JPS622465A - レドツクスフロ−電池の電解液系 - Google Patents
レドツクスフロ−電池の電解液系Info
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- JPS622465A JPS622465A JP60139716A JP13971685A JPS622465A JP S622465 A JPS622465 A JP S622465A JP 60139716 A JP60139716 A JP 60139716A JP 13971685 A JP13971685 A JP 13971685A JP S622465 A JPS622465 A JP S622465A
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- positive electrode
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- 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
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
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- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sustainable Energy (AREA)
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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、正極液および負極液からなるレドックスフ
ロー電池の電解液系の組成の改良に関する。
ロー電池の電解液系の組成の改良に関する。
［従来の技術］
第１図は、従来から用いら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り、この種のレドックス
フロー電池はたとえば特開昭６０−２５１６３に開示さ
れている。
池の一例を示す概略構成図であり、この種のレドックス
フロー電池はたとえば特開昭６０−２５１６３に開示さ
れている。
第１図に示すレドックスフロー電池１は、セル２および
正極液タンク３および負極液タンク４を備え、２個のタ
ンク３．４を用いるものであるため２タンク方式と呼ば
れているものである。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２ａ、他方側が負極セル２ｂを、それぞれ、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、２個のタ
ンク３．４を用いるものであるため２タンク方式と呼ば
れているものである。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２ａ、他方側が負極セル２ｂを、それぞれ、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および負極７が配置されている。
極として正極６および負極７が配置されている。
第１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、タンク３．４に貯蔵し、これをポンプＰ
１．Ｐ２で流通型電解セル２に送液し、酸化還元反応に
より充放電を行なう。
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、タンク３．４に貯蔵し、これをポンプＰ
１．Ｐ２で流通型電解セル２に送液し、酸化還元反応に
より充放電を行なう。
ところで、正極液および負極液からなる電解液系は、従
来、いわゆる２液型の構成をとっていた。
来、いわゆる２液型の構成をとっていた。
すなわち、正極液は正極活物質を含み、負極液は負極活
物質を含むものであった。たとえば正極液としてＦｅ
３ ＋ ／ Ｆ ６２＋塩酸溶液、負極液としてＣｒ
２” １０ｒ ’＋塩酸溶液を用いた場合、各酸化還元
系の両極６．７における電気化学反応は、次式のように
なり、約１ｖの起電力が得られてい〔発明が解決しよう
とする問題点］ 上述ように、従来のレドックスフロー電池の電解液系で
は、正極液は正極活物質を含み、負極液は負極活物質を
含むものであったため、充放電動作が進行するにつれ、
それぞれの電極活物質が、隔膜を通り対極側へ移動し、
次第に正極液と負極液とが混合し、各種における有効活
物質量が減少し、その結果電池容量が低下するという問
題があった。
物質を含むものであった。たとえば正極液としてＦｅ
３ ＋ ／ Ｆ ６２＋塩酸溶液、負極液としてＣｒ
２” １０ｒ ’＋塩酸溶液を用いた場合、各酸化還元
系の両極６．７における電気化学反応は、次式のように
なり、約１ｖの起電力が得られてい〔発明が解決しよう
とする問題点］ 上述ように、従来のレドックスフロー電池の電解液系で
は、正極液は正極活物質を含み、負極液は負極活物質を
含むものであったため、充放電動作が進行するにつれ、
それぞれの電極活物質が、隔膜を通り対極側へ移動し、
次第に正極液と負極液とが混合し、各種における有効活
物質量が減少し、その結果電池容量が低下するという問
題があった。
もつとも、正極と負極液との混合を阻止するために、選
択性の強いイオン交換膜を隔膜５として用いることも行
なわれてきた。しかしながら、隔膜５をイオン交換膜に
より構成した場合には、電池の内部抵抗が増大し、した
がって両電解液の混合を成る程度阻止し得たとしても、
高い充放電効率を得ることはできなかった。
択性の強いイオン交換膜を隔膜５として用いることも行
なわれてきた。しかしながら、隔膜５をイオン交換膜に
より構成した場合には、電池の内部抵抗が増大し、した
がって両電解液の混合を成る程度阻止し得たとしても、
高い充放電効率を得ることはできなかった。
よって、この発明の目的は、充放電動作を繰返したとし
ても電池容量の低下をほとんど生じず、かつ電池全体の
充放電効率を高め得る、レドックスフロー電池の電解液
系を提供することにある。
ても電池容量の低下をほとんど生じず、かつ電池全体の
充放電効率を高め得る、レドックスフロー電池の電解液
系を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
この発明の電解液系は、正極液および負極液が、ともに
正極活物質および負極活物質を含み、かつ正極液および
負極液の少なくとも一方が、ＳｎＣ見ｚ、ＢｉｃＱ、ｓ
およびＰｔ１Ｃ立２からなる群から選択した１種以上を
含むことを特徴とする。
正極活物質および負極活物質を含み、かつ正極液および
負極液の少なくとも一方が、ＳｎＣ見ｚ、ＢｉｃＱ、ｓ
およびＰｔ１Ｃ立２からなる群から選択した１種以上を
含むことを特徴とする。
正極液および負極液が、ともに正極活物質および負極活
物質を含むものであるため、セル内での隔膜の両側間す
なわち正極セルと負極セルとの間に、各電極活物質の濃
度勾配はほとんど生じず、したがって隔膜を介した電極
活物質の移動はほとんど見られない。また、たとえ電極
活物質が隔膜を介して混合し合ったとしても、正極液お
よび負極液がともに正極活物質および負極活物質を含む
ものであるため、正極液および負極液の組成はほぼ一定
に保たれ得る。したがって、充放電動作を繰返したとし
ても、隔膜を介した電極活物質の移動・混合がほとんど
生じないため、電池容量の低下は確実に防止され得るこ
とがわかる。
物質を含むものであるため、セル内での隔膜の両側間す
なわち正極セルと負極セルとの間に、各電極活物質の濃
度勾配はほとんど生じず、したがって隔膜を介した電極
活物質の移動はほとんど見られない。また、たとえ電極
活物質が隔膜を介して混合し合ったとしても、正極液お
よび負極液がともに正極活物質および負極活物質を含む
ものであるため、正極液および負極液の組成はほぼ一定
に保たれ得る。したがって、充放電動作を繰返したとし
ても、隔膜を介した電極活物質の移動・混合がほとんど
生じないため、電池容量の低下は確実に防止され得るこ
とがわかる。
さらに、この発明の電解液系では、正極液および負極液
の少なくとも一方が、５ｎＣＱ、ｚ、ＢｔＣｆＬ、およ
びＰｂＣｌ２からなる群から選択した１種以上の化合物
を含む。これらの化合物は、いずれも、レドックスフロ
ー電池の各種における電気化学反応を活性化する作用を
有する。したがって、この発明の電解液系では、上記塩
化物の触媒作用により、各種における電気化学反応が活
性化され、電池効率の向上が図られ得る。のみならず、
上記塩化物の作用により、水素過電圧が大きくなるため
、充電時に発生する水素ガスの量を減少させることがで
き、したがって電流効率を飛躍的に高めることが可能と
なる。
の少なくとも一方が、５ｎＣＱ、ｚ、ＢｔＣｆＬ、およ
びＰｂＣｌ２からなる群から選択した１種以上の化合物
を含む。これらの化合物は、いずれも、レドックスフロ
ー電池の各種における電気化学反応を活性化する作用を
有する。したがって、この発明の電解液系では、上記塩
化物の触媒作用により、各種における電気化学反応が活
性化され、電池効率の向上が図られ得る。のみならず、
上記塩化物の作用により、水素過電圧が大きくなるため
、充電時に発生する水素ガスの量を減少させることがで
き、したがって電流効率を飛躍的に高めることが可能と
なる。
上記塩化物は、好ましくは、正極液および負極液の双方
に含まれ、それによって上記塩化物の有利な作用をより
一層期持することができる。もっとも、いずれか一方に
のみ塩化物が含まれている場合であっても、充放電動作
の進行につれ、隔膜を介して塩化物が対極側へ移動する
ため、たとえ正極液および負極液の一方にのみ上記塩化
物が添加されている場合であっても同様の効果を期待す
ることができる。
に含まれ、それによって上記塩化物の有利な作用をより
一層期持することができる。もっとも、いずれか一方に
のみ塩化物が含まれている場合であっても、充放電動作
の進行につれ、隔膜を介して塩化物が対極側へ移動する
ため、たとえ正極液および負極液の一方にのみ上記塩化
物が添加されている場合であっても同様の効果を期待す
ることができる。
なお、この発明の電解液系を用いた場合の各極における
電気化学反応は、正極活物質としてＦｅ２ ＋ ／ Ｆ
６３＋イオン、負極活物質としてＣｒ２＋ ／ Ｃｒ
２＋イオンを用いた場合を例にとれば、下記のとおり
である。
電気化学反応は、正極活物質としてＦｅ２ ＋ ／ Ｆ
６３＋イオン、負極活物質としてＣｒ２＋ ／ Ｃｒ
２＋イオンを用いた場合を例にとれば、下記のとおり
である。
正極活物質および負極活物質は、上記Ｆｅ２＋／ＦＱ
’＋イオンおよびＱ ｒ ＠ ＋ ／ Ｃｒ ２＋イオ
ンに限らず、たとえば下記の表に示される各種の電極活
物質を適宜組合わせて用いることができる。
’＋イオンおよびＱ ｒ ＠ ＋ ／ Ｃｒ ２＋イオ
ンに限らず、たとえば下記の表に示される各種の電極活
物質を適宜組合わせて用いることができる。
（以下余白）
なお、好ましくは、正極液および負極液は、それぞれ、
等モルの正極活物質および負極活物質を含むように構成
され、それによって各種における電気化学反応をより効
率良く行なわせることができる。
等モルの正極活物質および負極活物質を含むように構成
され、それによって各種における電気化学反応をより効
率良く行なわせることができる。
［発明の効果］
上記したように、この発明では、正極液および負極液が
ともに正極活物質および負極活物質を含むので、充放電
動作が繰返されても、各極側における有効活物質」の減
少が効果的に防止され、したがって電池容最の経時的な
変化はほとんど生じない。さらに、正極液および負極液
の少なくとも一方が、３ｎ Ｃｌｚ 、Ｂ ｉ ＣＬｍ
またはＰｂＣＱ。
ともに正極活物質および負極活物質を含むので、充放電
動作が繰返されても、各極側における有効活物質」の減
少が効果的に防止され、したがって電池容最の経時的な
変化はほとんど生じない。さらに、正極液および負極液
の少なくとも一方が、３ｎ Ｃｌｚ 、Ｂ ｉ ＣＬｍ
またはＰｂＣＱ。
２の１種以上を含むので、各種における電気化学反応が
活性化され、また水素過電圧が増大されるため、電圧効
率および電流効率の双方が飛躍的に改善され得る。のみ
ならず、全体としての電池効率の向上により、電流密度
を上げることができ、したがって必要容積／ＫＷならび
に使用材料／ＫＷを小さくすることができ、その結果レ
ドックスフロー電池システム全体を小型化することがで
き、よってレドックスフロー電池システムのコストをも
低減させることが可能となる。
活性化され、また水素過電圧が増大されるため、電圧効
率および電流効率の双方が飛躍的に改善され得る。のみ
ならず、全体としての電池効率の向上により、電流密度
を上げることができ、したがって必要容積／ＫＷならび
に使用材料／ＫＷを小さくすることができ、その結果レ
ドックスフロー電池システム全体を小型化することがで
き、よってレドックスフロー電池システムのコストをも
低減させることが可能となる。
［実施例の説明］
電極面積９ＣＩｌ１２の小型の流通型電解セルにおいて
、電極としてグラフフィト板および炭素繊維布からなる
ものを用い、隔膜としてイオン交換膜を用い、充放電動
作を行なわせた。
、電極としてグラフフィト板および炭素繊維布からなる
ものを用い、隔膜としてイオン交換膜を用い、充放電動
作を行なわせた。
使用した電解液は、下記の４種である。
本発明例１：２規定塩酸にＦｅＣ（ｌｚおよびＣｒ Ｃ
ＪＬ３をそれぞれ１モル溶解し、さらに１ｍモルの３ｎ
ＣｆＬ２を添加させたもの。
ＪＬ３をそれぞれ１モル溶解し、さらに１ｍモルの３ｎ
ＣｆＬ２を添加させたもの。
本発明例２ｚ本発明例１で用いた電解液中の５ｎｃｆＬ
２をＢｉ Ｃ１１３に置き換えてなる電解液。
２をＢｉ Ｃ１１３に置き換えてなる電解液。
本発明例３ｚ本発明例１で用いた電解液中の５ｎｃｆＬ
ｚをＰｂＣ１ｚに置き換えてなる電解液。
ｚをＰｂＣ１ｚに置き換えてなる電解液。
比較例：
２規定瑞酸にＦｅ０誌、およびＣｒＣ見、をそれぞれ１
モル溶解させたもの。
モル溶解させたもの。
上記４種の電解液を用いて充放電動作を行なわせたとこ
ろ、本発明例１〜３の電解液を用いた場合には、比較例
の電解液を用いた場合に比べて、エネルギ効率において
少なくとも１０％以上上昇することが認められた。
ろ、本発明例１〜３の電解液を用いた場合には、比較例
の電解液を用いた場合に比べて、エネルギ効率において
少なくとも１０％以上上昇することが認められた。
図面は、従来より用いられているレドックスフロー電池
の一例を説明するための概略構成図である。
の一例を説明するための概略構成図である。
Claims (3)
- （１）正極と負極との間を隔膜により分離し、正極に正
極液を、負極に負極液を供給し、充放電を行なわせるレ
ドックスフロー電池に用いる正極液および負極液からな
る電解液系において、正極液および負極液が、ともに正
極活物質および負極活物質を含み、かつ 正極液および負極液の少なくとも一方が、ＳｎＣｌ＿２
、ＢｉＣｌ＿３およびＰｂＣｌ＿２からなる群から選択
した１種以上を含むことを特徴とする、レドックスフロ
ー電池の電解液系。 - （２）前記電解液系における正極液および負極液中には
、ほぼ等モルの正極活物質および負極活物質が含まれて
いる、特許請求の範囲第１項記載のレドックスフロー電
池の電解液系。 - （３）前記正極活物質は、Ｆｅ＾２＾＋／Ｆｅ＾３＾＋
イオン、負極活物質は、Ｃｒ＾２＾＋／Ｃｒ＾３＾＋イ
オンである、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
レドックスフロー電池の電解液系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139716A JPS622465A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | レドツクスフロ−電池の電解液系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139716A JPS622465A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | レドツクスフロ−電池の電解液系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622465A true JPS622465A (ja) | 1987-01-08 |
Family
ID=15251746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139716A Pending JPS622465A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | レドツクスフロ−電池の電解液系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS622465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020509564A (ja) * | 2017-06-20 | 2020-03-26 | エルジー・ケム・リミテッド | 高分子電解質膜、これを含む電気化学電池及びフロー電池、高分子電解質膜用組成物、及び高分子電解質膜の製造方法 |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP60139716A patent/JPS622465A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020509564A (ja) * | 2017-06-20 | 2020-03-26 | エルジー・ケム・リミテッド | 高分子電解質膜、これを含む電気化学電池及びフロー電池、高分子電解質膜用組成物、及び高分子電解質膜の製造方法 |
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