JPWO2019021440A1 - 双極板、セルフレーム、セルスタック、及びレドックスフロー電池 - Google Patents

Abstract

電解液が流通する流路を備える双極板であって、前記流路は、前記双極板の下側に電解液の導入口と、前記双極板の上側に電解液の排出口と、前記導入口に繋がる導入溝部と、前記排出口に繋がる排出溝部とを備え、前記導入溝部及び前記排出溝部は、局所的に小さな断面積を有し、前記導入口と前記排出口とを連通させる連通部、又は、前記導入溝部及び前記排出溝部を互いに分断する閉端部を備え、前記導入溝部は、前記導入口から前記導入溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の下側に向かって屈曲する下側屈曲部と、前記下側屈曲部よりも前記導入溝部の先端側に電解液を貯留する導入液溜め部とを備える双極板。

Description

本発明は、双極板、セルフレーム、セルスタック、及びレドックスフロー電池に関する。

特許文献１〜４には、正極電解液が供給される正極電極と、負極電解液が供給される負極電極と、正極電極と負極電極との間に介在される隔膜とを備える電池セルを主な構成要素とし、各極の電極に各極の電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池が開示されている。上記電池セルは、正極電極、隔膜、負極電極の積層物を挟むように一組のセルフレームが配置されて構成される。セルフレームは、表裏面に正極電極及び負極電極がそれぞれ配置される双極板と、双極板の外周に設けられる枠体とを備える。

特許文献１〜４には、電池セル内の各極の電極に十分に電解液を行き渡らせるために、電解液が流通する複数の溝部を備える双極板が開示されている。

特開２０１５−１２２２３０号公報 特開２０１５−１２２２３１号公報 特開２０１５−１３８７７１号公報 特開２０１５−２１０８４９号公報

本開示に係る双極板は、
レドックスフロー電池の正極電極と負極電極との間に配置され、前記正極電極及び前記負極電極の少なくとも一方の電極に対向する対向面に、電解液が流通する流路を備える双極板であって、
前記対向面が鉛直方向に沿うように、前記双極板をレドックスフロー電池の所定位置に配置したときの鉛直方向下側を前記双極板の下側、鉛直方向上側を前記双極板の上側とするとき、
前記流路は、
前記双極板の下側に電解液の導入口と、
前記双極板の上側に電解液の排出口と、
前記導入口に繋がる導入溝部と、
前記排出口に繋がる排出溝部とを備え、
前記導入溝部及び前記排出溝部は、
局所的に小さな断面積を有し、前記導入口と前記排出口とを連通させる連通部、
又は、前記導入溝部及び前記排出溝部を互いに分断する閉端部を備え、
前記導入溝部は、
前記導入口から前記導入溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の下側に向かって屈曲する下側屈曲部と、
前記下側屈曲部よりも前記導入溝部の先端側に電解液を貯留する導入液溜め部とを備える。

本開示に係るセルフレームは、上記本開示に係る双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。

本開示に係るセルスタックは、上記本開示に係るセルフレームを備える。

本開示に係るレドックスフロー電池は、上記本開示に係るセルスタックを備える。

実施形態１に係るレドックスフロー電池の動作原理の説明図である。 実施形態１に係るレドックスフロー電池の概略構成図である。 実施形態１に係るセルスタックの概略構成図である。 実施形態１に係る双極板を示す概略平面図である。 実施形態２に係る双極板を示す概略平面図である。 実施形態３に係る双極板を示す概略平面図である。 実施形態４に係る双極板を示す概略平面図である。 実施形態５に係る双極板を示す概略平面図である。 実施形態６に係る双極板を示す概略平面図である。

［本開示が解決しようとする課題］
電力供給源に停電が起こった場合、外部系統からの電力供給なしに電池の起動を行うことが望まれている。

正極電極及び負極電極への各極の電解液の供給は、代表的には、ポンプ動作により各極の電極の下側から上側に向かって行われている。そのため、停電によってポンプが停止すると、自重により電池セル内の電解液の液面が下がり、各極の電極に電解液が含浸された状態を保持できない。

溝部を有する双極板では、レドックスフロー電池の運転時、電池セル内に供給された電解液は、各溝部に沿った流れと、隣り合う溝部間に位置する畝部を渡って溝部間を移動するような流れとを形成し、各極の電極に電解液を行き渡らせることができる。しかし、溝部を有する双極板であっても、停電によってポンプが停止すると、溝部内の電解液は、自重により電解液の導入口から電池セルの外部に排出されてしまう。

そこで、本開示は、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能な双極板を提供することを目的の一つとする。また、本開示は、上記双極板を備えるセルフレーム及びこのセルフレームを備えるセルスタック、並びにこのセルスタックを備えるレドックスフロー電池を提供することを別の目的の一つとする。

［本開示の効果］
本開示によれば、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能である双極板、セルフレーム、セルスタック、及びレドックスフロー電池を提供できる。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施形態に係る双極板は、
レドックスフロー電池の正極電極と負極電極との間に配置され、前記正極電極及び前記負極電極の少なくとも一方の電極に対向する対向面に、電解液が流通する流路を備える双極板であって、
前記対向面が鉛直方向に沿うように、前記双極板をレドックスフロー電池の所定位置に配置したときの鉛直方向下側を前記双極板の下側、鉛直方向上側を前記双極板の上側とするとき、
前記流路は、
前記双極板の下側に電解液の導入口と、
前記双極板の上側に電解液の排出口と、
前記導入口に繋がる導入溝部と、
前記排出口に繋がる排出溝部とを備え、
前記導入溝部及び前記排出溝部は、
局所的に小さな断面積を有し、前記導入口と前記排出口とを連通させる連通部、
又は、前記導入溝部及び前記排出溝部を互いに分断する閉端部を備え、
前記導入溝部は、
前記導入口から前記導入溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の下側に向かって屈曲する下側屈曲部と、
前記下側屈曲部よりも前記導入溝部の先端側に電解液を貯留する導入液溜め部とを備える。

上記双極板は、電解液が流通する流路として導入溝部と排出溝部とを備え、導入溝部と排出溝部とが、局所的に小さな断面積を有する連通部、又は導入溝部と排出溝部とを互いに分断する閉端部を備えることで、導入溝部と排出溝部とを実質的に独立した溝部として機能できる。導入溝部と排出溝部とが実質的に独立して機能することで、レドックスフロー電池の運転時、導入溝部と排出溝部との間に位置する畝部を渡るような電解液の流れを形成でき、この畝部を渡る電解液によって電池反応を促進できる。

上記双極板は、双極板の下側に電解液の導入口を備え、双極板の上側に電解液の排出口を備えるため、停電によってポンプが停止した場合、排出溝部内の電解液をそのまま排出溝部内に貯留できる。そして、導入溝部に導入液溜め部を備えることで、停電によってポンプが停止した場合、導入溝部内の電解液の一部を導入液溜め部に貯留できる。排出溝部内、及び導入溝部内の導入液溜め部に電解液を貯留できることで、停電によってポンプが停止した場合であっても、貯留された電解液によって電池の起動を行える。この電池の起動によってポンプを起動することで、レドックスフロー電池の運転を可能とできる。上記双極板は、排出溝部及び導入溝部の双方に電解液を貯留できるため、レドックスフロー電池の放電運転の際にポンプが停止した場合であっても、電池の起動を行える。

（２）上記双極板の一形態として、前記導入溝部と前記排出溝部の各々は、互いに噛み合って対向配置される櫛歯領域を備えることが挙げられる。

上記双極板は、導入溝部と排出溝部とが互いに噛み合って対向配置されることで、噛み合った櫛歯領域で櫛歯間を渡る電池反応域を形成できる。この櫛歯間を渡る電解液量は、導入溝部と排出溝部とが噛み合っていない場合に比較して増加し易いため、電池反応をより促進できる。

（３）連通部を備える上記双極板の一形態として、
前記排出溝部は、
前記排出口から前記排出溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の上側に向かって屈曲する上側屈曲部と、
前記上側屈曲部よりも前記排出溝部の先端側に電解液を貯留する排出液溜め部とを備え、
前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部が、前記連通部に備えらえることが挙げられる。

導入液溜め部及び排出液溜め部が、局所的に小さな断面積を有する連通部であることで、導入液溜め部及び排出液溜め部は、導入溝部の導入液溜め部以外の部分及び排出溝部の排出液溜め部以外の部分より高圧損となる。導入液溜め部及び排出液溜め部が、それ以外の部分よりも高圧損であることで、レドックスフロー電池の運転時、導入液溜め部及び排出液溜め部に流れる電解液量を、導入溝部の導入液溜め部以外の部分及び排出溝部の排出液溜め部以外の部分に流れる電解液量よりも十分に少なくでき、導入溝部と排出溝部とを実質的に独立した溝部として機能できる。一方、導入溝部に導入液溜め部を備え、排出溝部に排出液溜め部を備えることで、停電によってポンプが停止した場合、導入溝部内の電解液の一部を導入液溜め部に貯留できると共に、排出液溜め部を備えない場合に比較して排出溝部内に貯留される電解液量を増加できる。

（４）導入液溜め部及び排出液溜め部が連通部に備えられる上記双極板の一形態として、前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部は、局所的に幅が狭いことが挙げられる。

上記構成によれば、導入溝部と排出溝部との間の間隔が狭い場合であっても、小さな断面積を有する連通部を備えることができる。

（５）導入液溜め部及び排出液溜め部が連通部に備えられる上記双極板の一形態として、前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部は、局所的に深さが浅いことが挙げられる。

上記構成によれば、導入液溜め部及び排出液溜め部の内部にまで電極が入り込み易く、この電極によって導入液溜め部及び排出液溜め部に電解液が流通し難く、連通部の断面積を小さくし易い。また、双極板の厚みが薄い場合であっても、小さな断面積を有する連通部を備えることができる。

（６）導入液溜め部及び排出液溜め部が連通部に備えられる上記双極板の一形態として、前記導入口と前記排出口とが前記連通部で連通したユニットを複数備え、隣り合う前記ユニットは、互いに独立して存在することが挙げられる。

断面積が小さく高圧損の連通部で導入口と排出口とが連通したユニットを複数備え、隣り合うユニットが互いに独立して存在することで、導入口と排出口とが各々一つしかなく、全ユニットが連通している場合に比較して、導入液溜め部及び排出液溜め部に貯留される電解液の充電状態（充電深度と呼ぶことがある）を、双極板の全体に亘って均一的にできる。

（７）上記双極板の一形態として、
前記排出溝部は、
前記排出口から前記排出溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の上側に向かって屈曲する上側屈曲部と、
前記上側屈曲部よりも前記排出溝部の先端側に電解液を貯留する排出液溜め部とを備え、
前記導入溝部と前記排出溝部とは、互いに分断されており、
前記導入液溜め部と前記排出液溜め部とは、互いに噛み合って対向配置されることが挙げられる。

排出溝部に排出液溜め部を備えることで、停電によってポンプが停止した場合、排出液溜め部を備えない場合に比較して排出溝部内に貯留される電解液量を増加できる。導入液溜め部と排出液溜め部とが互いに噛み合って対向配置されることで、貯留された電解液によって電池の起動を早期に行い易い。

（８）導入溝部と排出溝部とが互いに分断され、かつ導入液溜め部と排出液溜め部とが互いに噛み合って対向配置される上記双極板の一形態として、
前記導入溝部は、
前記双極板の上下方向に沿った導入幹溝部と、
前記導入幹溝部の長手方向の途中で前記双極板の上下方向と交差する方向に延設される複数の導入枝溝部と、
前記導入枝溝部の先端に前記導入液溜め部とを備え、
前記排出溝部は、
前記双極板の上下方向に沿った排出幹溝部と、
前記排出幹溝部の長手方向の途中で前記双極板の上下方向と交差する方向に延設される複数の排出枝溝部と、
前記排出枝溝部の先端に前記排出液溜め部とを備えることが挙げられる。

導入溝部の上下方向に沿って複数の導入液溜め部を備えると共に、排出溝部の上下方向に沿って複数の排出液溜め部を備え、導入液溜め部と排出液溜め部とが互いに噛み合って対向配置されることで、貯留された電解液によって電池の起動を早期に行い易い。

（９）上記双極板の一形態として、前記導入溝部と前記排出溝部とは、互いに分断された渦巻状に構成されていることが挙げられる。

上記構成によれば、導入溝部と排出溝部とが互いに噛み合って対向配置される領域を増加し易く、レドックスフロー電池の運転時、導入溝部と排出溝部との間に位置する畝部を渡る電解液量を増加し易いため、この畝部を渡る電解液によって電池反応をより促進できる。

（１０）本発明の実施形態に係るセルフレームは、上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。

上記セルフレームは、本発明の実施形態に係る双極板を備えるため、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能であり、停電によってポンプが停止した場合であっても、貯留された電解液によって電池の起動を行える。

（１１）本発明の実施形態に係るセルスタックは、上記（１０）に記載のセルフレームを備える。

上記セルスタックは、本発明の実施形態に係るセルフレームを備えるため、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能であり、停電によってポンプが停止した場合であっても、貯留された電解液によって電池の起動を行える。

（１２）本発明の実施形態に係るレドックスフロー電池は、上記（１１）に記載のセルスタックを備える。

上記レドックスフロー電池は、本発明の実施形態に係るセルスタックを備えるため、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能であり、停電によってポンプが停止した場合であっても、貯留された電解液によって電池の起動を行える。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る双極板、セルフレーム、セルスタック、及びレドックスフロー電池の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

≪実施形態１≫
本実施形態の特徴の一つは、停電時にも電池セルの内部に電解液を貯留可能な構成を双極板に備える点にある。以下では、まず、図１〜図４を参照して、実施形態１に係るレドックスフロー電池、セルスタック、及びセルフレームの基本構成を説明し、その後、図４を参照して、実施形態１のセルフレーム（セルスタック、レドックスフロー電池）に備わる双極板の構成を詳細に説明する。

〔ＲＦ電池〕
レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池）１は、代表的には、図１に示すように、交流／直流変換器や変電設備等を介して、発電部と、電力系統や需要家等の負荷とに接続され、発電部を電力供給源として充電を行い、負荷を電力消費対象として放電を行う。発電部は、例えば、太陽光発電機、風力発電機、その他一般の発電所等が挙げられる。

ＲＦ電池１は、隔膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離された電池セル１００を備える。正極セル１０２には、正極電解液が供給される正極電極１０４が内蔵され、負極セル１０３には、負極電解液が供給される負極電極１０５が内蔵されている。正極電極１０４及び負極電極１０５は、供給された電解液に含まれる活物質イオンが電池反応を行う反応場である。隔膜１０１は、正極電極１０４と負極電極１０５とを分離すると共に、所定のイオンを透過する薄膜部材である。

正極セル１０２に正極電解液を循環供給する正極循環機構１００Ｐは、正極電解液を貯留する正極電解液タンク１０６と、正極電解液タンク１０６と正極セル１０２との間を繋ぐ導管１０８，１１０と、上流側（供給側）の導管１０８に設けられたポンプ１１２とを備える。負極セル１０３に負極電解液を循環供給する負極循環機構１００Ｎは、負極電解液を貯留する負極電解液タンク１０７と、負極電解液タンク１０７と負極セル１０３との間を繋ぐ導管１０９，１１１と、上流側（供給側）の導管１０９に設けられたポンプ１１３とを備える。

正極電解液は、正極電解液タンク１０６から上流側の導管１０８を介して正極電極１０４に供給され、正極電極１０４から下流側（排出側）の導管１１０を介して正極電解液タンク１０６に戻される。また、負極電解液は、負極電解液タンク１０７から上流側の導管１０９を介して負極電極１０５に供給され、負極電極１０５から下流側（排出側）の導管１１１を介して負極電解液タンク１０７に戻される。正極電解液の循環及び負極電解液の循環によって、正極電極１０４に正極電解液を循環供給すると共に、負極電極１０５に負極電解液を循環供給しながら、各極の電解液中の活物質イオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。図１及び図２において、正極電解液タンク１０６内及び負極電解液タンク１０７内に示すバナジウムイオンは、正極電解液中及び負極電解液中に活物質として含むイオン種の一例を示す。図１において、実線矢印は充電、破線矢印は放電を意味する。

〔セルスタック〕
ＲＦ電池１は、代表的には、複数の電池セル１００が積層されたセルスタック２と呼ばれる形態で利用される。セルスタック２は、図３に示すように、あるセルフレーム３、正極電極１０４、隔膜１０１、負極電極１０５、別のセルフレーム３が繰り返し積層された積層体と、積層体を挟む一対のエンドプレート２１０，２２０と、エンドプレート２１０，２２０間を繋ぐ長ボルト等の連結部材２３０及びナット等の締結部材とを備える。締結部材によってエンドプレート２１０，２２０間が締め付けられると、積層体は、その積層方向の締付力によって積層状態が保持される。セルスタック２は、所定数の電池セル１００をサブスタック２００とし、複数のサブスタック２００を積層した形態で利用される。

〔セルフレーム〕
セルフレーム３は、図３に示すように、正極電極１０４と負極電極１０５との間に配置される双極板４と、双極板４の外周に設けられる枠体５とを備える。双極板４は、電流を流すが電解液を流さない導電部材で構成され、その一面側には正極電極１０４が接触するように配置され、他面側には負極電極１０５が接触するように配置される。枠体５は、内側に電池セル１００となる領域を形成する。例えば、枠体５の厚みは、双極板４の厚みよりも大きく、双極板４の外周を枠体５で囲むことで、双極板４の表面（裏面）と枠体５の表面（裏面）とで、内部に正極電極１０４（負極電極１０５）が配置される空間を形成する段差が形成される。

正極電極１０４及び負極電極１０５への各極の電解液の供給は、セルフレーム３における枠体５の対向する一片（図３上図の紙面下側）に形成される給液マニホールド５１，５２、給液ガイド溝５１ｓ，５２ｓにより行われる。正極電極１０４及び負極電極１０５からの各極の電解液の排出は、枠体５の対向する他片（図３上図の紙面上側）に形成される排液マニホールド５３，５４、排液ガイド溝５３ｓ，５４ｓにより行われる。正極電解液は、給液マニホールド５１から枠体５の一面側（紙面表側）に形成された給液ガイド溝５１ｓを介して正極電極１０４に供給される。そして、図３上図の矢印に示すように正極電極１０４の下側から上側へ流通し、枠体５の一面側（紙面表側）に形成された排液ガイド溝５３ｓを介して排液マニホールド５３に排出される。負極電解液の供給及び排出は、枠体５の他面側（紙面裏側）で行われる点を除き、正極電解液と同じである。各枠体５間には、電池セル１００からの電解液の漏洩を抑制するために、Ｏリングや平パッキン等の環状のシール部材６（図２及び図３）が配置されている。枠体５には、環状のシール部材６を配置するためのシール溝５７（図４を参照）が周方向にわたって形成されている。

上述したＲＦ電池１、セルスタック２、及びセルフレーム３の基本構成は、公知の構成を適宜利用できる。

〔双極板〕
図４を参照して、実施形態１に係る双極板４Ａについて説明する。この双極板４Ａは、上述した双極板４に相当する部材である。なお、図４の上図では、ＲＦ電池１の運転時における双極板４Ａ上での電解液の流れを示し、図４の下図では、ＲＦ電池１の停止（停電）時における双極板４Ａ上での電解液の貯留状態を示す。図４の上図では、双極板４Ａの外周に設けられる枠体５も図示している。

双極板４Ａは、図４に示すように、矩形状の平板である。双極板４Ａの表裏面にはそれぞれ、隣り合う電池セル１００の正極電極１０４と負極電極１０５とが配置される（図２及び図３を参照）。双極板４Ａは、正極電極１０４に対向する対向面及び負極電極１０５に対向する対向面が鉛直方向に沿うように、ＲＦ電池１の所定位置に配置される。以下、双極板４ＡをＲＦ電池１の所定位置に配置したときの鉛直方向下側を双極板４Ａの下側（図４の紙面下側）、鉛直方向上側を双極板４Ａの上側（図４の紙面上側）とする。

双極板４Ａは、正極電極１０４に対向する対向面及び負極電極１０５に対向する対向面それぞれに、電解液が流通する流路４０を備える。流路４０は、電池セル１００内において、ポンプ１１２，１１３（図１）によって正極電極１０４及び負極電極１０５のそれぞれに流通される電解液の流れを調整するために設けられる。流路４０は、電解液の導入口４０ｉと、電解液の排出口４０ｏと、導入口４０ｉから導入された電解液を排出口４０ｏまで所定の経路で案内する溝部４１とを備える。

導入口４０ｉは、双極板４Ａの下側の縁部に開口しており、枠体５に形成される給液整流部５５を介して給液マニホールド５１（５２）（図３）に繋がっている。双極板４Ａは、詳細は後述するが、複数の導入溝部４２（導入口４０ｉ）が並列して設けられている。給液整流部５５は、給液マニホールド５１（５２）からの電解液を導入溝部４２の並列方向に拡散させて各導入溝部４２の導入口４０ｉに供給するものである。

排出口４０ｏは、双極板４Ａの上側の縁部に開口しており、枠体５に形成される排液整流部５６を介して排液マニホールド５３（５４）（図３）に繋がっている。双極板４Ａは、詳細は後述するが、複数の排出溝部４３（排出口４０ｏ）が並列して設けられている。排液整流部５６は、各排出溝部４３の排出口４０ｏから排出される電解液を集約して排液マニホールド５３（５４）に導くものである。

溝部４１は、導入口４０ｉに繋がる導入溝部４２と、排出口４０ｏに繋がる排出溝部４３とを備える。導入溝部４２及び排出溝部４３は、それぞれ複数本設けられている。導入溝部４２と排出溝部４３とは、鉛直方向に沿うと共に、その鉛直方向と直交する方向に所定の間隔を有して交互に並列配置されている。つまり、導入溝部４２と排出溝部４３とは、互いに噛み合って対向配置されている。隣り合う導入溝部４２と排出溝部４３との間に、畝部４５が形成される。実施形態１に係る双極板４Ａは、導入溝部４２と排出溝部４３とが断面積が小さく高圧損の連通部で連通したユニット４４ａを複数備え、隣り合うユニット４４ａが互いに独立して存在する点を特徴の一つとする。導入溝部４２と排出溝部４３との連通形態については後述する。

正極電極１０４が対向配置される双極板４Ａの一面に設けられた溝部４１には正極電解液が流通され、負極電極１０５が対向配置される双極板４Ａの他面に設けられた溝部４１には負極電解液が流通される。各電池セル１００内での電解液の流れは、溝部４１の形状や寸法等によって調整することができる。なお、図４では、分かり易くするために、溝部４１の大きさを誇張して図示している。また、図４では、分かり易くするために、畝部４５にハッチングを付している。なお、図４では、導入溝部４２及び排出溝部４３は、一部だけを示し、残部を省略している。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから導入溝部４２の先端に向かう長手方向の途中で、双極板４Ａの下側に向かって屈曲する下側屈曲部４２０と、下側屈曲部４２０よりも導入溝部４２の先端側に電解液を貯留する導入液溜め部４２２とを備える。同様に、排出溝部４３は、排出口４０ｏから排出溝部４３の先端に向かう長手方向の途中で、双極板４Ａの上側に向かって屈曲する上側屈曲部４３０と、上側屈曲部４３０よりも排出溝部４３の先端側に電解液を貯留する排出液溜め部４３２とを備える。導入溝部４２と排出溝部４３とは、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２で形成される連通部によって連通している。本例では、導入溝部４２と排出溝部４３との境界は、連通部における上下方向の中央部とする。つまり、その中央部よりも導入口４０ｉ側が導入溝部４２であり、中央部よりも排出口４０ｏ側が排出溝部４３である。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから上方に延びる縦溝部（導入主溝部４２１）と、導入主溝部４２１の先端部から双極板４Ａの左右方向に延びる横溝部と、横溝部から下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びる縦溝部（導入液溜め部４２２）とを備える。本例では、導入溝部４２の連通部は、横溝部と導入液溜め部４２２とで構成される。同様に、排出溝部４３は、排出口４０ｏから下方に延びる縦溝部（排出主溝部４３１）と、排出主溝部４３１の先端部から双極板４Ａの左右方向に延びる横溝部と、横溝部から上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びる縦溝部（排出液溜め部４３２）とを備える。本例では、排出溝部４３の連通部は、横溝部と排出液溜め部４３２とで構成される。

導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、導入口４０ｉと排出口４０ｏとを連通させる連通部の役割を有する。導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、隣り合う一組の導入溝部４２と排出溝部４３とを連通するように配置されている。この導入口４０ｉと排出口４０ｏとが連通した一組の導入溝部４２と排出溝部４３とのユニット４４ａは、導入溝部４２（排出溝部４３）の本数分形成される。そして、隣り合うユニット４４ａ同士は、互いに連通することなく独立して存在する。

導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２は、導入溝部４２の導入液溜め部４２２以外の横断面積及び排出溝部４３の排出液溜め部４３２以外の横断面積よりも小さい横断面積を備える。導入溝部４２の導入液溜め部４２２以外の横断面積とは、導入口４０ｉから下側屈曲部４２０までの導入溝部４２（導入主溝部４２１）の横断面積である。本例では、この導入主溝部４２１は、長手方向に沿って均一な幅及び深さを有する。同様に、排出溝部４３の排出液溜め部４３２以外の横断面積とは、排出口４０ｏから上側屈曲部４３０までの排出溝部４３（排出主溝部４３１）の横断面積である。本例では、この排出主溝部４３１は、長手方向に沿って均一な幅及び深さを有する。導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の各横断面積よりも小さい横断面積を備えることで、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に対して高圧損となる。導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２の横断面積は、例えば、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の横断面積の１％以上５０％以下、更に５％以上３０％以下であることが挙げられる。

導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２が導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に対して高圧損となるには、例えば、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２は、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の幅よりも狭い幅を有することが挙げられる。導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の幅は、横断面積が十分に大きくなるように、例えば、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが挙げられる。導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２の幅は、例えば、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の幅の１％以上５０％以下、更に５％以上３０％以下であることが挙げられる。本例では、導入主溝部４２１の幅と排出主溝部４３１の幅とを同じとしているが、それぞれ異なっていてもよい。その場合、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２の幅は、各液溜め部４２２，４３２に繋がる主溝部４２１，４３１の幅に応じて、その主溝部４２１，４３１よりも高圧損となるように適宜選択すればよい。また、隣り合う溝部４１間（導入主溝部４２１と排出主溝部４３１との間）の間隔、つまり畝部４５の幅は、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の幅の１００％以上７００％以下、更に２００％以上５００％以下であることが挙げられる。導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２は、この畝部４５の幅内に形成される。

導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２が導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に対して高圧損となるには、例えば、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２は、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の深さよりも浅い深さを有することが挙げられる。導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の深さは、双極板４Ａの厚さの５％以上４５％以下であることが挙げられる。双極板４Ａの表裏面に溝部４１を備える場合、溝部４１の深さが深過ぎると機械的強度の低下を招く虞があるため、溝部４１の深さは、双極板４Ａの厚さの２０％以上４０％以下が更に好ましい。導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２の深さは、例えば、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１の深さの１％以上５０％以下、更に５％以上３０％以下であることが挙げられる。本例では、導入主溝部４２１の深さと排出主溝部４３１の深さとを同じとしているが、それぞれ異なっていてもよい。その場合、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２の深さは、各液溜め部４２２，４３２に繋がる主溝部４２１，４３１の深さに応じて、その主溝部４２１，４３１よりも高圧損となるように適宜選択すればよい。

〔ＲＦ電池の運転時〕
上記双極板４Ａでは、ＲＦ電池１の運転時、図４の上図に示すように、給液マニホールド５１（５２）から給液整流部５５に導入された電解液は、各導入口４０ｉに分配され、各導入口４０ｉから導入溝部４２の導入主溝部４２１を流通し、双極板４Ａの全面に行き渡る。導入主溝部４２１に流れる電解液は、双極板４Ａの表面に配置される電極に浸透し、双極板４Ａの表面を跨いで、導入溝部４２に隣り合う排出溝部４３の排出主溝部４３１に流れる。排出主溝部４３１に流れる電解液は、排出口４０ｏから排液整流部５６に排出されて集約され、排液マニホールド５３（５４）から電池セル１００の外部に排出される。つまり、双極板４Ａ上での電解液の流れは、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に沿った流れ（図４の上図で示す実線矢印の方向）と、導入主溝部４２１と排出主溝部４３１との間の畝部４５を介して横方向（図４の左右方向）に渡るような流れ（図４の上図で示す破線矢印の方向）とを形成する。

上記双極板４Ａは、隣り合う一組の導入溝部４２と排出溝部４３とが、連通部（導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２）で連通されている。しかし、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１よりも断面積が小さく高圧損であるため、ＲＦ電池１の運転時には、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２よりも低圧損である導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に電解液が流れ易い。よって、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２に流れる電解液量を、導入主溝部４２１及び排出主溝部４３１に流れる電解液量よりも十分に少なくできる。導入口４０ｉから排出口４０ｏまで連通しても、導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２に流れる電解液量が少なければ、未反応のまま電池セル１００（図１）外に排出される電解液量を少なくでき、畝部４５を渡るような電解液の流れを形成することで、電池反応を十分に行うことができ、電池効率が阻害されることも殆どない。

〔ＲＦ電池の停止時〕
一方、上記双極板４Ａでは、停電等によりポンプ１１２，１１３（図１及び図２）が停止した場合、図４の下図に示すように、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出溝部４３内に貯留され（図４の下図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図４の下図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。排出溝部４３内、及び導入溝部４２内の導入液溜め部４２２に電解液を貯留できることで、停電等によってポンプ１１２，１１３が停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を行える。なお、１枚の双極板４Ａに貯留される電解液量は比較的少ないが、多数のセルフレーム３を積層したセルスタック２全体では相当量の電解液が貯留でき、通常のポンプ１１２，１１３を起動する程度の電力を得るには十分である。

ＲＦ電池１の起動によってポンプ１１２，１１３を起動することができれば、それ以降は、ＲＦ電池１の電力を用いてポンプ１１２，１１３を継続して動作させると共に、ＲＦ電池１から系統に電力を供給することができる。また、上記双極板４Ａでは、意図的にＲＦ電池１を停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を早期に行える。

上記双極板４Ａでは、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが高圧損で連通した一組の導入溝部４２と排出溝部４３とのユニット４４ａが複数独立して存在しているため、導入口４０ｉと排出口４０ｏとが各々一つしかなく、全ユニット４４ａが連通している場合に比較して、電解液の充電状態を、双極板４Ａの全体に亘って均一的にできる。

≪実施形態２≫
図５を参照して、実施形態２に係る双極板４Ｂについて説明する。図５の上図では、ＲＦ電池１の運転時における双極板４Ｂ上での電解液の流れを示し、図５の下図では、ＲＦ電池１の停止（停電）時における双極板４Ｂ上での電解液の貯留状態を示す。

〔双極板〕
実施形態２に係る双極板４Ｂは、導入溝部４２と排出溝部４３とが互いに分断されており、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが互いに噛み合って対向配置される点を特徴の一つとする。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから上方に延びる縦溝部（導入主溝部４２１）と、導入主溝部４２１の先端部から双極板４Ｂの左右方向に延びる横溝部と、横溝部から下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びる縦溝部（導入液溜め部４２２）とを備える。本例では、導入溝部４２は、その長手方向に沿って均一な幅及び深さを有する。つまり、導入溝部４２は、導入主溝部４２１と導入液溜め部４２２とが実質的に同じ圧損となる。導入液溜め部４２２の幅及び深さは、ＲＦ電池１の運転時に、電解液が流通可能な圧損となるように適宜選択できる。そうすることで、導入液溜め部４２２は、ＲＦ電池１の運転時に、電解液の流路として機能できる。また、導入液溜め部４２２の横断面積を実施形態１と比較して大きくでき、貯留可能な電解液量を増加できる。導入液溜め部４２２の横断面積は、導入主溝部４２１の横断面積よりも小さくてもよい。

排出溝部４３は、排出口４０ｏから下方に延びる縦溝部（排出主溝部４３１）と、排出主溝部４３１の先端部から双極板４Ａの左右方向に延びる横溝部と、横溝部から上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びる縦溝部（排出液溜め部４３２）とを備える。本例では、排出溝部４３は、その長手方向に沿って均一な幅及び深さを有する。つまり、排出溝部４３は、排出主溝部４３１と排出液溜め部４３２とが実質的に同じ圧損となる。排出液溜め部４３２の幅及び深さは、ＲＦ電池１の運転時に、電解液が流通可能な圧損となるように適宜選択できる。そうすることで、排出液溜め部４３２は、ＲＦ電池１の運転時に、電解液の流路として機能できる。また、排出液溜め部４３２の横断面積を実施形態１と比較して大きくでき、貯留可能な電解液量を増加できる。排出液溜め部４３２の横断面積は、排出主溝部４３１の横断面積よりも小さくてもよい。

導入溝部４２と排出溝部４３とは、互いに分断される閉端部を備える。具体的には、導入溝部４２は、導入口４０ｉを始端としたときの先端部（下端部）に閉端部を備え、排出溝部４３は、排出口４０ｏを始端としたときの先端部（上端部）に閉端部を備える。導入溝部４２及び排出溝部４３の各々に閉端部を備えることで、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、連通せずに、互いに噛み合って対向配置されている。導入液溜め部４２２は、隣り合う排出溝部４３に対して、排出主溝部４３１と排出液溜め部４３２との間に介在されるように、下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びて配置されている。同様に、排出液溜め部４３２は、隣り合う導入溝部４２に対して、導入主溝部４２１と導入液溜め部４２２との間に介在されるように、上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びて配置されている。この導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが噛み合って対向配置される一組の導入溝部４２と排出溝部４３とのユニット４４ｂは、導入溝部４２（排出溝部４３）の本数分形成される。そして、隣り合うユニット４４ｂ同士は、互いに連通することなく独立して存在する。

〔ＲＦ電池の運転時〕
ＲＦ電池１の運転時、図５の上図に示すように、双極板４Ｂ上での電解液の流れは、導入溝部４２及び排出溝部４３に沿った流れ（図５の上図で示す実線矢印の方向）と、導入溝部４２と排出溝部４３との間の畝部４５を介して横方向（図５の左右方向）に渡るような流れ（図５の上図で示す破線矢印の方向）とを形成する。導入溝部４２に沿った流れは、導入主溝部４２１から導入液溜め部４２２に沿った流れを形成し、排出溝部４３に沿った流れは、排出液溜め部４３２から排出主溝部４３１に沿った流れを形成する。

〔ＲＦ電池の停止時〕
一方、上記双極板４Ｂでは、停電等によりポンプ１１２，１１３（図１及び図２）が停止した場合、図５の下図に示すように、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出溝部４３内に貯留され（図５の下図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図５の下図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから図４の給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。排出溝部４３内、及び導入溝部４２内の導入液溜め部４２２に電解液を貯留できることで、実施形態１と同様に、停電等によってポンプ１１２，１１３が停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を行える。上記双極板４Ｂは、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが非連通で互いに噛み合って対向配置されるため、貯留された電解液によって効率的に電池反応が行え、ＲＦ電池１の起動を早期に行い易い。

≪実施形態３≫
図６を参照して、実施形態３に係る双極板４Ｃについて説明する。図６の上図では、ＲＦ電池１の運転時における双極板４Ｃ上での電解液の流れを示し、図６の下図では、ＲＦ電池１の停止（停電）時における双極板４Ｃ上での電解液の貯留状態を示す。

〔双極板〕
実施形態３に係る双極板４Ｃは、一つの導入溝部４２に二つの導入液溜め部４２２を備えると共に、一つの排出溝部４３に二つの排出液溜め部４３２を備え、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とがそれぞれ非連通で互いに噛み合って対向配置される点を特徴の一つとする。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから上方に延びる縦溝部（導入主溝部４２１）と、導入主溝部４２１の先端部から双極板４Ｃの左右方向にそれぞれ延びる二つの横溝部と、各横溝部から下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びる縦溝部（導入液溜め部４２２）とを備える。本例では、導入液溜め部４２２の幅は、導入主溝部４２１及び横溝部の幅よりも狭くなっている。

排出溝部４３は、排出口４０ｏから下方に延びる縦溝部（排出主溝部４３１）と、排出主溝部４３１の先端部から双極板４Ｃの左右方向にそれぞれ延びる二つの横溝部と、各横溝部から上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びる縦溝部（排出液溜め部４３２）とを備える。本例では、排出液溜め部４３２の幅は、排出主溝部４３１及び横溝部の幅よりも狭くなっている。

導入溝部４２と排出溝部４３とは、互いに分断される閉端部を備える。具体的には、導入溝部４２は、導入口４０ｉを始端としたときの先端部（下端部）のそれぞれに閉端部を備え、排出溝部４３は、排出口４０ｏを始端としたときの先端部（上端部）のそれぞれに閉端部を備える。導入溝部４２及び排出溝部４３の各々に閉端部を備えることで、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、連通せずに、互いに噛み合って対向配置されている。導入液溜め部４２２は、隣り合う排出溝部４３に対して、排出主溝部４３１と排出液溜め部４３２との間に介在されるように、下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びて配置されている。同様に、排出液溜め部４３２は、隣り合う導入溝部４２に対して、導入主溝部４２１と導入液溜め部４２２との間に介在されるように、上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びて配置されている。

〔ＲＦ電池の運転時〕
ＲＦ電池１の運転時、図６の上図に示すように、双極板４Ｃ上での電解液の流れは、導入溝部４２及び排出溝部４３に沿った流れ（図６の上図で示す実線矢印の方向）と、導入溝部４２と排出溝部４３との間の畝部４５を介して横方向（図６の左右方向）に渡るような流れ（図６の上図で示す破線矢印の方向）とを形成する。導入溝部４２に沿った流れは、導入主溝部４２１から導入液溜め部４２２に沿った流れを形成し、排出溝部４３に沿った流れは、排出液溜め部４３２から排出主溝部４３１に沿った流れを形成する。

〔ＲＦ電池の停止時〕
一方、上記双極板４Ｃでは、停電等によりポンプ１１２，１１３（図１及び図２）が停止した場合、図６の下図に示すように、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出溝部４３内に貯留され（図６の下図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図６の下図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから図４の給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。排出溝部４３内、及び導入溝部４２内の導入液溜め部４２２に電解液を貯留できることで、実施形態１と同様に、停電等によってポンプ１１２，１１３が停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を行える。上記双極板４Ｃは、導入溝部４２及び排出溝部４３にそれぞれ二つずつ導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２を備え、各導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが非連通で互いに噛み合って対向配置されるため、貯留された電解液によって効率的に電池反応が行え、ＲＦ電池１の起動を早期に行い易い。

≪実施形態４≫
図７を参照して、実施形態４に係る双極板４Ｄについて説明する。図７の上図では、ＲＦ電池１の運転時における双極板４Ｄ上での電解液の流れを示し、図７の下図では、ＲＦ電池１の停止（停電）時における双極板４Ｄ上での電解液の貯留状態を示す。

〔双極板〕
実施形態４に係る双極板４Ｄは、導入溝部４２の長手方向に沿って複数の導入液溜め部４２２を備えると共に、排出溝部４３の長手方向に沿って複数の排出液溜め部４３２を備え、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とがそれぞれ非連通で互いに噛み合って対向配置される点を特徴の一つとする。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから上方に延びる導入幹溝部（導入主溝部）４２１と、導入幹溝部４２１の長手方向の途中で双極板４Ｄの上下方向と交差する方向に延設される複数の導入枝溝部４２３とを備える。本例では、導入枝溝部４２３の幅は、導入幹溝部４２１の幅よりも狭くなっている。導入枝溝部４２３は、先端に向かう長手方向の途中で双極板４Ｄの下方に向かって屈曲する下側屈曲部４２０と、下側屈曲部４２０よりも先端側に電解液を貯留する導入液溜め部４２２とを備える。

排出溝部４３は、排出口４０ｏから下方に延びる排出幹溝部（排出主溝部）４３１と、排出幹溝部４３１の長手方向の途中で双極板４Ｄの上下方向と交差する方向に延設される複数の排出枝溝部４３３とを備える。本例では、排出枝溝部４３３の幅は、排出幹溝部４３１の幅よりも狭くなっている。排出枝溝部４３３は、先端に向かう長手方向の途中で双極板４Ｄの上方に向かって屈曲する上側屈曲部４３０と、上側屈曲部４３０よりも先端側に電解液を貯留する排出液溜め部４３２とを備える。

導入溝部４２と排出溝部４３とは、互いに分断する閉端部を備える。具体的には、導入溝部４２は、各導入枝溝部４２３の先端部に閉端部を備え、排出溝部４３は、各排出枝溝部４３３の先端部に閉端部を備える。導入溝部４２及び排出溝部４３の各々に閉端部を備えることで、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、連通せずに、互いに噛み合って対向配置されている。導入液溜め部４２２は、隣り合う排出溝部４３に対して、排出幹溝部４３１と排出液溜め部４３２との間に介在されるように、下側屈曲部４２０で折り返して下方に延びて配置されている。同様に、排出液溜め部４３２は、隣り合う導入溝部４２に対して、導入幹溝部４２１と導入液溜め部４２２との間に介在されるように、上側屈曲部４３０で折り返して上方に延びて配置されている。導入枝溝部４２３は、導入幹溝部４２１の両側方に延設されており、排出枝溝部４３３は、排出幹溝部４３１の両側方に延設されている。そのため、導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とは、各幹溝部４２１，４３１を挟んだ両側方で互いに噛み合って対向配置されている。

〔ＲＦ電池の運転時〕
ＲＦ電池１の運転時、図７の上図に示すように、双極板４Ｄ上での電解液の流れは、導入溝部４２及び排出溝部４３に沿った流れ（図７の上図で示す実線矢印の方向）と、導入溝部４２と排出溝部４３との間の畝部４５を介して横方向（図７の左右方向）に渡るような流れ（図７の上図で示す破線矢印の方向）とを形成する。導入溝部４２に沿った流れは、導入幹溝部４２１から導入液溜め部４２２に沿った流れを形成し、排出溝部４３に沿った流れは、排出液溜め部４３２から排出幹溝部４３１に沿った流れを形成する。

〔ＲＦ電池の停止時〕
一方、上記双極板４Ｄでは、停電等によりポンプ１１２，１１３（図１及び図２）が停止した場合、図７の下図に示すように、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出溝部４３内に貯留され（図７の下図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図７の下図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから図４の給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。排出溝部４３内、及び導入溝部４２内の導入液溜め部４２２に電解液を貯留できることで、実施形態１と同様に、停電等によってポンプ１１２，１１３が停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を行える。上記双極板４Ｄは、導入溝部４２及び排出溝部４３の長手方向に沿って複数の導入液溜め部４２２及び排出液溜め部４３２を備え、各導入液溜め部４２２と排出液溜め部４３２とが非連通で互いに噛み合って対向配置されるため、貯留された電解液によって効率的に電池反応が行え、ＲＦ電池１の起動を早期に行い易い。

≪実施形態５≫
図８を参照して、実施形態５に係る双極板４Ｅについて説明する。図８の上図では、ＲＦ電池１の運転時における双極板４Ｅ上での電解液の流れを示し、図８の下図では、ＲＦ電池１の停止（停電）時における双極板４Ｅ上での電解液の貯留状態を示す。

〔双極板〕
実施形態５に係る双極板４Ｅは、導入溝部４２と排出溝部４３の各々が互いに分断された渦巻状に構成されている点を特徴の一つとする。

導入溝部４２は、導入口４０ｉから双極板４Ｅの中央に向かって渦巻を構成する横溝部と縦溝部とを備える。本例では、導入溝部４２は、横溝部が導入口４０ｉに繋がっている。また、本例では、導入溝部４２は、二層の渦巻を構成しており、渦巻の外側を構成する二つの横溝部及び二つの縦溝部と、渦巻の内側を構成する二つの横溝部と一つの縦溝部とを備える。導入溝部４２は、渦巻を構成するにあたり、その長手方向の途中で双極板４Ｅの下側に向かって屈曲する下側屈曲部４２０を備える。この下側屈曲部４２０よりも導入溝部４２の先端側に、電解液を貯留する導入液溜め部４２２を備える。

排出溝部４３は、排出口４０ｏから双極板４Ｅの中央に向かって渦巻を構成する横溝部と縦溝部とを備える。本例では、排出溝部４３は、横溝部が排出口４０ｏに繋がっている。また、本例では、排出溝部４３は、二層の渦巻を構成しており、渦巻の外側を構成する二つの横溝部及び二つの縦溝部と、渦巻の内側を構成する二つの横溝部と一つの縦溝部とを備える。排出溝部４３は、渦巻を構成するにあたり、その長手方向の途中で双極板４Ｅの上側に向かって屈曲する上側屈曲部４３０を備える。この上側屈曲部４３０よりも排出溝部４３の先端側に、電解液を貯留する排出液溜め部４３２を備える。

導入口４０ｉと排出口４０ｏとは、ほぼ対角線上に位置する。よって、導入溝部４２と排出溝部４３とは、同心状に配置することで、互いに噛み合って対向配置されるように渦巻を構成できる。この渦巻の中心から外周側に見たとき、導入溝部４２と排出溝部４３とは、交互に並列され、各溝部４２，４３の渦巻の中心側の端部に閉端部を備える。

〔ＲＦ電池の運転時〕
ＲＦ電池１の運転時、図８の上図に示すように、双極板４Ｅ上での電解液の流れは、導入溝部４２及び排出溝部４３に沿った渦巻状の流れ（図８の上図で示す実線矢印の方向）と、導入溝部４２と排出溝部４３との間の畝部４５を介して縦方向（図８の上下方向）に渡るような流れ（図８の上図で示す破線矢印の方向）とを形成する。

〔ＲＦ電池の停止時〕
一方、上記双極板４Ｅでは、停電等によりポンプ１１２，１１３（図１及び図２）が停止した場合、図８の下図に示すように、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出溝部４３内に貯留され（図８の下図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図８の下図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから図４の給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。排出溝部４３内、及び導入溝部４２内の導入液溜め部４２２に電解液を貯留できることで、実施形態１と同様に、停電等によってポンプ１１２，１１３が停止した場合であっても、貯留された電解液によってＲＦ電池１の起動を行える。上記双極板４Ｅは、導入溝部４２と排出溝部４３とが互いに噛み合って対向配置される領域を増加し易く、双極板４Ｅの中央部分に導入液溜め部４２２を配置できるため、貯留された電解液によって効率的に電池反応が行え、ＲＦ電池１の起動を早期に行い易い。

≪実施形態６≫
図９を参照して、実施形態６に係る双極板４Ｆについて説明する。実施形態６に係る双極板４Ｆは、実施形態５に係る双極板４Ｅと同様に、導入溝部４２と排出溝部４３の各々が互いに分断された渦巻状に構成されている点を特徴の一つとする。実施形態６に係る双極板４Ｆは、実施形態５に係る双極板４Ｅに対して、導入口４０ｉ及び排出口４０ｏがそれぞれ縦溝部に繋がっている点が異なり、それ以外の点は同様である。

実施形態６に係る双極板４Ｆも、実施形態５に係る双極板４Ｅと同様に、ＲＦ電池１の運転時には、双極板４Ｆ上での電解液の流れは、導入溝部４２及び排出溝部４３に沿った渦巻状の流れ（図９の左図で示す実線矢印の方向）と、導入溝部４２と排出溝部４３との間の畝部４５を介して横方向（図９の左右方向）に渡るような流れ（図９の左図で示す破線矢印の方向）とを形成する。そして、ＲＦ電池１の停止時には、排出溝部４３内の電解液は、そのまま排出液溜め部４３２を含む排出溝部４３内に貯留され（図９の右図の左下がりの斜めハッチング）、導入溝部４２内の電解液は、一部が導入液溜め部４２２に貯留され（図９の右図の右下がりの斜めハッチング）、他部が導入口４０ｉから図４の給液整流部５５、給液マニホールド５１（５２）を介して電池セル１００の外部に排出される。

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、双極板の溝部の仕様（導入溝部及び排出溝部の大きさ、形状、個数等）を変更することができる。また、給液整流部及び排液整流部は、双極板に形成される溝部としてもよい。

１ レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
２ セルスタック
３ セルフレーム
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ 双極板
４０ 流路
４０ｉ 導入口
４０ｏ 排出口
４１ 溝部
４２ 導入溝部
４２０ 下側屈曲部
４２１ 導入主溝部（導入幹溝部）
４２２ 導入液溜め部
４２３ 導入枝溝部
４３ 排出溝部
４３０ 上側屈曲部
４３１ 排出主溝部（排出幹溝部）
４３２ 排出液溜め部
４３３ 排出枝溝部
４４ａ，４４ｂ ユニット
４５ 畝部
５ 枠体
５１，５２ 給液マニホールド
５３，５４ 排液マニホールド
５１ｓ，５２ｓ 給液ガイド溝
５３ｓ，５４ｓ 排液ガイド溝
５５ 給液整流部
５６ 排液整流部
５７ シール溝
６ シール部材
１００ 電池セル
１０１ 隔膜
１０２ 正極セル
１０３ 負極セル
１０４ 正極電極
１０５ 負極電極
１００Ｐ 正極循環機構
１００Ｎ 負極循環機構
１０６ 正極電解液タンク
１０７ 負極電解液タンク
１０８，１０９，１１０，１１１ 導管
１１２，１１３ ポンプ
２００ サブスタック
２１０，２２０ エンドプレート
２３０ 連結部材

Claims (12)

1. レドックスフロー電池の正極電極と負極電極との間に配置され、前記正極電極及び前記負極電極の少なくとも一方の電極に対向する対向面に、電解液が流通する流路を備える双極板であって、
   前記対向面が鉛直方向に沿うように、前記双極板をレドックスフロー電池の所定位置に配置したときの鉛直方向下側を前記双極板の下側、鉛直方向上側を前記双極板の上側とするとき、
   前記流路は、
   前記双極板の下側に電解液の導入口と、
   前記双極板の上側に電解液の排出口と、
   前記導入口に繋がる導入溝部と、
   前記排出口に繋がる排出溝部とを備え、
   前記導入溝部及び前記排出溝部は、
   局所的に小さな断面積を有し、前記導入口と前記排出口とを連通させる連通部、
   又は、前記導入溝部及び前記排出溝部を互いに分断する閉端部を備え、
   前記導入溝部は、
   前記導入口から前記導入溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の下側に向かって屈曲する下側屈曲部と、
   前記下側屈曲部よりも前記導入溝部の先端側に電解液を貯留する導入液溜め部とを備える双極板。
2. 前記導入溝部と前記排出溝部の各々は、互いに噛み合って対向配置される櫛歯領域を備える請求項１に記載の双極板。
3. 前記排出溝部は、
   前記排出口から前記排出溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の上側に向かって屈曲する上側屈曲部と、
   前記上側屈曲部よりも前記排出溝部の先端側に電解液を貯留する排出液溜め部とを備え、
   前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部が、前記連通部に備えられる請求項２に記載の双極板。
4. 前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部は、局所的に幅が狭い請求項３に記載の双極板。
5. 前記導入液溜め部及び前記排出液溜め部は、局所的に深さが浅い請求項３又は請求項４に記載の双極板。
6. 前記導入口と前記排出口とが前記連通部で連通したユニットを複数備え、
   隣り合う前記ユニットは、互いに独立して存在する請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の双極板。
7. 前記排出溝部は、
   前記排出口から前記排出溝部の先端に向かう長手方向の途中で、前記双極板の上側に向かって屈曲する上側屈曲部と、
   前記上側屈曲部よりも前記排出溝部の先端側に電解液を貯留する排出液溜め部とを備え、
   前記導入溝部と前記排出溝部とは、互いに分断されており、
   前記導入液溜め部と前記排出液溜め部とは、互いに噛み合って対向配置される請求項２に記載の双極板。
8. 前記導入溝部は、
   前記双極板の上下方向に沿った導入幹溝部と、
   前記導入幹溝部の長手方向の途中で前記双極板の上下方向と交差する方向に延設される複数の導入枝溝部と、
   前記導入枝溝部の先端に前記導入液溜め部とを備え、
   前記排出溝部は、
   前記双極板の上下方向に沿った排出幹溝部と、
   前記排出幹溝部の長手方向の途中で前記双極板の上下方向と交差する方向に延設される複数の排出枝溝部と、
   前記排出枝溝部の先端に前記排出液溜め部とを備える請求項７に記載の双極板。
9. 前記導入溝部と前記排出溝部とは、互いに分断された渦巻状に構成されている請求項２に記載の双極板。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備えるセルフレーム。
11. 請求項１０に記載のセルフレームを備えるセルスタック。
12. 請求項１１に記載のセルスタックを備えるレドックスフロー電池。

Images