WO2019167144A1 - セルスタック、及びレドックスフロー電池 - Google Patents

セルスタック、及びレドックスフロー電池 Download PDF

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WO2019167144A1
WO2019167144A1 PCT/JP2018/007344 JP2018007344W WO2019167144A1 WO 2019167144 A1 WO2019167144 A1 WO 2019167144A1 JP 2018007344 W JP2018007344 W JP 2018007344W WO 2019167144 A1 WO2019167144 A1 WO 2019167144A1
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WO
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frame
cell
cell stack
supply
outer peripheral
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PCT/JP2018/007344
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French (fr)
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晴久 豊田
毅 寒野
桑原　雅裕
本井　見二
健司 山名
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • H01M8/02—Details
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    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
    • 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
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
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    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
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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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a cell stack and a redox flow battery.
  • Patent Documents 1 to 4 describe a cell stack in which a plurality of cell frames, positive electrodes, diaphragms, negative electrodes, and cell frames are stacked, and the stacked body is sandwiched between end supply / discharge plates, and a redox using the cell stack.
  • a flow battery is described.
  • the cell frame includes a bipolar plate sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, and a frame that supports the bipolar plate from the outer periphery. In this configuration, one cell is formed between the bipolar plates of adjacent cell frames.
  • the electrolytic solution is supplied to and discharged from the supply / discharge pipes provided on the supply / discharge plates stacked together with the cell frame (see, for example, FIG. 18 of Patent Document 1).
  • the supply / exhaust pipe extends in a direction orthogonal to the cell frame stacking direction. That is, in the conventional cell stack, the electrolyte solution is supplied and discharged from the direction orthogonal to the stacking direction of the cell frames.
  • JP2015-122230A Japanese Patent Laid-Open No. 2015-122231 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-138771 JP 2015-210849 A
  • the cell stack of the present disclosure is A laminate including a plurality of cell frames in which the outer periphery of the bipolar plate is supported by a frame; A pair of end supply / discharge plates that sandwich the laminate from both sides in the stacking direction,
  • the end supply / discharge plate is a cell stack including a plurality of supply / discharge pipes for circulating an electrolytic solution inside the laminated body,
  • the cell frame has a stack number of 40 or more,
  • the supply / discharge pipe extends in a direction along the stacking direction.
  • the redox flow battery of the present disclosure is It has a cell stack of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a cell stack according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic side view of a cell stack according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a plan view of a cell frame used for a cell stack according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 3.
  • FIG. 7B is a partial vertical cross-sectional view of a cell stack different from FIG. 7A.
  • FIG. 7B is a partial vertical cross-sectional view of a cell stack different from FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7B is a partial vertical cross-sectional view of a cell stack different from FIGS. 7A to 7C.
  • FIG. 8 is a partial vertical cross-sectional view of a cell stack different from FIGS. 7A to 7D.
  • FIG. 7B is a partial vertical cross-sectional view of a cell stack different from FIGS. 7A to 7E.
  • 6 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 9 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to a fifth embodiment.
  • the electrolyte flow path is bent in the supply / discharge plate. Therefore, the pressure loss of the electrolyte at the bent portion of the flow path in the supply / discharge plate is large, and if the circulation pressure of the electrolyte is increased in consideration of the pressure loss, there is a risk that problems such as damage to the supply / discharge plate occur. .
  • the present disclosure has an object to provide a cell stack and a redox flow battery that can easily circulate an electrolyte in the laminated body even when the number of laminated cell frames increases.
  • the cell stack according to the embodiment is A laminate including a plurality of cell frames in which the outer periphery of the bipolar plate is supported by a frame; A pair of end supply / discharge plates that sandwich the laminate from both sides in the stacking direction,
  • the end supply / discharge plate is a cell stack including a plurality of supply / discharge pipes for circulating an electrolytic solution inside the laminated body,
  • the cell frame has a stack number of 40 or more,
  • the supply / discharge pipe extends in a direction along the stacking direction.
  • the flow path of the electrolyte solution in the end supply / discharge plate can be set in the direction along the stacking direction, and the pressure loss of the flow path can be reduced. Therefore, even if the number of stacked cell frames is increased to increase the output of the redox flow battery and the flow rate inside the cell stack increases, the pressure loss in the flow path inside the cell stack can be reduced. It is easy to circulate the electrolyte. As a result, it is possible to suppress the end portion supply / discharge plate from being damaged due to the excessive distribution pressure of the electrolytic solution. Moreover, since an increase in the output of the circulating pump for the electrolyte can be suppressed, an increase in power consumption related to the operation of the redox flow battery can be suppressed.
  • the end plate includes a penetrating portion that penetrates in the thickness direction, A form in which the supply / exhaust pipe is arranged in the penetration portion and extends in the stacking direction can be exemplified.
  • the laminated body is fastened together with the end supply / discharge plates by a pair of end plates, the number of laminated cell frames is large, and the electrolytic solution hardly leaks from the laminated body even if the flow rate of the electrolytic solution to the laminated body is high.
  • a supply / discharge tube can be extended in the lamination direction.
  • the flow path cross-sectional area of the supply and discharge line can be exemplified embodiment is 130 mm 2 or more 5000 mm 2 or less.
  • the pressure loss of the electrolyte in the supply / discharge pipe can be sufficiently reduced.
  • the pressure loss of the electrolyte in the supply / exhaust pipe can be reduced as the channel cross-sectional area of the supply / exhaust pipe increases, the flow rate of the electrolyte in the supply / exhaust pipe slows down, so the electrolyte flow in the cell stack Gas tends to accumulate in the path. If gas accumulates in the flow path, the flow of the electrolyte may pulsate and the output of the redox flow battery may become unstable.
  • the channel cross-sectional area of the supply / discharge pipe is 5000 mm 2 or less, it is easy to suppress the accumulation of gas inside the supply / discharge pipe.
  • the frame of the cell frame includes a frame facing surface facing a frame of another cell frame adjacent in the stacking direction,
  • the surface roughness Ra of the said frame opposing surface can mention the form which is 0.03 micrometer or more and 3.2 micrometers or less.
  • the surface of the cell frame to be stacked (frame facing surface) is too smooth, vibration and shock when transporting the cell stack to the installation location, and internal pressure of the electrolyte when the electrolyte is circulated inside the cell stack
  • adjacent cell frames may be greatly displaced.
  • the electrolyte solution circulating in the cell stack leaks to the outside.
  • the surface of the frame body of the cell frames to be stacked is too rough, a large gap is likely to be formed between the frame bodies, and there is a risk that the electrolyte solution circulating in the cell stack leaks to the outside.
  • the adjacent cell frame is used when the cell stack is transported or when the electrolyte is circulated inside the cell stack. Is difficult to shift. Further, if the surface roughness Ra of the frame facing surface is 3.2 ⁇ m or less, it is difficult to form a large gap between the frame bodies of adjacent cell frames. Therefore, if it is a cell stack provided with the said structure, when electrolyte solution is circulated through the inside, electrolyte solution does not leak easily outside.
  • Ra in this specification is an arithmetic average roughness defined in JIS B0601 (2001).
  • the frame has an outer peripheral portion having a predetermined width including an outer peripheral end portion,
  • the said outer peripheral part can mention the form provided with the thin area
  • the cross-sectional shape along the thickness direction of the outer peripheral portion was rectangular. Therefore, when laminating a plurality of cell frames and fastening a plurality of laminated cell frames, the corner formed on the outer peripheral edge of the frame provided in one adjacent cell frame is The frame may be damaged. Since the cell frame of the cell stack is often manufactured by injection molding in which a resin is injected into a mold, there is a risk of cracking due to damage by the corners.
  • a thin region may be formed over the entire circumference of the outer peripheral portion, or a thin region may be formed in part.
  • the cross-sectional shape of the thin region may include a pencil down shape, an R chamfered shape, or a C chamfered shape.
  • the above cross-sectional shape can suppress damage to each frame body of the plurality of stacked cell frames.
  • the frame body has a thickness along the axial direction of the frame body, and a length and a width that extend perpendicular to the axial direction and perpendicular to each other, The thickness may be shorter than the length and shorter than the width.
  • the thickness is the shortest among the length, width, and thickness of the frame.
  • the outer peripheral end portion in the above ⁇ 5> forms an outer peripheral contour line when the frame body is viewed in plan from the thickness direction. Part.
  • the said length of the said frame can mention the form longer than the said width
  • the thickness of the frame ⁇ the width of the frame ⁇ the length of the frame.
  • the cell stack can be installed easily.
  • the said length of the said frame can mention the form shorter than the said width
  • the thickness of the frame body ⁇ the length of the frame body ⁇ the width of the frame body.
  • the cell stack can be installed easily.
  • the cell stack according to the embodiment As one form of the cell stack according to the embodiment, The cell stack according to any one of claims 7 to 9, wherein the thickness of the frame body is 3 mm or more and 10 mm or less.
  • the rigidity of the frame can be ensured by setting the thickness of the frame within the above range.
  • a pair of cell frames adjacent to each other in the stacking direction is a first cell frame and a second cell frame, respectively, and a combination of the first cell frame and the second cell frame is a cell frame pair
  • the outer peripheral end of the frame provided in the first cell frame is 0.5 mm or more and 20 mm or less in a direction intersecting the stacking direction with respect to the outer peripheral end of the frame provided in the second cell frame.
  • deviated can be mentioned.
  • the frame provided in the cell frame is often manufactured by injection molding in which a resin is injected into a mold.
  • a locally thickened portion is likely to be formed at a position near the outer peripheral end of the frame manufactured by injection molding.
  • the locally thickened portion is not a portion that has been intentionally thickened, but is a portion that becomes thick due to the characteristics of injection molding, and can be easily located in the same position on the frame. Therefore, when multiple cell frames are stacked and tightened, the locally thick parts of each frame overlap, and stress concentrates on the thick parts, damaging the cell frame. There is a fear.
  • the redox flow battery according to the embodiment is The cell stack according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11> is provided.
  • the cell stack according to the embodiment As the cell stack of the redox flow battery, it is easy to increase the output of the redox flow battery. This is because the cell stack according to the embodiment can increase the output of the redox flow battery by increasing the number of layers because the electrolyte can easily flow through the cell stack even if the number of cell frames is increased.
  • the RF battery is one of electrolyte circulation type storage batteries, and is used for storing new energy such as solar power generation and wind power generation.
  • the operation principle of the RF battery 1 is shown in FIG.
  • the RF battery 1 is a battery that performs charging / discharging by utilizing the difference between the redox potential of the active material ions contained in the positive electrode electrolyte and the redox potential of the active material ions contained in the negative electrode electrolyte.
  • the RF battery 1 includes a cell 100 separated into a positive electrode cell 102 and a negative electrode cell 103 by a diaphragm 101 that transmits hydrogen ions.
  • a positive electrode 104 is built in the positive electrode cell 102 and a positive electrode electrolyte tank 106 for storing a positive electrode electrolyte is connected via conduits 108 and 110.
  • the conduit 108 is provided with a pump 112, and these members 106, 108, 110, 112 constitute a positive electrode circulation mechanism 100P that circulates the positive electrode electrolyte.
  • a negative electrode electrode 105 is built in the negative electrode cell 103, and a negative electrode electrolyte solution tank 107 that stores a negative electrode electrolyte is connected via conduits 109 and 111.
  • the conduit 109 is provided with a pump 113, and these members 107, 109, 111, 113 constitute a negative electrode circulation mechanism 100N for circulating the negative electrode electrolyte.
  • the electrolyte stored in the tanks 106 and 107 is circulated in the cells 102 and 103 by the pumps 112 and 113 during charging and discharging. When charging / discharging is not performed, the pumps 112 and 113 are stopped and the electrolytic solution is not circulated.
  • the cell 100 is normally used in the form of a cell stack in which a plurality of cell frames 120, positive electrodes 104, diaphragms 101, and negative electrodes 105 are stacked as shown in FIG.
  • the cell stack will be described later.
  • the cell frame 120 includes a frame body 122 having a through window and a bipolar plate 121 that closes the through window. That is, the frame body 122 supports the bipolar plate 121 from the outer peripheral side.
  • a cell frame 120 can be manufactured by, for example, integrally forming the frame body 122 on the outer peripheral portion of the bipolar plate 121 (see also FIG. 2).
  • a frame 122 in which the vicinity of the outer periphery of the through window is thinly formed and a bipolar plate 121 manufactured separately from the frame 122 are prepared, and the outer peripheral portion of the bipolar plate 121 is fitted into the thin portion of the frame 122.
  • the cell frame 120 can also be manufactured.
  • the bipolar plate 121 may be merely overlaid on the frame body 122 or may be bonded.
  • the cell plate 120 is arranged so that the positive electrode 104 is in contact with one surface side of the bipolar plate 121, and the negative electrode 105 is arranged in contact with the other surface side of the bipolar plate 121.
  • one cell 100 is formed between the bipolar plates 121 fitted in the adjacent cell frames 120.
  • the distribution of the electrolyte solution to the cell 100 is performed by the liquid supply manifolds 123 and 124 and the drainage manifolds 125 and 126 formed in the cell frame 120.
  • the positive electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 123 to the positive electrode 104 via an inlet slit 123 s formed on one surface side (the front side of the paper) of the cell frame 120, and an outlet slit formed on the upper portion of the cell frame 120.
  • the liquid is discharged to the drainage manifold 125 through 125s.
  • the negative electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 124 to the negative electrode 105 via the inlet slit 124 s formed on the other surface side (back side of the paper surface) of the cell frame 120, and formed on the upper portion of the cell frame 120. Is discharged to the drainage manifold 126 through the outlet slit 126s.
  • An annular seal member 127 such as an O-ring or a flat packing is disposed between the cell frames 120, and leakage of the electrolyte from between the cell frames 120 is suppressed.
  • the 4 and 5 includes a stacked body 30 in which a plurality of cell frames 120 are stacked, and a pair of end supply / discharge plates 31 and 31 that sandwich the stacked body 30 from both sides in the stacking direction.
  • the cell stack 3 further includes a pair of end plates 32 and 32 that sandwich the pair of end supply / discharge plates 31 from both sides in the stacking direction, and a plurality of fastening mechanisms 33 that fasten the end plates 32 and 32.
  • the number of stacked cell frames 120 in the cell stack 3 of this example is 40 or more. As the number of stacked cell frames 120 increases, that is, as the number of cells 100 (FIG. 3) connected in series increases, the output of the RF battery 1 can be increased. From this viewpoint, the number of stacked cell frames 120 is preferably 75 or more, and more preferably 100 or more.
  • the thickness of the cell frame 120 that is, the thickness that is the dimension in the axial direction of the frame body 122 is generally 3 mm or more and 10 mm or less. The thickness of the frame body 122 can be 5 mm or more and 8 mm or less. As the number of stacked cell frames 120 increases, the length of the cell stack 3 in the stacking direction of the cell frames 120 also increases.
  • the electrolyte flow path is bent inside the end supply / discharge pipe, and the pressure loss at the bent part is high, so the electrolyte flow pressure must be increased. Because it must.
  • the supply / discharge pipe 3p provided in the end supply / discharge plate 31 on the right side of FIG. 4 and 5 extends in the direction along the stacking direction of the stacked body 30. The supply / discharge pipe 3p is used.
  • the electrolyte flow path 3f in the end supply / discharge plate 31 can be a straight flow path along the stacking direction as shown in FIG. it can.
  • Each flow path 3f is linearly connected to the manifolds 123, 124, 125, 126 of FIG.
  • the lower right supply / discharge pipe 3p in FIG. 4 is connected to the liquid supply manifold 123 in FIG. 3, and the upper left supply / discharge pipe 3p in FIG. 4 is connected to the drainage manifold 125 in FIG. .
  • the electrolytic solution reaches the in-frame flow path formed by connecting the liquid supply manifolds 123 of the stacked cell frames 120.
  • the tip of the in-frame flow path (left end in FIG. 5) is sealed with a left end supply / discharge plate 31 that does not have the flow path 3f. Therefore, the electrolytic solution in the in-frame flow path of FIG. 5 reaches the cell 100 (FIG. 3) of each cell frame 120.
  • the electrolyte discharged from the cell 100 in FIG. 3 gathers in another in-frame flow path formed by connecting a plurality of drain manifolds 125 (see the dotted line on the upper side in FIG. 5), and the upper left supply in FIG. It returns to an electrolyte solution tank via the exhaust pipe 3p.
  • the pressure loss of the electrolytic solution in the flow path 3f can be reduced, and an increase in the flow pressure of the electrolytic solution can be suppressed accordingly.
  • the cell frame 120 and the end supply / discharge plate 31 can be prevented from being damaged by the flow pressure, and the electrolyte can be prevented from leaking between the adjacent cell frames 120.
  • positioned in the intermediate part of the laminated body 30 can be abbreviate
  • the configuration in which the intermediate supply / discharge plate is provided is not excluded, and an intermediate supply / discharge plate may be provided in the intermediate portion of the laminated body 30 of this example.
  • the supply / discharge pipe provided in the intermediate supply / discharge plate extends in a direction orthogonal to the stacking direction.
  • the inner shape of the supply / discharge tube 3p (the cross-sectional shape of the supply / discharge tube 3p) is not particularly limited, and may be, for example, a circle, an ellipse, an oblong hole shape, a rectangle, or a polygon. From the viewpoint of suppressing an increase in the pressure loss of the electrolytic solution in the supply / discharge pipe 3p, the inner shape is preferably circular. From the viewpoint of reducing pressure loss, the inner shape of the supply / discharge pipe 3p, the inner shape of the flow path 3f of the end supply / discharge plate 31 connected to the supply / discharge pipe 3p, and the inner shape of the manifold connected to the flow path 3f The shape is preferably the same shape.
  • the flow path cross-sectional area of Kyuhaikan 3p is to be 130 mm 2 or more 5000 mm 2 or less, more preferably, to 200 mm 2 or more 3600 mm 2 or less, further be 300 mm 2 or more 2100 mm 2 or less preferable.
  • the cross-sectional area of the supply / exhaust pipe 3p, the cross-sectional area of the flow path 3f connected to the supply / exhaust pipe 3p, and the cross-sectional area of the manifold connected to the flow path 3f Are preferably the same.
  • an end plate 32 is arranged on the outer side of the end supply / discharge plate 31.
  • a through portion 3h is provided in a portion of the end plate 32 corresponding to the supply / discharge pipe 3p, and the supply / discharge pipe 3p extends in the stacking direction.
  • the through-hole 3h may be a through-hole as shown in FIGS. 4 and 5 or may be a notch obtained by notching the outer peripheral end of the end plate 32. It is easy to ensure the strength of the end plate 32 by using the through portion 3h as a through hole.
  • a clearance is formed between the inner peripheral surface of the through portion 3h and the outer peripheral surface of the supply / discharge pipe 3p.
  • the assembly clearance can be absorbed by the clearance, and even if the laminated body 30 is thermally expanded or vibration is applied to the laminated body 30, the supply / exhaust pipe 3p is stopped against the through-hole 3h and breaks. This can be suppressed.
  • the cell frame 2 of this example shown in FIG. 6 includes a bipolar plate 21 and a frame body 22 in the same manner as the conventional cell frame 120 (FIG. 3).
  • the horizontal direction in FIG. 6 is the width direction of the frame body 22
  • the vertical direction is the length direction of the frame body 22
  • the depth direction is the thickness direction of the frame body 22.
  • the length is less than the width of the frame body 22.
  • Liquid supply manifolds 123 and 124 are disposed on the lower frame piece of the frame 22
  • drainage manifolds 125 and 126 are disposed on the upper frame piece of the frame 22. That is, in the cell frame 2 of FIG.
  • the direction from the lower side to the upper side in the drawing is the flow direction of the electrolyte, and the cell frame 2 has a length in a direction perpendicular to the flow direction rather than a length in the flow direction. Is a long horizontally long cell frame 2. Unlike this example, it is also possible to make the longitudinal cell frame 2 such that the thickness of the frame 22 ⁇ the width of the frame 22 ⁇ the length of the frame 22.
  • the frame body 22 of the cell frame 2 has a frame facing surface 20f (see the cross-hatching portion) that faces the frame body 22 of another cell frame 2 when the cell frames 2 are stacked.
  • the frame facing surface 20f is a portion of the cell frame 2 excluding the manifolds 123 to 126 and the slits 123s to 126s.
  • the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness of JIS B0601: 2001) of the frame facing surface 20f is set to 0.03 ⁇ m or more and 3.2 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra can be obtained by measuring 10 or more regions on the frame facing surface 20f with a commercially available measuring instrument and averaging the measurement results.
  • the surface roughness Ra of the frame facing surface 20f is 0.03 ⁇ m or more, an appropriate frictional force is generated between the frame facing surfaces 20f of the stacked cell frames 2.
  • the adjacent cell frames 2 are difficult to shift.
  • the surface roughness Ra of the frame facing surface 20f is 3.2 ⁇ m or less, it is difficult to form a large gap between the frame bodies 22 of the adjacent cell frames 2.
  • the cell stack 3 is manufactured using the cell frame 2 having the frame facing surface 20f having the surface roughness Ra of 0.03 ⁇ m or more and 3.2 ⁇ m or less, the cell solution 3 is circulated when the electrolyte is circulated inside the cell stack 3.
  • the electrolyte is difficult to leak from the stack 3.
  • the surface roughness Ra of the frame facing surface 20f is preferably 0.03 ⁇ m or more and 3.2 ⁇ m or less, and more preferably 0.05 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
  • FIGS. 7A to 7F are partial vertical sectional views of the cell stack 3 (cross-sectional views along the thickness direction of the frame body 22).
  • the thin region 22R is a region that gradually becomes thinner from the center of the frame body 22 toward the outer peripheral end 22E.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is not particularly limited as long as it gradually becomes thinner toward the outer peripheral end 22E.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is formed in an elongated isosceles trapezoidal shape. It is preferable that a joint portion (see a white arrow) between the thin region 22R and the flat portion is a curved surface (curved in a cross section).
  • the cross-sectional shape of the thin-walled region 22R in this example is a so-called pencil down shape in which the tip of an isosceles trapezoid is rounded.
  • the length L1 from the formation start position of the thin region 22R in the direction along the plane of the cell frame 2 to the outer peripheral end 22E extends the plane of the cell frame 2 from the outer peripheral end 22E in the thickness direction of the cell frame 2. It is longer than the length L2 to the virtual surface.
  • the length L1 is preferably, for example, 1 mm to 30 mm, and more preferably 5 mm to 10 mm.
  • the length L2 is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 2, and is preferably 0.1 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 1 mm or more and 1.5 mm or less. It is preferable.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is formed into a shape in which a rectangular corner portion (see dotted line) is chamfered.
  • the value of the chamfer radius R is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 2.
  • the chamfer radius R is preferably 0.1 mm to 2.5 mm, and more preferably 1.0 mm to 1.5 mm.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is formed in a shape in which a rectangular corner portion (see dotted line) is chamfered. It is preferable that a joint portion (see a white arrow) between the thin region 22R and the flat portion is a curved surface (curved in a cross section).
  • the value of the chamfer length C is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 2.
  • the chamfer length C is preferably 0.1 mm to 2.5 mm, and more preferably 1.0 mm to 1.5 mm.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is formed in a semicircular (that is, curved) shape. Also with this configuration, it is possible to prevent the joint portion of one adjacent cell frame 2 from damaging the other cell frame 2.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is configured only by a curve
  • the cross-sectional shape is not limited to a semicircular shape.
  • the cross-sectional shape may be a semi-elliptical shape, or may be a shape obtained by rounding the straight part of the isosceles trapezoid in FIG. 7A.
  • the formation width of the thin region 22R of the adjacent cell frame 2 may be different.
  • the thin region 22R of the left and right cell frames 2 has a flat isosceles trapezoidal shape
  • the thin region 22R of the middle cell frame 2 has an elongated isosceles trapezoidal shape, but is not limited to this combination.
  • FIG. 8 is a partial longitudinal sectional view of the cell stack 3.
  • the cell frame 2A (first cell frame) and the cell frame 2B (second cell frame) constitute a cell frame pair 4, and the cell frame 2B (first cell frame) and the cell frame 2C (second cell frame).
  • a cell frame pair 5 is composed of a frame).
  • the outer peripheral end 22E of the frame 22 of the first cell frame 2A in the cell frame pair 4 and the outer peripheral end 22E of the frame 22 of the second cell frame 2B are shifted by a length L3.
  • the outer peripheral end 22E of the frame 22 of the first cell frame 2B and the outer peripheral end 22E of the second cell frame 2C in the cell frame pair 5 are shifted by a length L4.
  • the shift amounts (lengths L3 and L4) in the different cell frame pairs 4 and 5 may be different.
  • the shift amount (length L3, L4) of the outer peripheral end 22E is 0.5 mm or more and 20 mm or less. If the deviation amount of the outer peripheral end 22E is 0.5 mm or more, the locally thickened portion in the frame 22 of the cell frame 2A (2B) and the locally increased portion in the frame 22 of the cell frame 2B (2C) The thickened portion is shifted in the plane direction of the cell frames 2A and 2B (2B and 2C). As a result, excessive stress is unlikely to act on the locally thickened portions of the frame bodies 22 of the cell frames 2A, 2B, and 2C at the time of tightening, and defects such as cracks are less likely to occur in the portions.
  • the displacement amount of the outer peripheral end portion 22E is 20 mm or less, the manifolds 123 to 126 (such as FIG. 4) of the adjacent cell frames 2A and 2B (2B and 2C) are displaced and the manifolds 123 to 126 are blocked. There is no.
  • the deviation amount of the outer peripheral end 22E is preferably 0.8 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 1.2 mm or more and 5 mm or less.
  • the outer peripheral ends 22E of the first cell frame and the second cell frame Is off. By doing so, it is possible to suppress an excessive stress from acting locally in all the cell frames provided in the cell stack 3. Unlike this example, in some cell frame pairs, even if the outer peripheral end 22E of the first cell frame and the second cell frame is shifted, it is possible to suppress the excessive stress from acting on the cell frame. . It is preferable that the maximum shift amount of all the cell frames provided in the cell stack 3 is 20 mm or less. The maximum shift amount is a shift amount between the cell frame at the lowest position and the cell frame at the highest position among all the cell frames.
  • the size of the frame provided in the first cell frame and the second cell frame are configured such that the locally thickened portion is shifted in the plane direction of the cell frame between the adjacent first cell frame and the second cell frame. You may vary the size of the frame body. If cell frames having different sizes of frames are stacked, the outer peripheral end of the frame provided in the first cell frame and the outer peripheral end of the frame provided in the second cell frame are viewed from the direction orthogonal to the stacking direction. The locally thickened part in the frame of the first cell frame and the locally thickened part in the frame of the second cell frame deviate in the plane direction of the cell frame.
  • FIG. 9 is a partial vertical cross-sectional view of the cell stack 3 of the fifth embodiment.
  • the cross-sectional shape of the thin region 22R is a pencil-down shape, but it may be an R-chamfered shape or a C-chamfered shape.
  • Example 1 A conventional cell stack (test body A) and the cell stack 3 (test body B) of Embodiment 1 shown in FIGS.
  • the supply / discharge pipe provided on the end supply / discharge plate extends in a direction perpendicular to the stacking direction of the cell frames, and the flow of the electrolyte formed inside the end supply / discharge plate is It is a cell stack having a bent portion where the road is bent at a right angle.
  • the number of stacked cell frames 120 of each test specimen was 40.
  • the electrolyte solution was circulated through each test specimen at 360 liters / minute.
  • the circulation pressure of the specimen A was 20% or more larger than the circulation pressure of the specimen B. That is, in comparison with the conventional cell stack (test body A) in which a bent portion is formed in the flow path inside the end supply / discharge plate, the flow path inside the end supply / discharge plate 31 is composed of only a straight portion. It was found that the pressure loss of the electrolyte solution in the cell stack of Form 1 (test body B) was small.
  • the conventional cell stack of the test body A when the number of stacked cell frames 120 is increased, a considerable stress is expected to act on the cell frame 120 and the end supply / discharge plate 210.
  • the stress acting on the cell frame 120 and the end supply / discharge plate 31 is much smaller than that of the conventional cell stack of the test body A. It is considered to be.
  • the number of stacked cell frames 2 is increased from the current level, and the electrolyte is circulated at a higher pressure than the current level.
  • the increase in the flow pressure of the electrolyte can be made smaller than that of the conventional cell stack of the test body A, so that damage to the cell frame 120 and the end supply / discharge plate 31 is suppressed. Or leakage of the electrolyte from the cell stack 3 may be suppressed.
  • Test Example 2 In Test Example 2, a plurality of test bodies K to P in which the flow path cross-sectional area of the supply / discharge pipe 3p in the cell stack 3 of Embodiment 1 shown in FIGS. The electrolytic solution was circulated under the same conditions as those described above.
  • the inner shape of the supply / discharge pipe 3p is circular.
  • the inner shapes of the supply / discharge pipe 3p, the flow path 3f, and the manifold are the same, and the cross-sectional areas of the flow paths are also the same.
  • the flow path cross-sectional area of each specimen is as follows.
  • the circulation pressure of the electrolyte solution decreased in the order of the specimens K, L, M, N, O, and P. That is, the circulation pressure of the test body P is minimized.
  • gas accumulation did not occur in the electrolyte flow path, but in the test bodies O and P.
  • the gas pool of the test body O is not so large as to cause the pulsation of the electrolytic solution, but the gas pool of the test body P is large and may cause the pulsation of the electrolytic solution.
  • Test Example 3 the effect of the difference in surface roughness of the frame facing surface 20f of the cell frame 2 shown in FIG. 6 on the leakage of the electrolyte in the cell stack 3 was examined. Prepare five cell stacks (test bodies Q to U) with different surface roughness of the frame facing surface 20f, circulate the electrolyte inside each cell stack, and check whether the electrolyte leaks outside the cell stack Tested.
  • the schematic configuration of the test bodies Q to U is as follows.
  • Test Example 4 a cell stack (test body W) is prepared in which the deviation amount of the outer peripheral end 22E of all cell frame pairs 4 and 5 provided in the cell stack 3 (FIG. 8) is about 0.5 mm to 3.0 mm. did.
  • a cell stack (specimen X) in which the deviation amount of the outer peripheral end 22E in all the cell frame pairs 4 and 5 provided in the cell stack 3 is around 0.3 mm was prepared. Then, the tightening force of the tightening mechanism 33 of the cell stack 3 was gradually increased.
  • the cell stack according to the embodiment can be suitably used for the construction of a fluid flow storage battery such as an RF battery.
  • the RF battery including the cell stack according to the embodiment stabilizes the fluctuation of the power generation output, stores electricity when surplus generated power, leveles the load, etc., for power generation of new energy such as solar power generation and wind power generation. It can be used as an intended storage battery.
  • the RF battery including the cell stack according to the embodiment can be used as a large-capacity storage battery for the purpose of instantaneous voltage drop / power failure countermeasures and load leveling, which is provided in a general power plant.
  • RF battery (redox flow battery) 2, 2A, 2B, 2C, 120 Cell frame 21, 121 Bipolar plate 22, 122 Frame 22E Outer peripheral edge 22R Thin wall region 20f Frame facing surface 123, 124 Supply manifold 125, 126 Drain manifold 123s, 124s Inlet Slit 125s, 126s Exit slit 127 Annular seal member 3 Cell stack 30 Laminated body 31 End supply / discharge plate 3f Flow path 3p Supply / discharge tube 32 End plate 3h Through-hole 33 Tightening mechanism 4, 5 Cell frame pair 100 Cell 101 Diaphragm 102 Positive electrode cell 103 Negative electrode cell 100P Positive electrode circulation mechanism 100N Negative electrode circulation mechanism 104 Positive electrode 105 Negative electrode 106 Positive electrolyte tank 107 Negative electrolyte tank 108, 109, 110, 111 Conduit 112, 113 Pump

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Abstract

双極板の外周を枠体で支持した複数のセルフレームを積層した積層体と、前記積層体をその積層方向の両側から挟み込む一対の端部給排板と、を備え、前記端部給排板は、前記積層体の内部に電解液を流通させる複数の給排管を備えるセルスタックであって、前記セルフレームの積層数が４０以上で、前記給排管が、前記積層方向に沿った方向に延びるセルスタック。

Description

セルスタック、及びレドックスフロー電池
　本発明は、セルスタック、及びレドックスフロー電池に関するものである。
　特許文献１～４には、セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極、及びセルフレームを複数積層し、その積層体を端部給排板で挟み込んだセルスタック、及びそのセルスタックを用いたレドックスフロー電池が記載されている。セルフレームは、正極電極と負極電極との間に挟まれる双極板と、この双極板を外周から支持する枠体とを備える。この構成では、隣接する各セルフレームの双極板の間に一つのセルが形成される。
　特許文献１～４の従来のセルスタックでは、セルフレームと共に積層される給排板に設けられる給排管からセル内に電解液を給排している（例えば特許文献１の図１８参照）。その給排管は、セルフレームの積層方向と直交する方向に延びている。つまり、従来のセルスタックでは、セルフレームの積層方向に直交する方向から電解液の給排を行っている。
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
　本開示のセルスタックは、
　双極板の外周を枠体で支持した複数のセルフレームを含む積層体と、
　前記積層体をその積層方向の両側から挟み込む一対の端部給排板と、を備え、
　前記端部給排板は、前記積層体の内部に電解液を流通させる複数の給排管を備えるセルスタックであって、
　前記セルフレームの積層数が４０以上で、
　前記給排管が、前記積層方向に沿った方向に延びる。
　本開示のレドックスフロー電池は、
　本開示のセルスタックを有する。
レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。 レドックスフロー電池の概略構成図である。 レドックスフロー電池のセル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斜視図である。 実施形態１に係るセルスタックの概略側面図である。 実施形態２に係るセルスタックに使用されるセルフレームの平面図である。 実施形態３に係るセルスタックの部分縦断面図である。 図７Ａとは異なるセルスタックの部分縦断面図である。 図７Ａ、図７Ｂとは異なるセルスタックの部分縦断面図である。 図７Ａ～図７Ｃとは異なるセルスタックの部分縦断面図である。 図７Ａ～図７Ｄとは異なるセルスタックの部分縦断面図である。 図７Ａ～図７Ｅとは異なるセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態４に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態５に係るセルスタックの部分縦断面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　近年、風力や太陽光などの自然エネルギーを利用して得られる電力を蓄電するレドックスフロー電池が注目されており、レドックスフロー電池の高出力化や大容量化が求められている。レドックスフロー電池の高出力化を図るには、セルの積層数、即ちセルフレームの積層数を多くすれば良いが、そうすると積層体の内部に電解液を循環させ難くなる。特に、特許文献１～４の従来のセルスタック（例えば特許文献１の図１８参照）では、セルに電解液を流通させる給排管がセルフレームの積層方向と直交する方向に延びているため、給排板内で電解液の流路が屈曲している。そのため、給排板内の流路の屈曲部における電解液の圧力損失が大きく、圧力損失を考慮して電解液の流通圧力を上げると、給排板が損傷するなどの不具合が生じる恐れがある。
　本開示は、セルフレームの積層数が多くなっても、積層体内に電解液を循環させ易いセルスタック、及びレドックスフロー電池を提供することを目的の一つとする。
［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
＜１＞実施形態に係るセルスタックは、
　双極板の外周を枠体で支持した複数のセルフレームを含む積層体と、
　前記積層体をその積層方向の両側から挟み込む一対の端部給排板と、を備え、
　前記端部給排板は、前記積層体の内部に電解液を流通させる複数の給排管を備えるセルスタックであって、
　前記セルフレームの積層数が４０以上で、
　前記給排管が、前記積層方向に沿った方向に延びる。
　給排管を積層方向に沿った方向に延ばすことで、端部給排板内の電解液の流路を積層方向に沿った方向にでき、当該流路の圧力損失を低減できる。そのため、レドックスフロー電池の高出力化を目的にセルフレームの積層数を多くしてセルスタック内部の流量が増加しても、セルスタック内部の流路の圧力損失の低減が可能で、セルスタック内に電解液を循環させ易い。その結果、電解液の流通圧力が大きくなり過ぎて端部給排板が損傷することを抑制できる。また、電解液の循環ポンプの出力の上昇を抑えることができるので、レドックスフロー電池の運転に係る消費電力の上昇を抑制できる。
＜２＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　一対の前記端部給排板を、前記積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレートと、
　一対の前記エンドプレートを締め付ける締付機構と、を備え、
　前記エンドプレートは、その厚み方向に貫通する貫通部を備え、
　前記給排管が、前記貫通部に配置されて前記積層方向に延びる形態を挙げることができる。
　一対のエンドプレートで端部給排板と共に積層体を締め付ける構成であれば、セルフレームの積層数が多く、積層体への電解液の流通圧力が高くても積層体から電解液が漏れ難い。また、エンドプレートに貫通部を設ける構成によれば、一対の端部給排板の更に外側にエンドプレートが配置される構成であっても、給排管を積層方向に伸ばすことができる。
＜３＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記給排管の流路断面積が１３０ｍｍ２以上５０００ｍｍ２以下である形態を挙げることができる。
　給排管の流路断面積が１３０ｍｍ２以上であれば、給排管における電解液の圧力損失を十分に低減できる。ここで、給排管の流路断面積を大きくするほど給排管における電解液の圧力損失を低減できるものの、給排管内部の電解液の流速が遅くなるためセルスタック内の電解液の流通経路内にガスが溜まり易くなる。流通経路にガスがたまると、電解液の流通が脈動し、レドックスフロー電池の出力が不安定になる恐れがある。これに対して、給排管の流路断面積が５０００ｍｍ２以下であれば、給排管の内部にガスが溜まることを抑制し易い。
＜４＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記セルフレームの前記枠体は、前記積層方向に隣接する他のセルフレームの枠体に対向するフレーム対向面を備え、
　前記フレーム対向面の表面粗さＲａが０．０３μｍ以上３．２μｍ以下である形態を挙げることができる。
　積層するセルフレームの枠体の表面（フレーム対向面）が滑らか過ぎると、セルスタックを設置場所に運搬する際の振動や衝撃、セルスタックの内部に電解液を循環させたときの電解液の内圧などによって、隣接するセルフレームが大きくズレる恐れがある。隣接するセルフレームが大きくズレると、セルスタック内を循環する電解液が外部に漏れるといった不具合が生じる恐れがある。一方、積層するセルフレームの枠体の表面が粗すぎると、枠体の間に大きな隙間ができ易く、セルスタック内を循環する電解液が外部に漏れるといった不具合が生じる恐れがある。
　上述の問題に対して、フレーム対向面の表面粗さＲａが０．０３μｍ以上であれば、セルスタックを運搬するときや、セルスタックの内部に電解液を循環させたときに、隣接するセルフレームがズレ難くなる。また、フレーム対向面の表面粗さＲａが３．２μｍ以下であれば、隣接するセルフレームの枠体の間に大きな隙間ができ難い。そのため、上記構成を備えるセルスタックであれば、その内部に電解液を循環させたときに、電解液が外部に漏れ難い。ここで、本明細書におけるＲａは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２００１年）に規定される算術平均粗さである。
＜５＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記枠体は、外周端部を含む所定幅の外周部を有し、
　前記外周部は、前記枠体の中心側から前記外周端部側に向うに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を備える形態を挙げることができる。
　従来のセルフレームの枠体では、外周部の厚み方向に沿った断面形状は矩形であった。そのため、複数のセルフレームを積層するとき、及び積層した複数のセルフレームを締め付けるときなど、隣接する一方のセルフレームに備わる枠体の外周端部に形成される角部が、他方のセルフレームの枠体を損傷する場合がある。セルスタックのセルフレームは、金型内に樹脂を射出する射出成形で製造されることが多いため、上記角部による損傷によって割れる恐れもある。
　上述の問題に対して、上記＜５＞の枠体であれば、複数のセルフレームを積層したときや、積層したセルフレームを締め付けたときに、隣接する一方のセルフレームの角部が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを抑制できる。その結果、セルフレームの枠体の損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。ここで、外周部の全周に亘って薄肉領域が形成されていても良いし、一部に薄肉領域が形成されていても良い。
＜６＞上記＜５＞に示すセルスタックの一形態として、
　前記枠体の厚み方向に沿った切断面において、前記薄肉領域の断面形状は、ペンシルダウン形状、Ｒ面取りされた形状、Ｃ面取りされた形状のいずれかを有する形態を挙げることができる。
　上記断面形状とすることで、積層した複数のセルフレームの各枠体に損傷が生じることを抑制できる。
＜７＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記枠体は、前記枠体の軸方向に沿った厚みと、前記軸方向に直交して互いに直角方向に延びる長さ及び幅を有し、
　前記厚みは、前記長さよりも短く、前記幅よりも短い形態を挙げることができる。
　上記＜７＞では、枠体の長さ、幅、厚さのうち、厚みが最も短い。枠体の厚みが小さいことで、枠体を備えるセルフレームを積層したときに、セルスタックが過度に長くなることを抑制できる。ここで、枠体の長さ方向、幅方向、厚さ方向の定義に基づけば、上記＜５＞における外周端部は、枠体を厚さ方向から平面視したときの外周輪郭線を形成する部分である。
＜８＞上記＜７＞に示すセルスタックの一形態として、
　前記枠体の前記長さは、前記枠体の前記幅よりも長い形態を挙げることができる。
　上記構成では、枠体の厚さ＜枠体の幅＜枠体の長さとなる。セルスタックの設置スペースの形状によっては、セルスタックの設置が容易になる。
＜９＞上記＜７＞に示すセルスタックの一形態として、
　前記枠体の前記長さは、前記枠体の前記幅よりも短い形態を挙げることができる。
　上記構成では、枠体の厚さ＜枠体の長さ＜枠体の幅となる。セルスタックの設置スペースの形状によっては、セルスタックの設置が容易になる。
＜１０＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記枠体の前記厚みは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のセルスタック。
　枠体の厚みを上記範囲とすることで、枠体の剛性を確保することができる。
＜１１＞実施形態に係るセルスタックの一形態として、
　前記積層方向に隣接する一対の前記セルフレームをそれぞれ第一セルフレームと第二セルフレームとし、前記第一セルフレームと前記第二セルフレームとの組み合わせをセルフレーム対としたとき、
　前記セルフレーム対において、
　前記第一セルフレームに備わる前記枠体の前記外周端部は、前記第二セルフレームに備わる前記枠体の前記外周端部に対して、前記積層方向と交差する方向に０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下ずれている形態を挙げることができる。
　セルフレームに備わる枠体は、金型内に樹脂を射出する射出成形で製造されることが多い。しかし、射出成形で製造される枠体の外周端部近傍の位置には、局所的に厚くなった部分ができ易い。その局所的に厚くなった部分は、意図して厚くした部分ではなく、射出成形の特性上、厚くなってしまう部分であり、枠体における同じような位置にでき易い。そのため、複数のセルフレームを積層して締め付けたときに、各枠体の局所的に厚くなった部分が重なってしまい、その厚くなった部分に応力が集中して、セルフレームの枠体が損傷する恐れがある。
　上記問題に対して、上記＜１１＞の構成によれば、枠体の割れなどの損傷を抑制できる。第一セルフレームの外周端部と第二セルフレームの外周端部とがずれるように両セルフレームを重ねることで、第一セルフレームの枠体における局所的に厚くなった部分と、第二セルフレームの枠体における局所的に厚くなった部分とが、セルフレームの平面方向にずれるからである。
＜１２＞実施形態に係るレドックスフロー電池は、
　上記＜１＞から＜１１＞のいずれかのセルスタックを有する。
　レドックスフロー電池のセルスタックとして、実施形態に係るセルスタックを採用することで、レドックスフロー電池の高出力化を図り易い。実施形態に係るセルスタックは、セルフレームの積層数を多くしても、セルスタック内に電解液を流通させ易いので、当該積層数を多くしてレドックスフロー電池を高出力化できるからである。
［本願発明の実施形態の詳細］
　以下、レドックスフロー電池の構成部材である本開示の枠体、セルフレーム、及びセルスタックの実施形態を説明する。なお、本願発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
＜実施形態１＞
　実施形態のセルスタックの説明に先立ち、レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池）の基本構成を図１～図３に基づいて説明する。その後、実施形態のセルスタックの詳細な説明を行う。
　≪ＲＦ電池≫
　ＲＦ電池は、電解液循環型の蓄電池の一つであって、太陽光発電や風力発電といった新エネルギーの蓄電などに利用されている。このＲＦ電池１の動作原理を図１に示す。ＲＦ電池１は、正極用電解液に含まれる活物質イオンの酸化還元電位と、負極用電解液に含まれる活物質イオンの酸化還元電位との差を利用して充放電を行う電池である。ＲＦ電池１は、水素イオンを透過させる隔膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離されたセル１００を備える。
　正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、かつ正極用電解液を貯留する正極電解液用タンク１０６が導管１０８，１１０を介して接続されている。導管１０８にはポンプ１１２が設けられており、これら部材１０６，１０８，１１０，１１２によって正極用電解液を循環させる正極用循環機構１００Ｐが構成されている。同様に、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、かつ負極用電解液を貯留する負極電解液用タンク１０７が導管１０９，１１１を介して接続されている。導管１０９にはポンプ１１３が設けられており、これらの部材１０７，１０９，１１１，１１３によって負極用電解液を循環させる負極用循環機構１００Ｎが構成されている。各タンク１０６，１０７に貯留される電解液は、充放電の際にポンプ１１２，１１３によりセル１０２，１０３内に循環される。充放電を行なわない場合、ポンプ１１２，１１３は停止され、電解液は循環されない。
　上記セル１００は通常、図３に示すようにセルフレーム１２０、正極電極１０４、隔膜１０１、及び負極電極１０５を複数積層したセルスタックの形態で用いられる。セルスタックについては後述する。
　セルフレーム１２０は、貫通窓を有する枠体１２２と、貫通窓を塞ぐ双極板１２１と、を有している。つまり、枠体１２２は、双極板１２１をその外周側から支持している。このようなセルフレーム１２０は、例えば、双極板１２１の外周部に一体に枠体１２２を成形することで作製することができる（図２も合わせて参照）。また、貫通窓の外周近傍を薄肉に形成した枠体１２２と、枠体１２２とは別に作製した双極板１２１とを用意し、枠体１２２の薄肉部に双極板１２１の外周部を嵌めこむことで、セルフレーム１２０を作製することもできる。この場合、双極板１２１は枠体１２２に重ねられているだけでも良いし、接着されていても良い。このセルフレーム１２０の双極板１２１の一面側には正極電極１０４が接触するように配置され、双極板１２１の他面側には負極電極１０５が接触するように配置される。この構成では、隣接する各セルフレーム１２０に嵌め込まれた双極板１２１の間に一つのセル１００が形成されることになる。
　セル１００への電解液の流通は、セルフレーム１２０に形成される給液用マニホールド１２３，１２４、及び排液用マニホールド１２５，１２６により行われる。正極用電解液は、給液用マニホールド１２３からセルフレーム１２０の一面側（紙面表側）に形成される入口スリット１２３ｓを介して正極電極１０４に供給され、セルフレーム１２０の上部に形成される出口スリット１２５ｓを介して排液用マニホールド１２５に排出される。同様に、負極用電解液は、給液用マニホールド１２４からセルフレーム１２０の他面側（紙面裏側）に形成される入口スリット１２４ｓを介して負極電極１０５に供給され、セルフレーム１２０の上部に形成される出口スリット１２６ｓを介して排液用マニホールド１２６に排出される。各セルフレーム１２０間には、Ｏリングや平パッキンなどの環状シール部材１２７が配置され、セルフレーム１２０間からの電解液の漏れが抑制されている。
　≪実施形態のセルスタック≫
　以上説明したＲＦ電池１の基本構成を踏まえて、実施形態に係るセルスタック３を図４，５に基づいて説明する。
　図４，５のセルスタック３は、セルフレーム１２０を複数積層した積層体３０と、積層体３０をその積層方向の両側から挟み込む一対の端部給排板３１，３１と、を備える。更にこのセルスタック３は、一対の端部給排板３１を積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレート３２，３２と、両エンドプレート３２，３２を締め付ける複数の締付機構３３と、を備える。
　本例のセルスタック３におけるセルフレーム１２０の積層数は４０以上である。セルフレーム１２０の積層数を多くする、即ちセル１００（図３）が直列接続される数を多くするほど、ＲＦ電池１の高出力化を図ることができる。その観点から、セルフレーム１２０の積層数は７５以上とすることが好ましく、１００以上とすることがより好ましい。ここで、セルフレーム１２０の厚さ、即ち枠体１２２の軸方向の寸法である厚さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが一般的である。枠体１２２の厚さは、５ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることができる。セルフレーム１２０の積層数が多くなるほど、セルフレーム１２０の積層方向におけるセルスタック３の長さも長くなる。
　ここで、セルフレーム１２０の積層数を多くした場合、電解液の流通圧力を高くして、積層体３０の内部に電解液を行き渡らせる必要がある。しかし、流通圧力を高くし過ぎると、セルフレーム１２０や端部給排板３１が破損したり、隣接するセルフレーム１２０間から電解液が漏れたりする恐れがある。特に、特許文献１～４などに記載されるセルスタックでは、端部給排板に設けられる給排管が積層方向に直交する方向に延びているため、上述したような問題が生じ易い。給排管が積層方向に直交する構成では、端部給排管内の内部で電解液の流路が屈曲しており、その屈曲部での圧力損失が高いため電解液の流通圧力を高くしなければならないからである。このような問題点に鑑み、本例のセルスタック３では、図４，５の紙面右側の端部給排板３１に備わる給排管３ｐを、積層体３０の積層方向に沿った方向に延びる給排管３ｐとしている。
　給排管３ｐを積層方向に沿った方向に延ばすことで、図５に示すように端部給排板３１内の電解液の流路３ｆを積層方向に沿った真っ直ぐな流路とすることができる。各流路３ｆはそれぞれ、図３のマニホールド１２３，１２４，１２５，１２６に直線状に繋がっている。例えば、図４の右下の給排管３ｐは、図３の給液用マニホールド１２３に繋がっており、図４の左上の給排管３ｐは、図３の排液用マニホールド１２５に繋がっている。右下の給排管３ｐから電解液を導入すれば、その電解液は、積層されたセルフレーム１２０の各給液用マニホールド１２３が連結してできたフレーム内流路に行き渡る。フレーム内流路の先端（図５の左端）は、流路３ｆを有さない左側の端部給排板３１で封止されている。そのため、図５のフレーム内流路の電解液は、各セルフレーム１２０のセル１００（図３）に行きわたる。図３のセル１００から排出された電解液は、複数の排液用マニホールド１２５（図５の上側の点線参照）が連結してできた別のフレーム内流路に集まり、図４の左上の給排管３ｐを介して電解液タンクに戻る。
　上述したように流路３ｆに屈曲部がないことで流路３ｆにおける電解液の圧力損失を低減でき、その分だけ電解液の流通圧力の上昇を抑制できる。流通圧力が高くなり過ぎることを抑制することで、流通圧力によってセルフレーム１２０や端部給排板３１が損傷することを抑制できるし、隣接するセルフレーム１２０間から電解液が漏れることを抑制できる。また、本例の構成によれば、電解液の流通圧力の上昇を抑えることができることから、積層体３０の中間部分に配置される中間給排板を省略することができる。もちろん、中間給排板を設ける構成が排除されるわけではなく、本例の積層体３０の中間部に中間給排板を設けても構わない。その場合、中間給排板に設けられる給排管は、積層方向と直交する方向に延びることになる。
　給排管３ｐの内形（給排管３ｐの横断面形状）は特に限定されず、例えば円形や楕円形、長丸穴形状、矩形、多角形などとすることができる。給排管３ｐにおける電解液の圧力損失の上昇を抑制する観点からすれば、上記内形は円形とすることが好ましい。また、圧力損失の低減の観点から、給排管３ｐの内形と、その給排管３ｐに繋がる端部給排板３１の流路３ｆの内形と、その流路３ｆに繋がるマニホールドの内形とは、同一形状とすることが好ましい。
　給排管３ｐの流路断面積が小さ過ぎると電解液の圧力損失が高くなり、電解液の流通圧力を高くしなければならない。一方、給排管３ｐの流路断面積が大き過ぎると給排管３ｐや流路３ｆを含む電解液の流通経路内にガスが溜まり易く、電解液の脈動が発生する恐れがある。この観点から、給排管３ｐの流路断面積は１３０ｍｍ２以上５０００ｍｍ２以下とすることが好ましく、２００ｍｍ２以上３６００ｍｍ２以下とすることがより好ましく、３００ｍｍ２以上２１００ｍｍ２以下とすることが更に好ましい。また、圧力損失の低減の観点から、給排管３ｐの流路断面積と、その給排管３ｐに繋がる流路３ｆの流路断面積と、その流路３ｆに繋がるマニホールドの流路断面積とは、同じとすることが好ましい。
　本例では、端部給排板３１の更に外側にエンドプレート３２が配置されている。上述した給排管３ｐを屈曲させることなく、積層方向に沿った方向に真っ直ぐに延ばすため、エンドプレート３２に給排管３ｐを貫通させる必要がある。本例では、エンドプレート３２における給排管３ｐに対応する部分に貫通部３ｈを設けて、給排管３ｐを積層方向に延ばしている。
　貫通部３ｈは、図４，５に示すような貫通孔であっても良いし、エンドプレート３２の外周端部を切り欠いた切欠きであっても良い。貫通部３ｈを貫通孔とすることでエンドプレート３２の強度を確保し易い。
　貫通部３ｈの内周面と給排管３ｐの外周面との間にはクリアランスが形成されていることが好ましい。上記クリアランスがあることで組立誤差を吸収することができ、積層体３０が熱膨張したり積層体３０に振動が加わったりしても、給排管３ｐが貫通部３ｈに当て止めされて折損することを抑制できる。
＜実施形態２＞
　実施形態２では、セルフレーム２の枠体２２の表面粗さを所定値としたセルスタックを図６に基づいて説明する。
　図６に示す本例のセルフレーム２は、従来のセルフレーム１２０（図３）と同様に双極板２１と枠体２２とを備える。この例では、図６の紙面左右方向が枠体２２の幅方向、上下方向が枠体２２の長さ方向、奥行き方向が枠体２２の厚み方向であり、枠体２２の厚み＜枠体２２の長さ＜枠体２２の幅となっている。枠体２２の紙面下側の枠片には給液用マニホールド１２３，１２４が、紙面上側の枠片には排液用マニホールド１２５，１２６が配置されている。つまり、図６のセルフレーム２では、紙面下側から上側に向う方向が電解液の流通方向であって、当該セルフレーム２は、流通方向の長さよりも、流通方向に直交する方向の長さが長い横長のセルフレーム２である。本例とは異なり、枠体２２の厚み＜枠体２２の幅＜枠体２２の長さとなった縦長のセルフレーム２とすることもできる。
　セルフレーム２の枠体２２は、セルフレーム２を積層したときに他のセルフレーム２の枠体２２に対向するフレーム対向面２０ｆ（クロスハッチング部分を参照）を有している。フレーム対向面２０ｆは、セルフレーム２におけるマニホールド１２３～１２６、スリット１２３ｓ～１２６ｓを除く部分である。本例では、セルスタック３からの電解液の漏洩対策として、そのフレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１の算術平均粗さ）を０．０３μｍ以上３．２μｍ以下としている。表面粗さＲａは、フレーム対向面２０ｆにおける１０箇所以上の領域を市販の測定器で測定し、それらの測定結果を平均することで求めることができる。
　フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａが０．０３μｍ以上であれば、積層したセルフレーム２のフレーム対向面２０ｆの間に適度な摩擦力が発生する。その結果、セルスタック３（図４，５）を運搬するときや、セルスタック３の内部に電解液を循環させたときに、隣接するセルフレーム２がズレ難くなる。また、フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａが３．２μｍ以下であれば、隣接するセルフレーム２の枠体２２間に大きな隙間ができ難い。そのため、表面粗さＲａ０．０３μｍ以上３．２μｍ以下のフレーム対向面２０ｆを備えるセルフレーム２を用いてセルスタック３を製造すれば、セルスタック３の内部に電解液を循環させたときに、セルスタック３から電解液が漏れ難くなる。フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａは０．０３μｍ以上３．２μｍ以下とすることが好ましく、更に０．０５μｍ以上１．５μｍ以下とすることが好ましい。
＜実施形態３＞
　実施形態３では、枠体２２の外周端部２２Ｅを含む所定幅の外周部に薄肉領域２２Ｒを形成したセルフレーム２を備えるセルスタック３を図７Ａ～図７Ｆに基づいて説明する。図７Ａ～図７Ｆは、セルスタック３の部分縦断面図（枠体２２の厚み方向に沿った断面図）である。
　図７Ａ～７Ｆに示すように、薄肉領域２２Ｒは、枠体２２の中心から外周端部２２Ｅに向うに従って徐々に薄肉となる領域である。枠体２２に薄肉領域２２Ｒを設けることで、複数のセルフレーム２を積層したときや、積層したセルフレーム２を締め付けたときに、隣接する一方のセルフレーム２に備わる枠体２２の外周端部２２Ｅの角部が、他方のセルフレーム２の枠体２２に接触して他方のセルフレーム２が損傷することを抑制できる。その結果、セルフレーム２の枠体２２の損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム２間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。
　薄肉領域２２Ｒの断面形状は、外周端部２２Ｅに向うに従って徐々に薄肉になる形状であれば特に限定されない。図７Ａでは、薄肉領域２２Ｒの断面形状が細長い等脚台形状に形成されている。薄肉領域２２Ｒと平面部との繋ぎ目部分（白抜き矢印参照）を曲面（断面においては曲線）とすることが好ましい。本例の薄肉領域２２Ｒの断面形状は、等脚台形の先端が丸み付けられた形状、いわゆるペンシルダウン形状である。そのため、セルフレーム２の平面に沿った方向における薄肉領域２２Ｒの形成開始位置から外周端部２２Ｅまでの長さＬ１は、セルフレーム２の厚み方向における外周端部２２Ｅからセルフレーム２の平面を延長した仮想面までの長さＬ２よりも長くなっている。長さＬ１は、例えば１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましく、更に５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、長さＬ２は、セルフレーム２の厚さの１／２以下であれば特に限定されず、例えば０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、更に１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　図７Ｂに示す例では、薄肉領域２２Ｒの断面形状が、矩形の角部（点線参照）がＲ面取りされた形状に形成されている。面取り半径Ｒの値は、セルフレーム２の厚さの１／２以下であれば特に限定されない。例えば、面取り半径Ｒは、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、更に１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　図７Ｃに示す例では、薄肉領域２２Ｒの断面形状が、矩形の角部（点線参照）がＣ面取りされた形状に形成されている。薄肉領域２２Ｒと平面部との繋ぎ目部分（白抜き矢印参照）を曲面（断面においては曲線）とすることが好ましい。面取り長さＣの値は、セルフレーム２の厚さの１／２以下であれば特に限定されない。例えば、面取り長さＣは、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、更に１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　図７Ｄに示す例では、薄肉領域２２Ｒの断面形状が半円形（即ち曲線）形状に形成されている。この構成によっても、隣接する一方のセルフレーム２の繋ぎ目部分が、他方のセルフレーム２を損傷することを抑制できる。
　ここで、薄肉領域２２Ｒの断面形状が曲線のみで構成されていれば、その断面形状は半円形に限定されるわけではない。例えば、当該断面形状は、半楕円形であっても良いし、図７Ａの等脚台形の直線部分を丸めたような形状であっても良い。
　図７Ｅに示す例では、セルフレーム２の枠体２２の外周部のうち、一面側のみが厚み方向に傾斜することで薄肉領域２２Ｒが形成されている。そのため、薄肉領域２２Ｒの断面形状は、直角台形状に形成されている。この構成によっても、隣接するセルフレーム２の損傷を抑制することができる。
　図７Ｆに示すように、隣接するセルフレーム２の薄肉領域２２Ｒの形成幅が異なっていても良い。本例では、左右のセルフレーム２の薄肉領域２２Ｒが扁平な等脚台形状、真ん中のセルフレーム２の薄肉領域２２Ｒが細長い等脚台形状であるが、この組合せに限定されるわけではない。
＜実施形態４＞
　実施形態４では、隣接するセルフレーム２Ａ，２Ｂ（２Ｂ，２Ｃ）の外周端部２２Ｅをずらしたセルスタック３を図８に基づいて説明する。図８は、セルスタック３の部分縦断面図である。
　図８では、セルフレーム２Ａ（第一セルフレーム）とセルフレーム２Ｂ（第二セルフレーム）とでセルフレーム対４が構成され、セルフレーム２Ｂ（第一セルフレーム）とセルフレーム２Ｃ（第二セルフレーム）とでセルフレーム対５が構成されている。図８に示すように、セルフレーム対４における第一セルフレーム２Ａの枠体２２における外周端部２２Ｅと、第二セルフレーム２Ｂの枠体２２における外周端部２２Ｅとが、長さＬ３だけずれている。また、セルフレーム対５における第一セルフレーム２Ｂの枠体２２の外周端部２２Ｅと、第二セルフレーム２Ｃの外周端部２２Ｅとが、長さＬ４だけずれている。このように、異なるセルフレーム対４，５におけるずれ量（長さＬ３，Ｌ４）は異なっていても良い。
　外周端部２２Ｅのずれ量（長さＬ３，Ｌ４）は、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とする。外周端部２２Ｅのずれ量が０．５ｍｍ以上であれば、セルフレーム２Ａ（２Ｂ）の枠体２２における局所的に厚くなった部分と、セルフレーム２Ｂ（２Ｃ）の枠体２２における局所的に厚くなった部分とが、セルフレーム２Ａ，２Ｂ（２Ｂ，２Ｃ）の平面方向にずれる。その結果、締め付け時に各セルフレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃの枠体２２における局所的に厚くなった部分に過大な応力が作用し難くなり、当該部分に割れなどの不具合が生じ難くなる。一方、外周端部２２Ｅのずれ量が２０ｍｍ以下であれば、隣接するセルフレーム２Ａ，２Ｂ（２Ｂ，２Ｃ）のマニホールド１２３～１２６（図４など）がずれて、マニホールド１２３～１２６が閉塞することがない。上記外周端部２２Ｅのずれ量は、０．８ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましく、更には１．２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
　図８では、二つのセルフレーム対４，５についてのみ説明を行なったが、本例では、セルスタック３に備わる全てのセルフレーム対において、第一セルフレームと第二セルフレームの外周端部２２Ｅがずれている。そうすることで、セルスタック３に備わる全てのセルフレームにおいて局所的に過剰な応力が作用することを抑制できる。本例と異なり、一部のセルフレーム対において、第一セルフレームと第二セルフレームの外周端部２２Ｅがずれている構成であっても、セルフレームに過剰な応力が作用することを抑制できる。なお、セルスタック３に備わる全てのセルフレームの最大ずれ量を２０ｍｍ以下とすることが好ましい。最大ずれ量とは、全てのセルフレームのうち、最も低い位置にあるセルフレームと最も高い位置にあるセルフレームとのずれ量のことである。
　≪その他≫
　図８に示す例では、隣接する二つのセルフレームが、セルスタックを設置する設置面を基準にして上下方向（鉛直方向に沿った長さ方向）にずれた状態を説明したが、左右方向（幅方向）にずれた状態としても良い。また、隣接する二つのセルフレームが、設置面を基準にして上下方向と左右方向の両方にずれた状態としても構わない。この場合、上下方向のずれ量と左右方向のずれ量はそれぞれ、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とする。
　その他、隣接する第一セルフレームと第二セルフレームとで、局所的に厚くなった部分をセルフレームの平面方向にずらす構成として、第一セルフレームに備わる枠体の大きさと、第二セルフレームに備わる枠体の大きさとを異ならせても構わない。大きさの異なる枠体を備えるセルフレームを重ねれば、積層方向に直交する方向から見た第一セルフレームに備わる枠体の外周端部と、第二セルフレームに備わる枠体の外周端部とがずれるし、第一セルフレームの枠体における局所的に厚くなった部分と、第二セルフレームの枠体における局所的に厚くなった部分とがセルフレームの平面方向にずれる。
＜実施形態５＞
　実施形態５では、実施形態３の構成と実施形態４の構成を組み合わせたセルスタック３を図９に基づいて説明する。図９は、実施形態５のセルスタック３の部分縦断面図である。
　図９に示すように、本例のセルスタック３では、隣接するセルフレーム２Ａ，２Ｂ（２Ｂ，２Ｃ）の外周端部２２Ｅをずらすだけでなく、各セルフレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃの枠体２２に薄肉領域２２Ｒを形成している。そうすることで、枠体２２の外周端部２２Ｅの角部によって、隣接するセルフレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃに過度な応力が作用することを抑制できる。ここで、図９に示す例では、薄肉領域２２Ｒの断面形状はペンシルダウン形状であるが、Ｒ面取りされた形状やＣ面取りされた形状などであっても良い。
＜試験例１＞
　従来のセルスタック（試験体Ａ）と、図４，５に示す実施形態１のセルスタック３（試験体Ｂ）と、を作製した。従来のセルスタックとは、端部給排板に設けられる給排管がセルフレームの積層方向に対して直交する方向に延びており、端部給排板の内部に形成される電解液の流路が直角に折れ曲がった屈曲部を有するセルスタックである。各試験体のセルフレーム１２０の積層数は４０枚とした。この各試験体に３６０リットル／分で電解液を流通させた。
　試験の結果、試験体Ａの流通圧力は、試験体Ｂの流通圧力よりも２０％以上大きかった。つまり、端部給排板の内部の流路に屈曲部が形成される従来のセルスタック（試験体Ａ）に比べて、端部給排板３１の内部の流路が直線部のみからなる実施形態１のセルスタック（試験体Ｂ）における電解液の圧力損失が小さいことが分かった。試験体Ａの従来のセルスタックでは、セルフレーム１２０の積層数を多くすると、セルフレーム１２０や端部給排板２１０に相当な応力が作用すると予想される。これに対して、試験体Ｂのセルスタック３（図４，５）では、セルフレーム１２０や端部給排板３１に作用する応力は、試験体Ａの従来のセルスタックに比べて格段に小さくなるものと考えられる。
　将来的に、ＲＦ電池の出力を増加させるためにセルフレーム２の積層数を現状よりも多くし、現状よりも高圧で電解液を流通させる可能性がある。その場合でも、試験体Ｂのセルスタック３では、電解液の流通圧力の上昇を、試験体Ａの従来のセルスタックよりも小さくできるので、セルフレーム１２０や端部給排板３１の損傷を抑制したり、セルスタック３からの電解液の漏れを抑制できる可能性がある。
＜試験例２＞
　試験例２では、図４，５に示す実施形態１のセルスタック３における給排管３ｐの流路断面積を変化させた複数の試験体Ｋ～Ｐを作製し、各試験体に試験例１と同様の条件で電解液を流通させた。給排管３ｐの内形は円形とする。給排管３ｐと流路３ｆとマニホールドの内形は同一で、各流路断面積も同一である。
　各試験体の流路断面積は以下の通りである。
・試験体Ｋ…流路断面積＝１００ｍｍ２
・試験体Ｌ…流路断面積＝１３０ｍｍ２
・試験体Ｍ…流路断面積＝３００ｍｍ２
・試験体Ｎ…流路断面積＝２１００ｍｍ２
・試験体Ｏ…流路断面積＝５０００ｍｍ２
・試験体Ｐ…流路断面積＝５５００ｍｍ２
　試験の結果、試験体Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの順に電解液の流通圧力が低くなった。つまり、試験体Ｐの流通圧力が最小となる。一方、試験体Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎでは、電解液の流通経路内にガス溜まりが生じないが、試験体Ｏ，Ｐでは生じた。試験体Ｏのガス溜まりは、電解液の脈動を発生させるほどではないが、試験体Ｐのガス溜まりは大きく、電解液の脈動を発生させる可能がある。
＜試験例３＞
　試験例３では、図６に示すセルフレーム２のフレーム対向面２０ｆの表面粗さの相違が、セルスタック３における電解液の漏洩に及ぼす影響を調べた。フレーム対向面２０ｆの表面粗さが異なる５つのセルスタック（試験体Ｑ～Ｕ）を用意し、各セルスタックの内部に電解液を循環させ、セルスタックの外部に電解液が漏れるか否かを試験した。試験体Ｑ～Ｕの概略構成は以下の通りである。
・試験体Ｑ…フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ＝０．０３μｍ
・試験体Ｒ…フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ＝１．５μｍ
・試験体Ｓ…フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ＝３．２μｍ
・試験体Ｔ…フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ＝０．０１μｍ
・試験体Ｕ…フレーム対向面２０ｆの表面粗さＲａ＝３．５μｍ
　各試験体Ｑ～Ｕの内部に電解液を流通させる。その際、流通させる電解液の圧力を徐々に大きくする。その結果、試験体Ｔにおける隣接するセルフレームの一部がズレて、そのズレた部分から電解液が漏れる。また、試験体Ｕでは隣接するセルフレームにズレは生じなかったが、電解液が漏れる。これに対して、同じ圧力で電解液が流通された試験体Ｑ，Ｒ，Ｓでは、隣接するセルフレームのズレも、電解液の漏れも生じない。
　この試験例の結果から、セルフレームのフレーム対向面の表面粗さを所定範囲内にすることが、セルスタックからの電解液の漏れを抑制する上で有効であることが分かった。
＜試験例４＞
　試験例４では、セルスタック３（図８）に備わる全てのセルフレーム対４，５における外周端部２２Ｅのずれ量が０．５ｍｍ～３．０ｍｍ前後であるセルスタック（試験体Ｗ）を用意した。また、セルスタック３に備わる全てのセルフレーム対４，５における外周端部２２Ｅのずれ量が０．３ｍｍ前後であるセルスタック(試験体Ｘ)を用意した。そして、セルスタック３の締付機構３３の締め付け力を徐々に大きくしていった。その結果、所定の締め付け力となったときに、試験体Ｘに備わるセルフレーム２の枠体２２に割れが生じたが、同じ締め付け力で締め付けられた試験体Ｗに備わるセルフレーム２の枠体２２には割れが生じなかった。
　この試験例４の結果から、セルフレーム対４，５を構成する第一セルフレーム２Ａ（２Ｂ）に備わる枠体２２の外周端部２２Ｅと、第二セルフレーム２Ｂ（２Ｃ）に備わる枠体２２の外周端部２２Ｅとを０．５ｍｍ以上ずらすことが、セルスタック３の締め付け時のセルフレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃの割れを抑制する上で有効であることが分かった。
＜用途＞
　実施形態に係るセルスタックは、ＲＦ電池などの流体流通型の蓄電池の構築に好適に利用可能である。また、実施形態のセルスタックを備えるＲＦ電池は、太陽光発電、風力発電などの新エネルギーの発電に対して、発電出力の変動の安定化、発電電力の余剰時の蓄電、負荷平準化などを目的とした蓄電池として利用できる。その他、実施形態のセルスタックを備えるＲＦ電池は、一般的な発電所に併設されて、瞬低・停電対策や負荷平準化を目的とした大容量の蓄電池としても利用することができる。
１　ＲＦ電池（レドックスフロー電池）
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，１２０　セルフレーム
　２１，１２１　双極板
　２２，１２２　枠体　２２Ｅ　外周端部　２２Ｒ　薄肉領域
　２０ｆ　フレーム対向面
　１２３，１２４　給液用マニホールド　１２５，１２６　排液用マニホールド
　１２３ｓ，１２４ｓ　入口スリット　１２５ｓ，１２６ｓ　出口スリット
　１２７　環状シール部材
３　セルスタック
　３０　積層体
　３１　端部給排板　３ｆ　流路　３ｐ　給排管
　３２　エンドプレート　３ｈ　貫通部
　３３　締付機構
４，５　セルフレーム対
１００　セル　１０１　隔膜　１０２　正極セル　１０３　負極セル
　１００Ｐ　正極用循環機構　１００Ｎ　負極用循環機構
　１０４　正極電極　１０５　負極電極　１０６　正極電解液用タンク
　１０７　負極電解液用タンク　１０８，１０９，１１０，１１１　導管
　１１２，１１３　ポンプ

Claims (12)

  1. 　双極板の外周を枠体で支持した複数のセルフレームを含む積層体と、
    　前記積層体をその積層方向の両側から挟み込む一対の端部給排板と、を備え、
    　前記端部給排板は、前記積層体の内部に電解液を流通させる複数の給排管を備えるセルスタックであって、
    　前記セルフレームの積層数が４０以上で、
    　前記給排管が、前記積層方向に沿った方向に延びるセルスタック。
  2. 　一対の前記端部給排板を、前記積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレートと、
    　一対の前記エンドプレートを締め付ける締付機構と、を備え、
    　前記エンドプレートは、その厚み方向に貫通する貫通部を備え、
    　前記給排管が、前記貫通部に配置されて前記積層方向に延びる請求項１に記載のセルスタック。
  3. 　前記給排管の流路断面積が１３０ｍｍ２以上５０００ｍｍ２以下である請求項１又は請求項２に記載のセルスタック。
  4. 　前記セルフレームの前記枠体は、前記積層方向に隣接する他のセルフレームの枠体に対向するフレーム対向面を備え、
    　前記フレーム対向面の表面粗さＲａが０．０３μｍ以上３．２μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセルスタック。
  5. 　前記枠体は、外周端部を含む所定幅の外周部を有し、
    　前記外周部は、前記枠体の中心側から前記外周端部側に向うに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセルスタック。
  6. 　前記枠体の厚み方向に沿った切断面において、前記薄肉領域の断面形状は、ペンシルダウン形状、Ｒ面取りされた形状、Ｃ面取りされた形状のいずれかを有する請求項５に記載のセルスタック。
  7. 　前記枠体は、前記枠体の軸方向に沿った厚みと、前記軸方向に直交して互いに直角方向に延びる長さ及び幅を有し、
    　前記厚みは、前記長さよりも短く、前記幅よりも短い請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のセルスタック。
  8. 　前記枠体の前記長さは、前記枠体の前記幅よりも長い請求項７に記載のセルスタック。
  9. 　前記枠体の前記長さは、前記枠体の前記幅よりも短い請求項７に記載のセルスタック。
  10. 　前記枠体の前記厚みは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のセルスタック。
  11. 　前記積層方向に隣接する一対の前記セルフレームをそれぞれ第一セルフレームと第二セルフレームとし、前記第一セルフレームと前記第二セルフレームとの組み合わせをセルフレーム対としたとき、
    　前記セルフレーム対において、
    　前記第一セルフレームに備わる前記枠体の前記外周端部は、前記第二セルフレームに備わる前記枠体の前記外周端部に対して、前記積層方向と交差する方向に０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下ずれている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のセルスタック。
  12. 　請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のセルスタックを有するレドックスフロー電池。
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