WO2018117070A1 - レドックスフロー電池の運転方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for operating a redox flow battery.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-245563 for which it applied to Japan on December 19, 2016, and uses the content here.
- Patent Document 1 discloses a method in which cleaning liquid (distilled water, sulfuric acid, electrolytic solution) is sent into a battery cell to remove foreign matters such as dust clogged in the electrode portion. Yes.
- cleaning liquid distilled water, sulfuric acid, electrolytic solution
- the pore diameter is often set to a size that is slightly smaller than the size that can pass through the pores of the positive and negative electrodes.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for operating a redox flow battery which can be operated for a long period of time without extending the cleaning interval and causing unnecessary power loss.
- the present invention provides the following means in order to solve the above problems.
- the first aspect of the present invention is the following redox flow battery operation method.
- a method for operating a redox flow battery which includes a positive electrode, a negative electrode, and a diaphragm, supplies a positive electrode electrolyte to the positive electrode, and supplies and supplies a negative electrode electrolyte to the negative electrode.
- a method for operating a redox flow battery comprising the step of supplying the electrolyte by changing the flow rate of either or both of the negative electrode electrolytes at a period of 1/60 to 10 seconds.
- the operation method of the redox flow battery according to the first aspect preferably has the following characteristics.
- the redox flow battery can be operated for a long time.
- a redox flow battery has a positive electrode, a negative electrode, and a diaphragm, and supplies a positive electrode electrolyte to the positive electrode and supplies a negative electrode electrolyte to the negative electrode to perform charge / discharge.
- a carbon material having pores such as carbon felt is preferably used as the electrode.
- an ion exchange membrane such as Nafion (registered trademark) is preferably used.
- a sulfuric acid solution containing vanadium ions is often used as the electrolyte solution for the positive and negative electrodes.
- the flow rate of either the positive electrode electrolyte or the negative electrode electrolyte is changed and supplied at a period of 1/60 to 10 seconds. If the period is within this range, foreign matters such as dust clogged in the electrode portion can be easily removed during operation of the redox flow battery. If the period is too short, fluctuations in the flow rate are likely to be mitigated by the elasticity of the piping and the like. If the cycle is too long, it is difficult to remove foreign matters such as dust.
- the period which fluctuates the said flow volume can be selected within the said range according to a condition.
- the step of changing the flow rate may include a sub-step A for supplying the electrolytic solution and a sub-step B for not supplying (stopping) the supply.
- Sub-process A is performed in a time range of 1/60 to 10 seconds
- sub-process B is performed in a time range of 1/60 to 10 seconds
- sub-process A and sub-process B are alternately performed a plurality of times. May be.
- the period may be the period described as the above example.
- the time of sub-step A and sub-step B may be the same length of time for sub-step A and sub-step B, or sub-step A may be longer than sub-step B, or It may be short.
- the step of changing the flow rate includes a sub-step C for supplying an electrolyte solution at a preferably selected flow rate, and a sub-step C for supplying an electrolyte solution at a lower flow rate than the sub-step C.
- Sub-process C is performed in a time range of 1/60 to 10 seconds
- sub-process D is performed in a time range of 1/60 to 10 seconds
- sub-process D and sub-process D are alternately performed a plurality of times. May be.
- the period may be the period described as the above example.
- the combination conditions of the sub-process C and the sub-process D may be changed once in the middle or twice or more times.
- sub-process C and sub-process D there are combinations of two or more types of sub-process C and sub-process D, and these may be combined as necessary.
- the operation may be performed alternately, in sequence every plurality of times, or randomly.
- the time of sub-step C and sub-step D may be the same length of time for sub-step C and sub-step D, or sub-step C may be longer than sub-step D, or It may be short.
- the combination of the sub-process A and the sub-process B and the combination of the sub-process C and the sub-process D may be combined with each other.
- the flow rate fluctuation as described above can be obtained by any method or apparatus.
- fluctuations may be obtained by moving the plunger pump intermittently or under different conditions, and the flexible piping is vibrated continuously or intermittently with a vibrator or the like or under different conditions.
- fluctuations may be obtained.
- the method using the latter vibrator can easily obtain a period of 1/60 seconds or 1/50 seconds corresponding to the commercial power supply frequency.
- the amplitude is preferably 10% or more of the average flow rate of the electrolyte supplied, more preferably 20% or more, and further preferably 50% or more.
- the amplitude is the difference between the maximum value and the minimum value of the changing flow velocity.
- the flow rate is the volume of the electrolyte that passes per unit time, and the average flow rate is the average of the flow rates within the period.
- the operating method of the redox flow battery of the present invention includes a charging step and a discharging step, but the step of supplying the electrolytic solution by changing the flow rate may be performed in both the charging step and the discharging step. On the other hand, it may be done only.
- a similar tube was used on the negative electrode side, and the inlet nozzle 14 of the negative electrode chamber 11 was connected to the negative electrode liquid feed pump, and the suction side of the liquid pump was connected to the negative electrode liquid tank. Further, the outlet nozzle 15 and the negative electrode liquid tank were connected with a Teflon (registered trademark) tube so that the negative electrode electrolyte returned from the outlet nozzle 15 of the negative electrode chamber 11 to the negative electrode liquid tank. Further, pressure sensors were inserted into the opening of the inlet nozzle 7 from the gasket 16 at the portion of the positive electrode liquid inlet 12 and into the opening of the inlet nozzle 14 from the gasket 16 at the portion of the negative electrode inlet 12. In addition, the said pump used the vortex pump.
- a Nafion (registered trademark) 212 membrane was used as the diaphragm 6.
- Each electrode chamber has a width of 3 cm, a height of 15 cm, and a thickness of 0.2 cm. Liquid enters from below (inlet nozzles 7 and 14 side) of the electrode chamber, and liquid from above (exit nozzles 8 and 15 side). It has a structure that comes out.
- Carbon rolled plates were used as the current collector plate 17 on the positive electrode side and the current collector plate 18 on the negative electrode side, respectively.
- the positive electrode electrolyte a 4.5 mol / L sulfuric acid aqueous solution containing 1.8 mol / L of tetravalent vanadium ions was used.
- the negative electrode electrolyte a 4.5 mol / L sulfuric acid aqueous solution containing a trivalent vanadium ion concentration of 1.8 mol / L was used. The amount of the electrolyte was 200 mL each.
- a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte were respectively supplied to the positive electrode chamber 3 and the negative electrode chamber 11 of the battery in an amount of 50 mL / min and circulated.
- charging was performed at a current density of 100 mA / cm 2 while circulating the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte.
- the voltage reached 1.75V
- the charging was stopped, followed by discharging at 100mA / cm 2 , and when the voltage reached 1.0V, the discharging was terminated.
- the power efficiency decreases. Therefore, charging and discharging were repeated to determine the power efficiency of the 10th cycle.
- Power efficiency (%) ⁇ discharge voltage (V) ⁇ discharge current (A) ⁇ discharge time (h) ⁇ / ⁇ charge voltage (V) ⁇ charge current (A) ⁇ charge time (h) ⁇ ⁇ 100
- Example 1 The experiment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except for the following. Instead of a vortex pump, a plunger pump was used. Moreover, since the cell used in Comparative Example 1 could be used without any trouble at a flow rate of 400 mL / min, the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte were respectively added to the positive electrode chamber 3 and the negative electrode chamber 11 at the same time as follows.
- Example 2 The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except for the following.
- a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte were simultaneously supplied to the positive electrode chamber 3 and the negative electrode chamber 11 as follows. 1) Until the 10th cycle, supplying at a flow rate of 55 mL / min for 0.2 seconds and then supplying at a flow rate of 45 mL / min for 0.2 seconds was repeated, and an average flow rate of 50 mL / min was supplied.
- Table 1 shows the results of power efficiency.
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Abstract
正極、負極および隔膜を有し、正極に正極電解液を供給し、負極に負極電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池の運転方法であって、前記正極電解液及び前記負極電解液のいずれかの、または両方の流量を1/60~10秒の周期で変動させて電解液を供給する工程を有する。
Description
本発明は、レドックスフロー電池の運転方法に関する。
本願は、2016年12月19日に、日本に出願された特願2016-245563号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年12月19日に、日本に出願された特願2016-245563号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
レドックスフロー電池の充放電を繰返すと、徐々に電池効率が低下することが知られている。
その対処方法として、例えば、特許文献1には、洗浄液(蒸留水、硫酸、電解液)を電池セル内に送り込み、電極部分に目詰まりしていたゴミ等の異物を除去する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されているように、この方法では、洗浄を行っている間はレドックスフロー電池の運転はできない。その為、頻繁に洗浄を行った場合、効率的ではない。
目詰まり等を生じさせる異物については、電解液を電極に供給する前にフィルターを通すなどして、異物を取り除く方法がある。ただし、極めて小さな異物まで取り除くためフィルターの孔径を小さくすると、圧力損失が大きく、ポンプ等の運転にかかわる余計な電力損失につながる。そこで、前記孔径は、正負極の持つ細孔を通過できる程度の大きさよりも、若干小さい程度の大きさに設定されることが多い。
たとえこのようなフィルターでろ過をしても、電解液が正負極に至るまでの間で、または正負極内で異物が凝集すると、目詰まりの原因となる。なお、このような凝集物は、早い流速下では破壊されやすい。しかしながら、レドックスフロー電池に必要とされる充放電量を超えてまでして、電解液を大きな流量で供給することは、ポンプ等の運転にかかわる余計な電力損失につながる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、前記洗浄の間隔を延ばし、余計な電力損失を招くことなく、長期間運転できる、レドックスフロー電池の運転方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明の第一の態様は、以下のレドックスフロー電池の運転方法である。
[1] 正極、負極および隔膜を有し、正極に正極電解液を供給し、負極に負極電解液を供給して充放電を行う、レドックスフロー電池の運転方法であって、前記正極電解液及び前記負極電解液のいずれかの、又は両方の流量を、1/60~10秒の周期で変動させて電解液を供給する工程を有することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
上記第一の態様のレドックスフロー電池の運転方法は、以下の特徴を有する事も好ましい。
[2] 前記変動の振幅が、供給される電解液の平均流量の10%以上である、前項[1]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
[3] 前記正極電解液および前記負極電解液の両方の流量を変動させる、前項[1]または[2]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
[4] 前記両電解液の流量の変動が同期している、前項[3]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
[1] 正極、負極および隔膜を有し、正極に正極電解液を供給し、負極に負極電解液を供給して充放電を行う、レドックスフロー電池の運転方法であって、前記正極電解液及び前記負極電解液のいずれかの、又は両方の流量を、1/60~10秒の周期で変動させて電解液を供給する工程を有することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
上記第一の態様のレドックスフロー電池の運転方法は、以下の特徴を有する事も好ましい。
[2] 前記変動の振幅が、供給される電解液の平均流量の10%以上である、前項[1]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
[3] 前記正極電解液および前記負極電解液の両方の流量を変動させる、前項[1]または[2]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
[4] 前記両電解液の流量の変動が同期している、前項[3]に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
本発明により、レドックスフロー電池を長時間運転できる。
以下、レドックスフロー電池の運転方法について、好ましい一実施形態を例として挙げて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて、付加、省略、置換、その他の変更が可能である。
一般に、レドックスフロー電池は、正極、負極および隔膜を有し、正極に正極電解液を供給し、負極に負極電解液を供給して充放電を行う。正極や負極には、カーボンフェルトなどの細孔を有する炭素材料等が、電極として好ましく使用される。隔膜としては、Nafion(登録商標)などのイオン交換膜が好ましく使用される。正負極の電解液としてはバナジウムイオンを含む硫酸溶液が用いられることが多い。
このようなレドックスフロー電池を運転する際、本実施形態では少なくとも前記正極電解液または前記負極電解液のいずれかの流量を、1/60~10秒の周期で変動させて供給する。周期がこの範囲であれば、電極部分に目詰まりしていたゴミ等の異物をレドックスフロー電池の運転中に除去しやすくなる。周期が短すぎると、配管等の弾性により流量の変動が緩和されやすい。また周期が長すぎると前記ゴミ等の異物の除去がし難くなる。
なお状況に応じて、上記流量を変動する周期は上記範囲内で選択できる。例を挙げれば、1/10秒~9秒の周期で変動させてもよいし、また異なる状況において、2~8秒の周期で変動させて供給してもよく、1/60~60/60秒の周期で変動させて供給してもよい。
より具体的な例を挙げれば、流量を変動させる工程が、電解液の供給を行うサブ工程Aと、供給を行わない(停止する)サブ工程Bを有しても良い。サブ工程Aは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Bは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Aとサブ工程Bが交互に複数回行われても良い。前記周期は、上記の例として述べた周期であっても良い。サブ工程Aとサブ工程Bの組み合わせにおける各工程の条件を途中で1回、又は2回以上の回数で変更しても良い。あるいは、それぞれ2種類以上のサブ工程Aとサブ工程Bの組合わせがあり、必要に応じてこれらを組み合わせて、例えば交互に、複数回毎に順番に、あるいはランダムに行って、運転しても良い。
サブ工程Aとサブ工程Bの時間は、サブ工程Aとサブ工程Bが同じ長さの時間であっても良く、あるいは、サブ工程Aの方がサブ工程Bよりも長くても良いし、あるいは短くても良い。
なお状況に応じて、上記流量を変動する周期は上記範囲内で選択できる。例を挙げれば、1/10秒~9秒の周期で変動させてもよいし、また異なる状況において、2~8秒の周期で変動させて供給してもよく、1/60~60/60秒の周期で変動させて供給してもよい。
より具体的な例を挙げれば、流量を変動させる工程が、電解液の供給を行うサブ工程Aと、供給を行わない(停止する)サブ工程Bを有しても良い。サブ工程Aは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Bは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Aとサブ工程Bが交互に複数回行われても良い。前記周期は、上記の例として述べた周期であっても良い。サブ工程Aとサブ工程Bの組み合わせにおける各工程の条件を途中で1回、又は2回以上の回数で変更しても良い。あるいは、それぞれ2種類以上のサブ工程Aとサブ工程Bの組合わせがあり、必要に応じてこれらを組み合わせて、例えば交互に、複数回毎に順番に、あるいはランダムに行って、運転しても良い。
サブ工程Aとサブ工程Bの時間は、サブ工程Aとサブ工程Bが同じ長さの時間であっても良く、あるいは、サブ工程Aの方がサブ工程Bよりも長くても良いし、あるいは短くても良い。
さらに別の具体的な例を挙げれば、流量を変動させる工程が、好ましく選択される流量で電解液を供給するサブ工程Cと、サブ工程Cよりは少ない流量で電解液を供給するサブ工程Cを有しても良い。サブ工程Cは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Dは1/60~10秒の範囲の時間で行われ、サブ工程Dとサブ工程Dが交互に複数回行われても良い。前記周期は、上記の例として述べた周期であっても良い。サブ工程Cとサブ工程Dの組合わせの条件を途中で1回、または2回以上の回数で変更しても良い。あるいは、それぞれ2種類以上のサブ工程Cとサブ工程Dの組み合わせがあり、必要に応じてこれらを組み合わせて、例えば交互に、複数回毎に順番に、あるいはランダムに行って、運転しても良い。
サブ工程Cとサブ工程Dの時間は、サブ工程Cとサブ工程Dが同じ長さの時間であっても良く、あるいは、サブ工程Cの方がサブ工程Dよりも長くても良いし、あるいは短くても良い。 なお上記サブ工程Aとサブ工程Bの組み合わせと、サブ工程Cとサブ工程Dの組み合わせは、互いに組み合わせても良い。
サブ工程Cとサブ工程Dの時間は、サブ工程Cとサブ工程Dが同じ長さの時間であっても良く、あるいは、サブ工程Cの方がサブ工程Dよりも長くても良いし、あるいは短くても良い。 なお上記サブ工程Aとサブ工程Bの組み合わせと、サブ工程Cとサブ工程Dの組み合わせは、互いに組み合わせても良い。
前述したような流量の変動は、任意の方法や装置により得ることができる。例えば、プランジャーポンプを間欠に、あるいは条件を変えて、動かすことにより変動を得てもよく、また、フレキシブルな配管をバイブレーターなどで連続的に、あるいは間欠に、あるいは条件を変えて、振動させることにより、変動を得てもよい。特に後者のバイブレーターを用いる方法は、商用電源周波数に対応する1/60秒や1/50秒の周期を得やすい。
前記変動の振幅は、用いるレドックスフロー電池システムの機械的強度が許す限り、大きい方が、電極内での局所的な流速の変化を大きくでき、前記ゴミや気泡等の異物の除去がされやすい。前記振幅は、供給される電解液の平均流量の10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましい。なお、前記振幅は、変動する流速の最大値と最小値の差である。なお、流量は単位時間当たりに通過する電解液の体積であり、平均流量は前記周期内での流量の平均である。
このような電解液の供給では、前記正極電解液および前記負極電解液の両方の供給に適用することが、レドックスフロー電池をより長期間運転しやすく、好ましい。
さらに、前記両電解液の流速の変動が、負極と陽極の両電極で同期していると、前記隔膜の両側の圧力差が少なくなり、隔膜の損傷を抑えられるので好ましい。
本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、充電工程と放電工程を含むが、流量を変動させて電解液を供給する工程は、充電工程と放電工程の両方で行われても良いし、又はどちらか一方でのみ行われても良い。
本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、充電工程と放電工程を含むが、流量を変動させて電解液を供給する工程は、充電工程と放電工程の両方で行われても良いし、又はどちらか一方でのみ行われても良い。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
[比較例1]
(セル構成)
図1の構成をしたレドックスフロー電池のセルを用いた。このセルの正極室3の入口ノズル7を、テフロン(登録商標)チューブ(内径5mm、長さ20cm)で正極用送液ポンプ(図示略)に繋ぎ、該送液ポンプの吸入側を正極液タンク(図示略)に繋いだ。また、セルの正極室3の出口ノズル8から正極電解液が正極液タンクに戻るように、出口ノズル8と正極液タンクとを、テフロン(登録商標)チューブ(内径5mm、長さ200cm)で繋いだ。負極側も同様のチューブを用い、負極室11の入口ノズル14を負極用送液ポンプに繋ぎ、該送液ポンプの吸入側を負極液タンクに繋いだ。また、負極室11の出口ノズル15から負極電解液が負極液タンクに戻るように、出口ノズル15と負極液タンクとを、テフロン(登録商標)チューブで繋いだ。さらに、正極液流入樋4部分のガスケット16から入口ノズル7の開口部に、また、負極液流入樋12部分のガスケット16から入口ノズル14の開口部に、それぞれ圧力センサを挿入した。なお、前記ポンプはいずれも渦巻きポンプを用いた。
(セル構成)
図1の構成をしたレドックスフロー電池のセルを用いた。このセルの正極室3の入口ノズル7を、テフロン(登録商標)チューブ(内径5mm、長さ20cm)で正極用送液ポンプ(図示略)に繋ぎ、該送液ポンプの吸入側を正極液タンク(図示略)に繋いだ。また、セルの正極室3の出口ノズル8から正極電解液が正極液タンクに戻るように、出口ノズル8と正極液タンクとを、テフロン(登録商標)チューブ(内径5mm、長さ200cm)で繋いだ。負極側も同様のチューブを用い、負極室11の入口ノズル14を負極用送液ポンプに繋ぎ、該送液ポンプの吸入側を負極液タンクに繋いだ。また、負極室11の出口ノズル15から負極電解液が負極液タンクに戻るように、出口ノズル15と負極液タンクとを、テフロン(登録商標)チューブで繋いだ。さらに、正極液流入樋4部分のガスケット16から入口ノズル7の開口部に、また、負極液流入樋12部分のガスケット16から入口ノズル14の開口部に、それぞれ圧力センサを挿入した。なお、前記ポンプはいずれも渦巻きポンプを用いた。
隔膜6としてNafion(登録商標)212膜を用いた。
正極室3および負極室11の両方に、それぞれカーボンフェルト(シート状)を7枚重ねて詰め込み、これらを正極及び負極として用いた。各電極室の形状は、横幅3cm、高さ15cm、厚さ0.2cmであり、電極室の下方(入口ノズル7,14側)から液が入り上方(出口ノズル8,15側)から液が出る構造になっている。
正極側の集電板17および負極側の集電板18としてそれぞれカーボン製圧延板を用いた。
(運転及び評価)
正極電解液として、4価のバナジウムイオン1.8mol/Lを含む4.5mol/L硫酸水溶液を用いた。負極電解液として、3価のバナジウムイオン濃度1.8mol/Lを含む4.5mol/L硫酸水溶液を用いた。電解液量はそれぞれ200mLとした。
正極電解液として、4価のバナジウムイオン1.8mol/Lを含む4.5mol/L硫酸水溶液を用いた。負極電解液として、3価のバナジウムイオン濃度1.8mol/Lを含む4.5mol/L硫酸水溶液を用いた。電解液量はそれぞれ200mLとした。
まず、この電池の正極室3および負極室11に、それぞれ正極電解液および負極電解液を50mL/分の量で供給して循環させた。
このように正極電解液および負極電解液を循環させながら、電流密度100mA/cm2で充電を行った。電圧が1.75Vになったところで充電をやめ、続いて100mA/cm2で放電を行い、電圧が1.0Vになったところで放電終了とした。
一般に、電極に、ゴミや気泡などが蓄積すると、その有効面積が失われ、内部抵抗が上がり、電力効率が低下する。そのため、充電と放電を繰り返して、10サイクル目の電力効率を求めた。
このように正極電解液および負極電解液を循環させながら、電流密度100mA/cm2で充電を行った。電圧が1.75Vになったところで充電をやめ、続いて100mA/cm2で放電を行い、電圧が1.0Vになったところで放電終了とした。
一般に、電極に、ゴミや気泡などが蓄積すると、その有効面積が失われ、内部抵抗が上がり、電力効率が低下する。そのため、充電と放電を繰り返して、10サイクル目の電力効率を求めた。
なお、本比較例及び後述の各実施例において、電力効率は下記式で算出した。
電力効率(%)={放電電圧(V)×放電電流(A)×放電時間(h)}/{充電電圧(V)×充電電流(A)×充電時間(h)}×100
電力効率(%)={放電電圧(V)×放電電流(A)×放電時間(h)}/{充電電圧(V)×充電電流(A)×充電時間(h)}×100
続いて11サイクル目から充放電の電流密度を600mA/cm2に上げて循環電解液量も300mL/分に上げて、100サイクル目までの実験を行った。
その際、20サイクル目及び100サイクル目の電力効率を測定した。
電力効率の結果を表1に示す。
その際、20サイクル目及び100サイクル目の電力効率を測定した。
電力効率の結果を表1に示す。
[実施例1]
次のことを除き、比較例1と同様に実験を行った。
渦巻きポンプの代わりに、プランジャーポンプを用いた。また、比較例1で用いたセルは、400mL/分の流量で支障なく使用できるものであったことから、正極室3および負極室11に、同時に、それぞれ正極電解液および負極電解液を以下のように供給した。
1)10サイクル目まで、400mL/分の流量で1秒間供給し、次に7秒間供給を停止することを繰り返し、平均50mL/分の流量で供給した。
2)11サイクル目以降、400mL/分の流量で3秒間供給し、1秒間供給を停止することを繰り返し、平均300mL/分の流量で供給した。
電力効率の結果を表1に示す。
次のことを除き、比較例1と同様に実験を行った。
渦巻きポンプの代わりに、プランジャーポンプを用いた。また、比較例1で用いたセルは、400mL/分の流量で支障なく使用できるものであったことから、正極室3および負極室11に、同時に、それぞれ正極電解液および負極電解液を以下のように供給した。
1)10サイクル目まで、400mL/分の流量で1秒間供給し、次に7秒間供給を停止することを繰り返し、平均50mL/分の流量で供給した。
2)11サイクル目以降、400mL/分の流量で3秒間供給し、1秒間供給を停止することを繰り返し、平均300mL/分の流量で供給した。
電力効率の結果を表1に示す。
[実施例2]
次のことを除き、実施例1と同様に実験を行った。
正極室3および負極室11に、同時に、それぞれ正極電解液および負極電解液を以下のように供給した。
1)10サイクル目まで、55mL/分の流量で0.2秒間供給し、次に45mL/分の流量で0.2秒間供給することを繰り返し、平均50mL/分の流量で供給した。
2)11サイクル目以降、330mL/分の流量で0.5秒間供給し、次に270mL/分の流量で0.5秒間供給することを繰り返し、平均300mL/分の流量で供給した。
次のことを除き、実施例1と同様に実験を行った。
正極室3および負極室11に、同時に、それぞれ正極電解液および負極電解液を以下のように供給した。
1)10サイクル目まで、55mL/分の流量で0.2秒間供給し、次に45mL/分の流量で0.2秒間供給することを繰り返し、平均50mL/分の流量で供給した。
2)11サイクル目以降、330mL/分の流量で0.5秒間供給し、次に270mL/分の流量で0.5秒間供給することを繰り返し、平均300mL/分の流量で供給した。
電力効率の結果を表1に示す。
上記各実施例は、比較例に比べ、100サイクル目でも電力効率の低下が少ないことがわかる。
長期間運転できるレドックスフロー電池の運転方法を提供する。
3 正極室
4 正極液流入樋
5 正極液流出樋
6 隔膜
7 正極液入口ノズル
8 正極液出口ノズル
11 負極室
12 負極液流入樋
13 負極液流出樋
14 負極液入口ノズル
15 負極液出口ノズル
16 ガスケット
17 正極集電板
18 負極集電板
4 正極液流入樋
5 正極液流出樋
6 隔膜
7 正極液入口ノズル
8 正極液出口ノズル
11 負極室
12 負極液流入樋
13 負極液流出樋
14 負極液入口ノズル
15 負極液出口ノズル
16 ガスケット
17 正極集電板
18 負極集電板
Claims (6)
- 正極、負極および隔膜を有し、正極に正極電解液を供給し、負極に負極電解液を供給して充放電を行う、レドックスフロー電池の運転方法であって、
前記正極電解液及び前記負極電解液のいずれかの、又は両方の流量を、1/60~10秒の周期で変動させて電解液を供給する工程を有することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。 - 前記変動の振幅が、供給される電解液の平均流量の10%以上である、請求項1に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
- 前記正極電解液および前記負極電解液の両方の流量を変動させる、請求項1または2に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
- 前記両電解液の流量の変動が同期している、請求項3に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
- 前記電解液を供給する工程が、電解液の供給を行うサブ工程と、供給を停止するサブ工程とを有する、請求項1~4のいずれかに記載のレドックスフロー電池の運転方法。
- 前記電解液を供給する工程が、電解液を供給するサブ工程と、前記サブ工程よりも少ない流量で電解液を供給するサブ工程とを有する、請求項1~5のいずれかに記載のレドックスフロー電池の運転方法。
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