JPS5834911B2 - レドツクス電池 - Google Patents
レドツクス電池Info
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- JPS5834911B2 JPS5834911B2 JP54117391A JP11739179A JPS5834911B2 JP S5834911 B2 JPS5834911 B2 JP S5834911B2 JP 54117391 A JP54117391 A JP 54117391A JP 11739179 A JP11739179 A JP 11739179A JP S5834911 B2 JPS5834911 B2 JP S5834911B2
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- Japan
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- redox
- negative electrode
- potential
- iron
- electrode liquid
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- 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
- H01M8/20—Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
-
- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、従来、正極液としてのみ使用されていた鉄
レドックス系を負極液に用い、これにキレート化剤また
は錯化剤を加えることにより実用化を可能にしたレドッ
クス電池に関するものである。
レドックス系を負極液に用い、これにキレート化剤また
は錯化剤を加えることにより実用化を可能にしたレドッ
クス電池に関するものである。
電力は各種のエネルギーへの変換が容易で制御し易く、
消費時の環境汚染がないので、エネルギー消費に占める
割合は年毎に増加している。
消費時の環境汚染がないので、エネルギー消費に占める
割合は年毎に増加している。
電力供給の特異な点は、生産と消費が同時に行われるこ
とである。
とである。
この制約の中で、電力消費の変動に即応しながら、一定
周波数、一定電圧の質の高い電力を高い信頼性で送るこ
とが、電力技術の課題である。
周波数、一定電圧の質の高い電力を高い信頼性で送るこ
とが、電力技術の課題である。
現状では、出力は変えにくいが効率の高い原子力発電や
新鋭火力発電を、なるべく最高効率の定格で運転しなが
ら、電力消費の変動に応じて発電を行うのに適した水力
発電などで、昼間の大きな電力需要の増加をまかなって
いる。
新鋭火力発電を、なるべく最高効率の定格で運転しなが
ら、電力消費の変動に応じて発電を行うのに適した水力
発電などで、昼間の大きな電力需要の増加をまかなって
いる。
このため経済性の良好な原子力発電や新鋭火力発電によ
る夜間余剰電力を揚水発電によって貯蔵している。
る夜間余剰電力を揚水発電によって貯蔵している。
しかし、揚水発電の立地条件が次第にきびしくなるにつ
れて二次電池による電力貯蔵方式がとり上げられてきた
。
れて二次電池による電力貯蔵方式がとり上げられてきた
。
二次電池の中で、特にレドックス電池が注目されている
。
。
この原理の概要について、第１図、第２図を用いて説明
する。
する。
第１図はレドックス電池を用いた電力貯蔵システムの充
電時の状態を示し、第２図は同じく放電時の状態を示す
。
電時の状態を示し、第２図は同じく放電時の状態を示す
。
これらの図において、１は発電所、２は変電設備、３は
負荷、４はインバータ、５はレドックス電池で、タンク
６ａ 、６ｂ 、７ａ 、７ｂとポンプ８．９および流
通型電解槽１０から構成される。
負荷、４はインバータ、５はレドックス電池で、タンク
６ａ 、６ｂ 、７ａ 、７ｂとポンプ８．９および流
通型電解槽１０から構成される。
流通型電解槽１０は正極１１と負極１２、および両電極
間を分離する隔膜１３とを備え、隔膜１３で仕切られた
左右の室内には正極液１４、負極液１５が収容される。
間を分離する隔膜１３とを備え、隔膜１３で仕切られた
左右の室内には正極液１４、負極液１５が収容される。
正極液１４はＦｅイオンを含む塩酸溶液とし、負極液１
５はＣｒイオンを含む塩酸溶液とする例を示したが、こ
の発明はＣｒイオンに代る負極液を提供するものである
。
５はＣｒイオンを含む塩酸溶液とする例を示したが、こ
の発明はＣｒイオンに代る負極液を提供するものである
。
次に作用について説明する。
発電所１で発電され変電設備２に送電された電力は適当
な電圧に変圧され、負荷３に供給される。
な電圧に変圧され、負荷３に供給される。
一方、夜間になり余剰電力が出ると、インバータ４によ
り交直変換を行い、レドックス電池５に充電が行われる
。
り交直変換を行い、レドックス電池５に充電が行われる
。
この場合は、第１図に示すようにタンク６ｂから６ａへ
、タンク７ａから７ｂの方へポンプ８，９で正、負極液
１４，１５を徐々に送りながら充電が行われる。
、タンク７ａから７ｂの方へポンプ８，９で正、負極液
１４，１５を徐々に送りながら充電が行われる。
正極液１４にＦｅイオン、負極液１５にＣｒイオンを使
用する場合、流通型電解槽１０内で起る反応は下記第（
１）〜（３）式中の充電側の反応となる。
用する場合、流通型電解槽１０内で起る反応は下記第（
１）〜（３）式中の充電側の反応となる。
このようにして、電力が正極液１４．負極液１５の中に
蓄積される。
蓄積される。
一方、供給電力が需要電力よりも少ない場合は、上記第
（１）〜（３）式中の放電側の反応が行われ、インバー
タ４により直交変換が行れ、変電設備２を介して負荷３
に電力が供給される。
（１）〜（３）式中の放電側の反応が行われ、インバー
タ４により直交変換が行れ、変電設備２を介して負荷３
に電力が供給される。
ところで、レドックス電池５の充放電電圧は、その起電
力（開放端子電圧）により定まり、起電力は２種のレド
ックス系を正、負極液として組合せたレドックス対によ
り決定される。
力（開放端子電圧）により定まり、起電力は２種のレド
ックス系を正、負極液として組合せたレドックス対によ
り決定される。
比較的有望な酸性水溶液を用いるレドックス系を、第３
図、第４図により説明する。
図、第４図により説明する。
第３図、第４図は横軸にレドックス系の標準電極電位Ｅ
、縦軸に飽和溶液濃度から算出されたレドックス溶液単
位体積あたりの貯蔵可能電気量Ｑを示す。
、縦軸に飽和溶液濃度から算出されたレドックス溶液単
位体積あたりの貯蔵可能電気量Ｑを示す。
第３図は硫酸溶液でのレドックス系の比較、第４図は塩
酸溶液でのレドックス系の比較である。
酸溶液でのレドックス系の比較である。
この図を用いてレドックス系を対にしたときの水溶液ｉ
ｍ３あたりの貯蔵可能電力量（ＫＷｈｍｌ ）を推定
できる。
ｍ３あたりの貯蔵可能電力量（ＫＷｈｍｌ ）を推定
できる。
Ｔｉ−Ｍｎ・レドックス対を例にとれば、第３図の横軸
の電位差約１．２Ｖが起電力、縦軸の幾例平均の１／２
、約２３ＫＡｈｍ−が貯蔵可能電気量となるので、両者
の積より約２８ＫＷｈｍ のエネルギー密度が推定
される。
の電位差約１．２Ｖが起電力、縦軸の幾例平均の１／２
、約２３ＫＡｈｍ−が貯蔵可能電気量となるので、両者
の積より約２８ＫＷｈｍ のエネルギー密度が推定
される。
この値は在来の鉛蓄電池と同程度である。
さらに、第３図、第４図中、Ｅ＝Ｏと１．１３Ｖを通る
垂直な２本の実線は、水の電解に伴う水素ガスと酸素ガ
ス発生の平衡電位であり、この左右の実線より著しく外
側に位置するレドックス系は、ガス発生により使用困難
である。
垂直な２本の実線は、水の電解に伴う水素ガスと酸素ガ
ス発生の平衡電位であり、この左右の実線より著しく外
側に位置するレドックス系は、ガス発生により使用困難
である。
このため、レドックス電池の起電力は、１．２■をあま
り大きく越えることは困難である。
り大きく越えることは困難である。
また、＋０．６Ｖ付近の縦の点線は上述のガス発生電位
の中点を示し、この線から両側に離れたレドックス系が
大きな起電力を得る上で望ましい。
の中点を示し、この線から両側に離れたレドックス系が
大きな起電力を得る上で望ましい。
正極性、負極液の種類、ｐＨなどにより図のレドックス
系の位置は相当に変化する。
系の位置は相当に変化する。
上述のように、従来のレドックス電池に使用する負極液
としては、Ｃｒ 、Ｔｉ 、Ｖ、Ｓｎ等のレドックス系
であり、いずれも高価あるいは環境汚染の危険性があっ
た。
としては、Ｃｒ 、Ｔｉ 、Ｖ、Ｓｎ等のレドックス系
であり、いずれも高価あるいは環境汚染の危険性があっ
た。
さらに、従来のレドックス電池では、起電力の大きさは
レドックス対により定まってしまい、レドックス系の適
切な組合せが困難であった。
レドックス対により定まってしまい、レドックス系の適
切な組合せが困難であった。
たとえば、鉄は無害で安価なレドックス系であるが、第
３図、第４図に示した電位はＦｅイオンに水分子が配位
した鉄アコ錯体によるもので、負極液には電位的に使用
できない。
３図、第４図に示した電位はＦｅイオンに水分子が配位
した鉄アコ錯体によるもので、負極液には電位的に使用
できない。
この発明は上述の点にかんがみなされたもので、従来、
正極液にしか用いられなかった鉄レドックス系を負極液
に用い、価格の低減化をはかるとともに、鉄レドックス
系を負極液に使用しうるようにするため、上記鉄レドッ
クス系に標準電極電位を鉄アコ錯体の標準電極電位に比
較し負側にシフトさせるキレート化剤または錯化剤を加
えたものである。
正極液にしか用いられなかった鉄レドックス系を負極液
に用い、価格の低減化をはかるとともに、鉄レドックス
系を負極液に使用しうるようにするため、上記鉄レドッ
クス系に標準電極電位を鉄アコ錯体の標準電極電位に比
較し負側にシフトさせるキレート化剤または錯化剤を加
えたものである。
以下この発明について説明する。負極液として、鉄レド
ックス系を用い、キレート化剤としてアミノポリカルボ
ン酸の一種であるエチレンジアミン四酢酸（ｅｄｔａ
）を使用して、電位ＥのｐＨによる変化を測定した。
ックス系を用い、キレート化剤としてアミノポリカルボ
ン酸の一種であるエチレンジアミン四酢酸（ｅｄｔａ
）を使用して、電位ＥのｐＨによる変化を測定した。
この結果を第５図に示す。
第５図において、横軸はＰＨ１縦軸は電位Ｅ（Ｖ対５Ｃ
Ｅ）である。
Ｅ）である。
この図かられかるように、ｐＨが２〜７の範囲で、−０
，１Ｖ対Ｓ ＣＥ （−１−０，１６Ｖ対ＮＨＥ）のは
シ一定値が得られる。
，１Ｖ対Ｓ ＣＥ （−１−０，１６Ｖ対ＮＨＥ）のは
シ一定値が得られる。
これは第３図、第４図におけるＴｉ、Ｓｎの電位Ｅに相
当し、かつ、溶解度も１ｍｏｌ／ｌ 弱が得られており
、実用上十分に使用可能な値であることがわかる。
当し、かつ、溶解度も１ｍｏｌ／ｌ 弱が得られており
、実用上十分に使用可能な値であることがわかる。
なお、上記においてｐＨの調整には１ｍｏｚの酢酸−酢
酸ナトリウムを緩衝液として用い、酢酸と酢酸ナトＩＪ
ウムの比を変えてｐＨを変化させた。
酸ナトリウムを緩衝液として用い、酢酸と酢酸ナトＩＪ
ウムの比を変えてｐＨを変化させた。
上記実験の結果に基づ〈実施例を下記に示す。
実施例 １
負極液として、Ｆｅレドックス系を用い、これにエチレ
ンジアミン四酢酸を加え、さらに、ＰＨを３．５に調整
し、Ｆｅ濃度を約０．５ｍｏｌ／ｌとした。
ンジアミン四酢酸を加え、さらに、ＰＨを３．５に調整
し、Ｆｅ濃度を約０．５ｍｏｌ／ｌとした。
正極液として、臭化ナトリウムのレドックス系を用い、
酢酸−酢酸ナトリウムを緩衝液により、ＰＨを３，５に
調整した。
酢酸−酢酸ナトリウムを緩衝液により、ＰＨを３，５に
調整した。
上記により起電力０．９ Ｖ、電圧効率７０％の条件で
、電流が５〜８ｍＡ／ｆｆｌが得られた。
、電流が５〜８ｍＡ／ｆｆｌが得られた。
実施例 ２
負極液として、Ｆｅレドックス系を用い、これにニトリ
ロ三酢酸を加え、さらに、ＰＨを３．５に調整し、Ｆｅ
濃度を約０．５ ｍ ｏ ｌ／ｌとした。
ロ三酢酸を加え、さらに、ＰＨを３．５に調整し、Ｆｅ
濃度を約０．５ ｍ ｏ ｌ／ｌとした。
正極液としては実施例１と同じものを用いた。
得られた結果は、実施例１と同じであった。
次に、第６図の実験結果について説明する。
第６図では、鉄レドックス系に、オキシ酸の一種である
クエン酸を錯化剤として加え、電位ＥのｐＨによる変化
を測定した。
クエン酸を錯化剤として加え、電位ＥのｐＨによる変化
を測定した。
この場合にも、ｐＨ３，５でＯＶ付近の電位Ｅを示し、
第６図の結果と同様に十分に実用に供し得ることが判る
。
第６図の結果と同様に十分に実用に供し得ることが判る
。
さらに、第７図の実験結果について説明する。
第７図では、鉄レドックス系に、ポリリン酸の一種であ
るピロリン酸を錯化剤として加え、電位ＥのＩ）Ｈによ
る変化を測定した。
るピロリン酸を錯化剤として加え、電位ＥのＩ）Ｈによ
る変化を測定した。
この場合にはｐＨ２，０付近で電位ＥがＯ■近くなり、
実用に供しうろことが判る。
実用に供しうろことが判る。
上記各実験および実施例を含め、この発明に使用しうる
キレート化剤または錯化剤を示すと下記Ｕノようになる
。
キレート化剤または錯化剤を示すと下記Ｕノようになる
。
以上詳細に説明したように、この発明は従来、正極液に
しか実用上使用できな、いと考えられていた鉄レドック
ス系を負極液に使用できるように、標準電極電位を鉄ア
コ錯体の標準電極電位に比較し負側にシフトさせ゛るキ
レート伸側または錯化剤を加えたので、きわめて安価な
鉄レドックス系の負極液が得られ、しかもＰＨの調整に
より起電力の調整も可能である利点を有し、さらに、環
境汚染が発生することもないので、二次電池として今後
の広い利用が期待されるものである。
しか実用上使用できな、いと考えられていた鉄レドック
ス系を負極液に使用できるように、標準電極電位を鉄ア
コ錯体の標準電極電位に比較し負側にシフトさせ゛るキ
レート伸側または錯化剤を加えたので、きわめて安価な
鉄レドックス系の負極液が得られ、しかもＰＨの調整に
より起電力の調整も可能である利点を有し、さらに、環
境汚染が発生することもないので、二次電池として今後
の広い利用が期待されるものである。
第１図、第２図はレドックス電池を用いた電力貯蔵シス
テムの充電、放電の状態を説明する図、第３図は硫酸溶
液でのレドックス系の比較図、第４図は塩酸溶液でのレ
ドックス系の比較図、第５図はこの発明に用いる鉄レド
ックス系にキレート化剤としエチレンジアミン四酢酸を
加えた場合のＰＨと電位との関係を示す図、第６図は同
じく錯化剤としてクエン酸を加えた場合の第５図と同様
な図、第７図は同じく錯化剤としてピロリン酸を加えた
場合の第５図と同様な図である。 図中、５はレドックス電池、５ａ、５ｂ、７ａ。 ７ｂはタンク、８，９はポンプ、１０は流通型電解槽、
１１は正極、１２は負極、１３は隔膜、１４は正極液、
１５は負極液である。
テムの充電、放電の状態を説明する図、第３図は硫酸溶
液でのレドックス系の比較図、第４図は塩酸溶液でのレ
ドックス系の比較図、第５図はこの発明に用いる鉄レド
ックス系にキレート化剤としエチレンジアミン四酢酸を
加えた場合のＰＨと電位との関係を示す図、第６図は同
じく錯化剤としてクエン酸を加えた場合の第５図と同様
な図、第７図は同じく錯化剤としてピロリン酸を加えた
場合の第５図と同様な図である。 図中、５はレドックス電池、５ａ、５ｂ、７ａ。 ７ｂはタンク、８，９はポンプ、１０は流通型電解槽、
１１は正極、１２は負極、１３は隔膜、１４は正極液、
１５は負極液である。
Claims (1)
- １ 正極と負極間を隔膜によって分離し、前記各電極に
正極液と負極液とを供給するレドックス電池において、
前記負極液として鉄レドックス系を使用し、この鉄レド
ックス系に標準電極電位を鉄アコ錯体の標準電極電位に
比較し負側にシフトさせるキレート化剤または錯化剤を
加えたことを特徴とするレドックス電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54117391A JPS5834911B2 (ja) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | レドツクス電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54117391A JPS5834911B2 (ja) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | レドツクス電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5642970A JPS5642970A (en) | 1981-04-21 |
| JPS5834911B2 true JPS5834911B2 (ja) | 1983-07-29 |
Family
ID=14710485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54117391A Expired JPS5834911B2 (ja) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | レドツクス電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834911B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62136518U (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-28 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167283A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Ebara Corp | 電力ユニツト及び電力装置 |
| JPS62200668A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 蓄電装置 |
| DE69432428D1 (de) * | 1993-11-17 | 2003-05-08 | Pinnacle Vrb Ltd | Stabilisierte elektrolytlösungen, verfahren und deren herstellung und redoxzellen und batterien, die diese lösungen enthalten |
| US6468688B2 (en) | 1995-05-03 | 2002-10-22 | Pinnacle Vrb Limited | High energy density vanadium electrolyte solutions, methods of preparation thereof and all-vanadium redox cells and batteries containing high energy vanadium electrolyte solutions |
| US6045950A (en) * | 1998-06-26 | 2000-04-04 | Duracell Inc. | Solvent for electrolytic solutions |
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| IN266777B (ja) | 2006-03-24 | 2015-06-01 | Acal Energy Ltd | |
| GB0608079D0 (en) | 2006-04-25 | 2006-05-31 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| GB0614337D0 (en) | 2006-07-19 | 2006-08-30 | Acal Energy Ltd | Fuel Cells |
| GB0614338D0 (en) | 2006-07-19 | 2006-08-30 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| GB0718349D0 (en) | 2007-09-20 | 2007-10-31 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| GB0718577D0 (en) | 2007-09-24 | 2007-10-31 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| GB0801199D0 (en) | 2008-01-23 | 2008-02-27 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| GB0801198D0 (en) | 2008-01-23 | 2008-02-27 | Acal Energy Ltd | Fuel cells |
| WO2012117543A1 (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-07 | 日新電機株式会社 | 電力貯蔵電池 |
| US10141594B2 (en) | 2011-10-07 | 2018-11-27 | Vrb Energy Inc. | Systems and methods for assembling redox flow battery reactor cells |
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| IN2014DN08835A (ja) | 2012-05-01 | 2015-05-22 | Nissin Electric Co Ltd | |
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| WO2014207923A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 日新電機 株式会社 | レドックスフロー電池 |
| JP6164576B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2017-07-19 | 日新電機株式会社 | レドックスフロー電池 |
-
1979
- 1979-09-14 JP JP54117391A patent/JPS5834911B2/ja not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62136518U (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5642970A (en) | 1981-04-21 |
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