱す
るのは好ましくない。
次に蓄電・蓄熱を行わない従来型システムの収支を第5
図に示す。
この場合には、昼間の必要時だけ電気を必要とするの
で、単純に考えて蓄電・蓄熱システムの3倍の電力を消
費する。従って、電気と熱の消費比率を1:1とした場
合、入力は第5図に示す通り9.75kWe必要となる。
次に1ケ月当りのランニングコストを計算すると、以下
の通り従来システムに比べて蓄電・蓄熱システムは12,3
12円/月安くなる。イニシャルコストは、逆に71−45=
26万円高くなるが、年間6ケ月間暖房をするとした場合 ランニングコスト 蓄電・蓄熱システム 3.75kW×(1.950+340円/kW) +3.75kW×8h×13円/kWh×25日 +3.75kW×16h×25.86円/kWh×25日 =57127.5円/月 従来システム 2.25kW×3+3kW=9.75kW 9.75kW×1,950円/kW+(9.75×8h×25.86×25) =69439.5円/月 差 69439.5−57127.5=12.312円/月 イニシャルコスト 蓄電・蓄熱システム 20万円/kW×3kW+(15万円/kW×0.75kW)=71万円 従来システム 15万円/kW×3kW=45万円 差 71−45=26万円 計算にあたっては、次のような条件とした。
基本料金:1,960円/kW 深夜電力の基本料金:340円/kW 電力量料金:25.86円/kWh 深夜電力の電力量料金:13円/kWh 〔発明の効果〕 (1)蓄電用のタンクで蓄熱も行うので、必要時に、同
時あるいは別個に必要量取出せ、蓄電に鉛蓄電池、蓄熱
にアキュムレータを使う場合に比べてシステムが簡単と
なり、コンパクト化ができる。
(2)充電の際に発生する熱を水溶液タンクに貯めるこ
とで、空気熱源用ヒートポンプの動力が低減できる。
(3)レドックス・フロー形電池は40〜60℃の常温形で
効率は一定であるため、50℃で蓄熱し、直接暖房用に使
って戻ってくる温度40℃であっても効率の変化がない。
(4)蓄電にレドックスフロー形電池を使うので、充放
電が自由にでき、蓄電量も溶液タンクの容量を変えるだ
けでよく、将来の電力需要の変化にも簡単に追従でき
る。また、電池停止時の自己放電がないので、非常用電
源としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のレドックスフロー形電池による蓄電
・蓄熱システムを説明するための図面、第2図は本発明
の蓄電・蓄熱システムの収支を説明するための図面、第
3図は従来方式のヒートポンプの空調負荷曲線及び空調
器容量を示す図、第4図は蓄熱式ヒートポンプの設備容
量を示す図、第5図は従来システムの収支を説明するた
めの図面、第6図はレドックス・フロー形電池の温度特
性を示す図面、第7図はヒートポンプを説明するための
図面である。 1…電力、2…インバータ、6,7…ヒートポンプ、8,9…
蓄熱タンク、10,11…暖房、30…温水用配管、31,34…不
凍液用配管、32…ヒーティングタワー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解質物質の水溶液を、該水溶液を加熱す
    るためのヒートポンプ及び該水溶液の熱を熱源として利
    用するための手段を備えたタンク中に貯蔵しておき、該
    水溶液をポンプにより炭素繊維電極の間に陽イオン交換
    膜を挟んで構成された流通形電解槽へ供給しながら蓄電
    ・放電を行うレドックスフロー形電池を運転する方法に
    おいて、蓄電に際して流通形電解槽において加熱された
    前記電解質物質の水溶液をタンクに返送して蓄熱する際
    には該水溶液をヒートポンプにより50℃まで加熱し、放
    熱時には40℃以下の温度に冷却されないように、水溶液
    の温度差を50℃から40℃の間の温度差10℃の範囲内の温
    度で運転を行う方法。
JP61253777A 1986-10-27 1986-10-27 レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法 Expired - Lifetime JPH077675B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61253777A JPH077675B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61253777A JPH077675B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63110559A JPS63110559A (ja) 1988-05-16
JPH077675B2 true JPH077675B2 (ja) 1995-01-30

Family

ID=17256002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61253777A Expired - Lifetime JPH077675B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH077675B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161996A2 (ja) 2012-04-26 2013-10-31 国立大学法人大阪大学 透明導電性インク及び透明導電パターン形成方法
DE102021129709A1 (de) 2021-11-15 2023-05-17 Florian Scherer Energiespeichersystem zum Speichern und Bereitstellen thermischer Energie

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161996A2 (ja) 2012-04-26 2013-10-31 国立大学法人大阪大学 透明導電性インク及び透明導電パターン形成方法
DE102021129709A1 (de) 2021-11-15 2023-05-17 Florian Scherer Energiespeichersystem zum Speichern und Bereitstellen thermischer Energie

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63110559A (ja) 1988-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100463278C (zh) 一种高效的车、船用质子交换膜燃料电池系统及流程
US20120304673A1 (en) Integrated energy management system including a fuel cell coupled refrigeration system
CN111964196A (zh) 太阳能相变蓄冷空调系统及控制方法
EP2734788B1 (en) Heat exchange system with a battery based on electrolyte
CN108917225A (zh) 一种微型质子交换膜燃料电池冷热电联供系统
JP2011217590A (ja) 空調システム
CN112537218B (zh) 一种基于制冷循环的低温储氢技术的燃料电池充电系统
JP2011200097A (ja) 空調システム
CN202955807U (zh) 基于太阳能百叶窗的蒸发冷却空调系统
CN108899564A (zh) 一种兆瓦级储能电站液流电池冷却系统
JPH077675B2 (ja) レドツクスフロ−形電池の水溶液に蓄熱し、該熱を熱源として使用する方法
JP2003007326A (ja) 蓄電システム
JPH0364701B2 (ja)
JPS5935741A (ja) 太陽冷暖房システム
KR101889699B1 (ko) 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템
CN209840338U (zh) 一种应用可再生能源的空调系统
JP3877714B2 (ja) 蓄電システム
CN220829987U (zh) 一种基于自然冷能的低能耗液流电池储能系统
JP2000179911A (ja) 空気調和機
CN113587662B (zh) 铝电解槽余热回收利用系统和电解铝系统
CN217334225U (zh) 一种储能箱及储能系统
CN216213600U (zh) 全钒液流电池的换热结构
JP2002089991A (ja) 蓄熱式空気調和装置
CN108909404B (zh) 一种新能源汽车太阳能空调制冷装置
CN216693687U (zh) 一种适用于严寒地区的蓄能及供能系统