WO2019234869A1

WO2019234869A1 - 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

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Publication number: WO2019234869A1
Application number: PCT/JP2018/021778
Authority: WO
Inventors: 慶花房; 尚馬伊田; 宗一郎奥村; 将司津島; 喜久雄藤田; 慎太郎山▲崎▼; 謙太郎矢地; 鈴木　崇弘
Original assignee: 住友電気工業株式会社; 国立大学法人大阪大学
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2019-12-12
Also published as: TW202002377A

Abstract

少なくとも一面にレドックスフロー電池の電極が配置される有効電極領域を備える双極板であって、前記有効電極領域は、電解液を流通する溝部であって、前記有効電極領域における前記電解液の供給側に配置される供給縁及び前記電解液の排出側に配置される排出縁の一方に開口しない、又は双方に開口しない閉塞溝部と、前記閉塞溝部の周縁に重複せず独立した周縁を有し、前記閉塞溝部の溝深さと同等以下の範囲で前記閉塞溝部の底面から突出する凸部とを備える双極板。

Description

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

　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。

　蓄電池の一つに、レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池と呼ぶことがある）がある（例、特許文献１）。代表的には、ＲＦ電池には、セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極を複数積層してなるセルスタックが使用される。セルフレームは、双極板と、双極板の外周に設けられる枠体とを備える。双極板の一面に正極電極が配置され、他面に負極電極が配置される。セルスタックにおける隣り合うセルフレームの双極板の間には、隔膜を挟んで正負の電極が配置されて、１つの電池セルを形成する。ＲＦ電池は、上記電池セルに備えられる各電極に電解液をポンプで循環させて充放電を行う。

　特許文献１は、双極板における電極が配置される面に電解液を流通する複数の溝を備える構成を開示する。

特開２０１５－１２２２３０号公報

　本開示のレドックスフロー電池は、
　少なくとも一面にレドックスフロー電池の電極が配置される有効電極領域を備える双極板であって、
　前記有効電極領域は、
　電解液を流通する溝部であって、前記有効電極領域における前記電解液の供給側に配置される供給縁及び前記電解液の排出側に配置される排出縁の一方に開口しない、又は双方に開口しない閉塞溝部と、
　前記閉塞溝部の周縁に重複せず独立した周縁を有し、前記閉塞溝部の溝深さと同等以下の範囲で前記閉塞溝部の底面から突出する凸部とを備える。

　本開示のセルフレームは、
　上記の本開示の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。

　本開示のセルスタックは、
　上記の本開示のセルフレームを備える。

　本開示のレドックスフロー電池は、
　上記の本開示のセルフレーム、又は上記の本開示のセルスタックを備える。

実施形態１の双極板を備えるセルフレームと、電極とを示す概略平面図である。実施形態１のセルフレームを備える電池セルを示す分解斜視図、及び実施形態１のセルスタックを示す概略斜視図である。実施形態１のセルスタックを備える実施形態１のレドックスフロー電池を示す概略構成図である。実施形態２の双極板について、有効電極領域を示す概略平面図である。実施形態３の双極板について、有効電極領域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］
　上述のように電解液を流通する溝を備える双極板に対して、電解液の流通性に優れつつ、電極が電池反応を良好に行えることが望まれる。

　上述のように双極板に電解液を流通する溝を備える場合に、例えば溝幅を広くすれば、電解液を流し易く、流通性に優れる。しかし、溝幅を広げると、双極板における溝以外の領域の面積が小さくなる。ここで、電極において、双極板の溝に対向して配置される領域は、双極板との間で電解液の受け渡しに利用され、双極板の溝以外の領域に対向して配置される領域は、受け取った電解液を用いて電池反応を行う領域として利用されると考えられる。上述のように双極板における溝以外の領域の面積が小さくなれば、電極における電池反応を行う領域が減る。その結果、電池反応を良好に行えず、例えばセル抵抗の増大といった電池特性の低下を招く。

　そこで、本開示は、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるレドックスフロー電池を構築できる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、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるレドックスフロー電池を構築できるセルフレーム、及びセルスタックを提供することを別の目的の一つとする。

　更に、本開示は、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるレドックスフロー電池を提供することを更に別の目的の一つとする。

［本開示の効果］
　本開示の双極板、セルフレーム、及びセルスタックによれば、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるレドックスフロー電池を構築できる。

　本開示のレドックスフロー電池は、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行える。

［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本願発明の一態様に係る双極板は、
　少なくとも一面にレドックスフロー電池（ＲＦ電池）の電極が配置される有効電極領域を備える双極板であって、
　前記有効電極領域は、
　電解液を流通する溝部であって、前記有効電極領域における前記電解液の供給側に配置される供給縁及び前記電解液の排出側に配置される排出縁の一方に開口しない、又は双方に開口しない閉塞溝部と、
　前記閉塞溝部の周縁に重複せず独立した周縁を有し、前記閉塞溝部の溝深さと同等以下の範囲で前記閉塞溝部の底面から突出する凸部とを備える。

　上記の双極板は、以下の理由により、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池を構築できる。電池反応を良好に行えることで、例えばセル抵抗がより低いＲＦ電池を構築できる。

（電解液の流通性）
（ａ）閉塞溝部における凸部が存在する領域では、閉塞溝部の内壁と凸部の周壁とによる電解液の流通空間を確保できる。
（ｂ）凸部を備えるため、閉塞溝部の溝幅が大きい場合でも凸部によって閉塞溝部内に電極の一部、更には隔膜の一部が落ち込むことを防止できる。電極等の落ち込みによって、閉塞溝部の断面積が小さくなったり、閉塞溝部を実質的に塞いだりすること等を低減でき、閉塞溝部の断面積を確保できる。

（電池反応性）
（ｃ）凸部を備えるため、電極において凸部に対向して配置される領域を、電池反応を行う領域（以下、電池反応領域と呼ぶことがある）として利用できる。そのため、閉塞溝部の溝幅が大きい場合でも凸部によって電極の電池反応領域を大きく確保できる。
（ｄ）閉塞溝部を流れる電解液が凸部の周壁に接触することで、この電解液を凸部の周壁形状に沿って分流させられる。その結果、電解液の流速をある程度調整でき、電極に未反応の電解液を供給し易い。

（２）上記の双極板の一例として、
　平面視で、前記凸部の周縁の少なくとも一部に曲線を含む形態が挙げられる。

　上記形態は、凸部の周壁が代表的には凸部の平面形状に応じた曲面形状を有することで、閉塞溝部を流れる電解液が凸部の周壁に接触しても流速の大幅な低下を招き難く、圧損を低減できる。従って、上記形態は、電解液の流通性により優れる。

（３）上記の双極板の一例として、
　前記閉塞溝部は、溝幅が閉塞側に向かって連続的に小さくなるテーパー部を備え、
　前記凸部の少なくとも一部は、前記テーパー部の底面から突出する形態が挙げられる。

　上記形態は、以下に具体的に説明するように、電解液の流通性により優れる上に、電池反応をより良好に行える。

　例えばテーパー部の閉塞側が電解液の流通方向の下流側に配置される場合、このテーパー部の溝幅は、電解液の流通方向の上流側から下流側に向かって狭くなる。そのため、テーパー部の下流側（閉塞側）に向かうにつれてテーパー部に沿って流れる電解液の流量が少なくなるものの電解液の流速を速められて、電解液をテーパー部の下流側に良好に流せる。かつ、テーパー部の傾斜状態等にもよるが、この形態の双極板に配置される電極の電池反応領域を大きく確保し易かったり、電解液を電極に拡散し易かったりする。

　又は、例えばテーパー部の閉塞側が電解液の流通方向の上流側に配置される場合、このテーパー部の溝幅は、電解液の流通方向の上流側から下流側に向かって広くなる。そのため、テーパー部の下流側に向かうにつれてテーパー部に沿って流れる電解液の流速が低下し易いものの、電解液の流量を多くし易い。例えばテーパー部の下流側が排出縁に開口すれば、電極からの電池反応済の電解液を集約して排出できる。かつ、テーパー部の傾斜状態等にもよるが、この形態の双極板に配置される電極の電池反応領域を大きく確保し易かったり、電極から反応済の電解液をテーパー部に排出し易かったりする。

（４）上記（３）の双極板の一例として、
　前記有効電極領域は、平面視で矩形状であり、
　前記供給縁は、前記矩形の一つの角部をなす二辺に沿って設けられ、
　前記排出縁は、前記角部と対角位置にある角部をなす二辺に沿って設けられ、
　前記閉塞溝部は、両排出縁に開口せず、各供給縁に開口すると共に前記各供給縁に沿って延びる二つの整流部と、前記二つの整流部のうち、少なくとも一方の整流部から延びる幹溝部と前記幹溝部から分岐する少なくとも一つの枝溝部とを含む樹状溝部と、前記少なくとも一方の整流部に前記溝幅が広い側が開口する前記テーパー部とを備え、
　前記供給縁と前記テーパー部の周縁とで挟まれる領域に前記凸部を備える形態が挙げられる。

　本発明者らは、双極板の有効電極領域が平面視で矩形である場合、矩形の四つの角部のうち、一つの角部を挟む二辺に沿って電解液を二方向に分流すると圧損を低減し易いとの知見を得た。また、上記二辺を供給縁とし、両供給縁に沿って電解液を二方向に分流すると、双極板の広い範囲に亘って電解液を拡散し易く、双極板に配置された電極に対して広範囲に電解液を供給し易い。更に、幹溝部と一つ以上の枝溝部とを含む樹状溝部を備えることで、上述の双極板における電解液の拡散、電極に対する広範囲な給液を行い易い。従って、上記形態は、圧損を低減できて電解液の流通性に優れる上に、双極板及び電極の利用率を高め易く、電池反応をより良好に行える。また、閉塞溝部における供給縁とテーパー部の広幅側との間の領域は比較的大きな凹みであるものの、この凹みに凸部を備える。従って、上記形態は、電極等の落ち込みを効果的に防止できる。

（５）上記（４）の双極板の一例として、
　平面視で、前記凸部の周縁において、前記供給縁側の領域は前記供給縁側に向かって先細った形状であり、前記テーパー部側の領域の少なくとも一部に曲線を含む形態が挙げられる。

　上記形態における凸部の供給縁側の周壁は、供給縁側に向かって先細るように配置される壁といえ、テーパー部側の周壁は、テーパー部側に対して湾曲したような壁といえる。供給縁からの電解液は、凸部の供給縁側の周壁に接触すると、先細った周壁に裂かれるようにして、各整流部に分流され易い。分かれた電解液の一部は、テーパー部側に向かって流れて凸部のテーパー部側の周壁に接触しても、この周壁が湾曲しているため、流速の大幅な低下を招き難く、圧損を低減できる。従って、上記形態は、電解液の流通性により優れる。

（６）上記の双極板の一例として、
　平面視で、前記閉塞溝部の周縁と前記凸部の周縁との間の最短距離が１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である形態が挙げられる。

　上記形態は、閉塞溝部の周縁と凸部の周縁との間隔が上述の特定の範囲を満たすため、閉塞溝部と凸部との間に電解液の流通空間を確保して、電解液を良好に流通できつつ、電極等の落ち込みを防止できる。

（７）本願発明の一態様に係るセルフレームは、
　上記（１）から（６）のいずれか一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。

　上記のセルフレームは、上述の（１）等の双極板を備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池を構築できる。電池反応を良好に行えることで、例えばセル抵抗がより低いＲＦ電池を構築できる。

（８）本願発明の一態様に係るセルスタックは、
　上記（７）に記載のセルフレームを備える。

　上記のセルスタックは、上述の（７）のセルフレームを備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池を構築できる。電池反応を良好に行えることで、例えばセル抵抗がより低いＲＦ電池を構築できる。

（９）本願発明の一態様に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）は、
　上記（７）に記載のセルフレーム、又は上記（８）に記載のセルスタックを備える。

　上記のＲＦ電池は、上述の（７）のセルフレームを備える単セル電池や多セル電池であったり、上述の（８）のセルスタックを備える多セル電池であるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行える。電池反応を良好に行えることで、例えばセル抵抗がより低いＲＦ電池とすることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
　以下に図面を参照して、本願発明の実施形態を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。

［実施形態１］
　図１～図３を参照して、実施形態１の双極板３１、セルフレーム３、セルスタック２、及びＲＦ電池１を順に説明する。
　図１，図２では、溝部５，畝部５３，凸部５ｐが分かり易いように強調して示し、後述する寸法等を満たさない場合がある。
　図１，後述する図４，図５では、分かり易いように畝部５３及び凸部５ｐにクロスハッチングを付して示す。
　図３のタンク１０６，１０７内に示すイオンは、各極の電解液中に含むイオン種の一例を示す。

（双極板）
＜概要＞
　主に図１を参照して、実施形態１の双極板３１を説明する。
　実施形態１の双極板３１は、ＲＦ電池１（図３）の構成要素に利用されるものであり、電流を流すが電解液を通さない導電性の板状材である。ＲＦ電池１に組み付けられた状態では、双極板３１は、その少なくとも一面にＲＦ電池１の電極１３が対向配置され、電極１３との間で電子の受け渡しに利用される。

　実施形態１の双極板３１は、上述の電極１３との対向面に電極１３が配置される領域（有効電極領域）を備える。有効電極領域は、電解液を流通する溝部５を備える。特に、実施形態１の双極板３１は、溝部５の一つとして閉塞溝部５０（詳細は後述する）を備えると共に、閉塞溝部５０の底面５０ｂから突出する凸部５ｐを備える。凸部５ｐは、閉塞溝部５０の周縁に重複せず独立した周縁を有する。凸部５ｐの突出高さは、閉塞溝部５０の溝深さと同等以下である。このような凸部５ｐを備える双極板３１において閉塞溝部５０における凸部５ｐが存在する領域では閉塞溝部５０の内壁と凸部５ｐの周壁との間に電解液の流通空間を確保できる。また、この双極板３１は、閉塞溝部５０の溝幅が大きい場合でも、凸部５ｐによって電極１３を支持できて、電極１３、更には隔膜１１（後述）が閉塞溝部５０に落ち込むことを防止できるため、電解液の流通空間を適切に確保できる。更に、凸部５ｐは双極板３１と電極１３との間での電子の受け渡し箇所として機能でき、電極１３は凸部５ｐとの対向領域を電池反応領域とすることができる。以下、より詳細に説明する。

＜有効電極領域＞
　双極板３１は、代表的には矩形状の平板であり、その周縁領域（図示せず）を囲むように枠体３２（後述）が設けられて、枠体３２と共にセルフレーム３（後述）を形成する。双極板３１がセルフレーム３に備えられた状態では、双極板３１の周縁領域は枠体３２に覆われて見えず、双極板３１における周縁領域よりも内側に位置する領域は枠体３２の窓部ｗから露出される。窓部ｗから露出される内側領域の少なくとも一部を電極１３が配置される有効電極領域とする。代表的には、本例のように上記内側領域の全部を有効電極領域とすることが挙げられる。

　有効電極領域の平面積は、代表的には電極１３の平面積に実質的に等しいことが挙げられる。また、本例のように有効電極領域の平面積は、窓部ｗの平面積に実質的に等しいことが挙げられる。この場合、有効電極領域の平面積と、窓部ｗの平面積と、電極１３の平面積とが実質的に等しい。その他、電極１３の平面積が窓部ｗの平面積よりも小さい場合、有効電極領域の平面積を窓部ｗの平面積よりも小さくすることができる。

　有効電極領域の平面形状は、電極１３の平面形状に実質的に等しいことが挙げられる。代表的には本例のように有効電極領域の平面形状は、矩形状であることが挙げられる。本例のように上記内側領域の全部を有効電極領域とする場合、有効電極領域の平面形状は、枠体３２の窓部ｗの平面形状に実質的に等しい。この場合、枠体３２の窓部ｗの平面形状を適宜変更することで有効電極領域の平面形状を変更できる。矩形以外の平面形状として、例えば、レーストラック状、楕円状、多角形状等が挙げられる。

＜供給縁・排出縁＞
　上述の有効電極領域の周縁において、その一部を電解液の供給側に配置される供給縁５ｉとし、他部を電解液の排出側に配置される排出縁５ｏとする。ここでの電解液の供給側とは、双極板３１がセルフレーム３に備えられた状態において、排液用のスリット３５ｓ，３６ｓ（後述）の開口部よりも給液用のスリット３３ｓ，３４ｓ（後述）の開口部に近い側とする。電解液の排出側とは、上述のセルフレーム３に備えられた状態において給液用のスリット３３ｓ，３４ｓよりも排液用のスリット３５ｓ，３６ｓに近い側とする。

　この例では、平面視で有効電極領域における矩形状の周縁が枠体３２の窓部ｗの内周縁に一致し（等しく）、上記矩形状の周縁のうち下端縁を供給縁５ｉとし、上端縁を排出縁５ｏとする場合を説明する。また、この例では、有効電極領域の供給縁５ｉ側から排出縁５ｏ側に向かって電解液を供給する場合、即ち図１の下側から上側に向かって電解液を供給する場合を説明する。以下、図１及び後述の図４の上下方向を電解液の流通方向と呼び、各図の左右方向を電解液の流通方向に直交する方向と呼ぶことがある。

＜流路＞
　上述の有効電極領域は、電解液の流路を備える。電解液の流路は、少なくとも一つの溝部５と、溝部５を仕切る畝部５３とを備える。溝部５は、電解液を流す箇所、代表的には双極板３１に配置される電極１３に未反応の電解液を供給する箇所、及び電極１３から電池反応済の電解液を排出する箇所として機能する。畝部５３は、電極１３を支持すると共に、電極１３との間で電子の受け渡し箇所として機能する。電極１３において溝部５との対向箇所は電解液の受け渡し箇所として利用され、畝部５３との対向箇所は、溝部５から供給された電解液を用いて電池反応を行う電池反応領域として利用される。

　双極板３１は、溝部５の具備により、溝部５を備えていない場合に比較して、電解液を流通させ易い。電解液の良好な流通性の観点から、双極板３１は、種々の仕様、例えば形状（平面形状、断面形状）、大きさ（平面積、溝長さ、溝幅Ｗ、溝深さ等）、個数、形成位置等の溝部５を備えることができる。溝幅Ｗは、例えば０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、溝深さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが挙げられる。

　特に、実施形態１の双極板３１では、溝部５として、少なくとも閉塞溝部５０を含む。閉塞溝部５０とは、有効電極領域における供給縁５ｉ及び排出縁５ｏの一方に開口しない溝部５、又は供給縁５ｉと排出縁５ｏとの双方に開口しない溝部５である。

　電解液の流路が複数の溝部５を備える場合、図１に例示するように一様な方向（ここでは電解液の流通方向）に延びる直線状の溝であって、各溝が所定の間隔をあけて並列に配置されることが挙げられる。図１では、平面形状が細長い長方形状であり、溝長さ、溝幅Ｗ、溝深さが実質的に等しい複数の溝部５が有効電極領域の幅方向に等間隔に設けられた場合を例示する。各溝部５の溝長さは、有効電極領域の長さよりも短い。各溝部５の断面形状は代表的には矩形状又は開口側の溝幅が広い台形状等が挙げられ、このような各溝部５は、平面からなる底部と底部から立設される内壁とを備える。断面矩形状の溝部５では、その長手方向（ここでは電解液の流通方向）の全域に亘って、溝幅Ｗ、溝深さが実質的に等しい。このような複数の溝部５を備える本例の双極板３１は、以下（ａ）～（ｄ）の効果を奏する。

（ａ）各溝部５内での電解液の流通圧力の変動が生じ難く、電解液の流通性に優れる。
（ｂ）溝幅Ｗ等にもよるが、溝部５の個数をある程度多くし易く、電解液の流通性により優れる。
（ｃ）隣り合う溝部５，５を仕切る畝部５３も、溝部５，５の形状に沿って、電解液の流通方向に延びる細長い長方形状の部分を有する。そのため、電極１３における畝部５３との対向箇所も電解液の流通方向に延びる細長い長方形状の部分を複数含むことができる。従って、電池反応領域を広く確保でき、電池反応を良好に行える。
（ｄ）複数の溝部５を有するものの単純な形状であり、製造性に優れる。

　上述の溝長さ、有効電極領域の長さとは、電解液の流通方向に沿った大きさとする。上述の溝幅Ｗ、後述する有効電極領域の幅とは、電解液の流通方向に直交する方向に沿った大きさとし、上述の有効電極領域の幅方向とは、電解液の流通方向に直交する方向とする。上述の溝深さとは、双極板３１の厚さ方向（図１では紙面垂直方向）に沿った大きさとする。溝長さ、溝幅Ｗ、溝深さは、双極板３１の有効電極領域の長さ、幅、厚さ、溝部５の個数や隣り合う溝部５，５の間隔、溝部５の形成位置等に応じて適宜選択できる。溝部５の平面形状も適宜変更できる（後述の実施形態２，３参照）。図１に示す溝部５の仕様は例示であり、適宜変更できる。

《導入溝・排出溝》
　溝部５は、本例のように互いに独立した導入溝５１と排出溝５２とを備えることが挙げられる。導入溝５１及び排出溝５２を備える双極板３１を用いれば、導入溝５１から電極１３に未反応の電解液を供給すること、及び電極１３で電池反応に用いた反応済の電解液を電極１３から排出することの双方を効率よく行うＲＦ電池１を構築できる。

　導入溝５１とは、溝部５の一部が供給縁５ｉに開口し、排出縁５ｏには開口しない溝部５が挙げられる。この例の導入溝５１は、上述の細長い長方形状の溝の一端が供給縁５ｉに開口し、他端が供給縁５ｉから離れ、排出縁５ｏに近い位置で閉じたものである。導入溝５１の他端が有効電極領域の長さの５０％の地点（以下、長さの中間地点と呼ぶことがある）よりも排出縁５ｏ側の位置に設けられることで、溝長さを長く確保できる。その結果、電極１３における供給縁５ｉ近傍の領域だけでなく、排出縁５ｏ側の領域にも未反応の電解液を供給できる。なお、導入溝５１における供給縁５ｉへの開口部は、電解液の導入口をなす。

　その他の導入溝５１として、例えば、上述の細長い長方形状の溝であって、その両端が供給縁５ｉ及び排出縁５ｏに開口せず、一端の形成位置から供給縁５ｉまでの距離が他端の形成位置から排出縁５ｏまでの距離よりも短い溝である形態が挙げられる。又は、上述の細長い長方形状の溝であって、その一端が整流溝（図示せず）に開口する形態等が挙げられる。整流溝は、供給縁５ｉに沿って設けることが挙げられる。このような整流溝を備えることで、供給縁５ｉに沿って双極板３１の有効電極領域の幅方向に電解液を広げられて、電解液を電極１３のより広範囲に供給し易い。又は、例えば、上述の細長い長方形状の溝であって、その両端が供給縁５ｉ及び排出縁５ｏに開口し、かつ、排出側の開口幅が供給側の開口幅よりも十分に小さい形態が挙げられる。上記排出側の開口幅は、例えば供給側の開口幅の５０％以下であることが挙げられる。

　排出溝５２とは、溝部５の一部が排出縁５ｏに開口し、供給縁５ｉには開口しない溝部５が挙げられる。この例の排出溝５２は、上述の細長い長方形状の溝の一端が排出縁５ｏに開口し、他端が排出縁５ｏから離れ、供給縁５ｉに近い位置で閉じたものである。排出溝５２の他端が長さの中間地点よりも供給縁５ｉ側の位置に設けられることで、溝長さを長く確保できる。その結果、電極１３における排出縁５ｏ近傍の領域からだけでなく、供給縁５ｉ近傍の領域からも反応済の電解液を排出縁５ｏ側に排出できる。なお、排出溝５２における排出縁５ｏへの開口部は、電解液の排出口をなす。

　その他の排出溝５２として、例えば、上述の細長い長方形状の溝であって、その両端が供給縁５ｉ及び排出縁５ｏに開口せず、一端の形成位置から排出縁５ｏまでの距離が他端の形成位置から供給縁５ｉまでの距離よりも短い溝である形態が挙げられる。又は、上述の細長い長方形状の溝であって、その一端が整流溝（図示せず）に開口する形態等が挙げられる。整流溝は、排出縁５ｏに沿って設けることが挙げられる。このような整流溝を備えることで、複数の排出溝５２からの電解液を整流溝に集約して、スリット３５ｓ，３６ｓに排出できる。又は、例えば、上述の細長い長方形状の溝であって、その両端が供給縁５ｉ及び排出縁５ｏに開口し、かつ供給側の開口幅が排出側の開口幅よりも十分に小さい形態が挙げられる。上記供給側の開口幅は、例えば排出側の開口幅の５０％以下であることが挙げられる。

　溝部５は、本例のように複数の導入溝５１と複数の排出溝５２とを備え、導入溝５１と排出溝５２とが交互に配置される噛合領域を有することが挙げられる。噛合領域を備える双極板３１に配置された電極１３は、導入溝５１から未反応の電解液を溝との対向箇所で受け取ると、畝部５３との対向箇所で電池反応を行える。また、この電極１３は、畝部５３との対向箇所に隣り合う溝との対向箇所を経て、電池反応後の電解液を排出溝５２に排出できる。このように噛合領域を備える双極板３１を用いれば、未反応の電解液の供給、電池反応、反応済の電解液の排出という三過程をより効率よく行うＲＦ電池１を構築できる。図１に示すように、有効電極領域の実質的に全域に亘って噛合領域を有すると、上述の三過程を更に効率よく行えるＲＦ電池１を構築できる。有効電極領域における噛合領域が占める面積割合は、適宜変更できる。

《閉塞溝部》
　この例では、供給縁５ｉに開口し、排出縁５ｏに開口しない導入溝５１、及び排出縁５ｏに開口し、供給縁５ｉに開口しない排出溝５２はいずれも、閉塞溝部５０である。この例の双極板３１は、複数の閉塞溝部５０を備えるが、閉塞溝部５０を一つのみ備えることもできる。

《凸部》
　実施形態１の双極板３１は、少なくとも一つの閉塞溝部５０において、その底面５０ｂから突出する凸部５ｐを備える。凸部５ｐの周縁は、閉塞溝部５０の周縁に連続せず独立している。いわば、凸部５ｐは閉塞溝部５０内に島のように存在する。凸部５ｐにおける底面５０ｂからの突出高さは、閉塞溝部５０の溝深さと同等以下とする。凸部５ｐは、底面５０ｂから突出することで双極板３１に配置される電極１３の一部を支持できる。このような凸部５ｐは、閉塞溝部５０の溝幅が大きくても、電極１３の一部や隔膜１１の一部が閉塞溝部５０に落ち込むことによる閉塞溝部５０の断面積の低減や閉塞を防止する機能を有する。また、凸部５ｐは、電極１３の一部に接触することで、畝部５３と同様に電子の受け渡し箇所としての機能と共に、電極１３の電池反応箇所の増大機能も有する。

　一つの閉塞溝部５０に備えられる凸部５ｐの形状、大きさ、個数、形成位置等の仕様は適宜選択できる。図１では、一つの閉塞溝部５０に、平面形状及び大きさが異なる複数の凸部５ｐ、具体的には平面形状が円形状の凸部５ｐとレーストラック状の凸部５ｐとを備える場合を例示する。その他、一つの閉塞溝部５０に、平面形状及び大きさの少なくとも一方が異なる複数の凸部５ｐを備えたり、凸部５ｐを一つのみ備えたりすることができる。複数の閉塞溝部５０を備える場合には、本例のように全ての閉塞溝部５０が同じ仕様の凸部５ｐを備える形態とする他、異なる仕様の凸部５ｐを備える閉塞溝部５０を含む形態、凸部５ｐを備えていない閉塞溝部５０を含む形態等とすることができる。例えば、導入溝５１に上述の二つの凸部５ｐを備え、排出溝５２に凸部５ｐを備えていない形態又は排出溝５２に上述の円形状の凸部５ｐを備え、レーストラック状の凸部５ｐを備えていない形態等が挙げられる。本例のように同じ仕様の閉塞溝部５０を複数備え、各閉塞溝部５０に同じ仕様の凸部５ｐを備える場合は、各閉塞溝部５０における電解液の流通状態を一様にし易く、局所的に生じ得る不均一な流れに起因する圧損等を防止し易い。また、凸部５ｐを多く備えるため、電極１３は、電池反応箇所を多く確保できて、電池反応をより良好に行える。

　凸部５ｐの平面形状は適宜選択できる。図１以外の平面形状として、例えば楕円状や卵形、その他の周縁が曲線を含む形状（後述の実施形態３も参照）、多角形状等が挙げられる。

　本例のように平面視で凸部５ｐの周縁の少なくとも一部に曲線を含むと、凸部５ｐの周壁の少なくとも一部は、凸部５ｐの平面形状に応じて曲面形状を有することができる。この曲面箇所に、閉塞溝部５０を流れる電解液が接触しても流速の大幅な低下を招き難く、圧損の低下を低減できる。また、凸部５ｐの平面形状が上述のレーストラック状、円形、楕円形等であれば、Ｖ字状といった電解液が入り込むような凹部を有する形状である場合と比較して、圧損の低下を更に低減し易く好ましい。

　本例のように細長い平面形状の閉塞溝部５０に対して、凸部５ｐの平面形状がレーストラック状や楕円状等といった細長い形状であり、凸部５ｐの長手方向が閉塞溝部５０における電解液の流通方向（閉塞溝部５０の長手方向に等しい）に沿って配置されると、凸部５ｐによって電解液の流れを阻害し難く好ましい。凸部５ｐの両側に、電解液の流通空間を確保できるからである。

　凸部５ｐの大きさ（平面積、最大幅、最大長さ（後述）等）等は、閉塞溝部５０の仕様にもよるが、電解液の良好な流通性を有しつつ、電極１３等の落ち込みを防止できる範囲で適宜選択できる。

　凸部５ｐの平面積が大きいほど、電極１３との対向面の面積が大きく電極１３を強固に支持できるため、電極１３等の落ち込みを防止し易い。上記平面積が小さいほど、閉塞溝部５０の内壁と凸部５ｐの周壁との間に電解液の流通空間を大きく確保し易く、電解液を良好に流し易い。例えば、一つの閉塞溝部５０における凸部５ｐの合計平面積は、閉塞溝部５０の平面積（閉塞溝部５０の周縁で囲まれる領域（凸部５ｐを含む）の平面積）の１％以上１０％以下程度であることが挙げられる。

　凸部５ｐにおける閉塞溝部５０の溝幅方向に沿った最大幅が大きいほど電極１３等の落ち込みを防止し易い。上記最大幅が小さいほど電解液を良好に流し易い。例えば、上記最大幅は、閉塞溝部５０における凸部５ｐの形成箇所の溝幅の１０％以上５０％以下程度が挙げられる。又は、上記溝幅にもよるが、上記最大幅は０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。上記溝幅に応じて、上記最大幅を０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上としたり、９．５ｍｍ以下、更に９．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下としたりすることが挙げられる。

　凸部５ｐの最大長さとは、平面視で、凸部５ｐを内包する最小の長方形をとり、この長方形の長辺長さとする。上記最大長さが長いほど凸部５ｐの平面積が大きくなり易く、上述のように電極１３等の落ち込みを防止し易い。上記最大長さが短いほど上記平面積が小さくなり易く、上述のように電解液を良好に流し易い。例えば、一つの凸部５ｐの最大長さは、この凸部５ｐが設けられる閉塞溝部５０の長さ（閉塞溝部５０の周縁で囲まれる領域（凸部５ｐを含む）の長さ）の１％以上２０％以下程度であることが挙げられる。

　平面視で、閉塞溝部５０の周縁と凸部５ｐの周縁との間の最短距離Ｌ、凸部５ｐの形成位置は、閉塞溝部５０の仕様や凸部５ｐの仕様にもよるが、電解液の良好な流通性を有しつつ、電極１３等の落ち込みを防止できる範囲で適宜選択できる。最短距離Ｌが大きいほど、閉塞溝部５０の内壁と凸部５ｐの周壁との間に電解液の流通空間を大きく確保し易く、電解液を良好に流し易い。最短距離Ｌが小さいほど、凸部５ｐの平面積が大きくなり易く、上述のように電極１３等の落ち込みを防止し易い。定量的には、最短距離Ｌは例えば１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。閉塞溝部５０の溝幅Ｗ等に応じて、最短距離Ｌを１．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以上としたり、９．５ｍｍ以下、更に９．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下としたりすることが挙げられる。

　凸部５ｐの形成位置は、例えば、閉塞溝部５０において溝幅Ｗが広い箇所であることが挙げられる。溝幅Ｗが広いことで電極１３等が落ち込み易いからである。

　図１に例示するように閉塞溝部５０がその長手方向に一様な溝幅Ｗを有し、電解液の流通方向に沿って細長い平面形状である場合には、凸部５ｐの形成位置は、この閉塞溝部５０の長さの５０％の地点を中心としてこの長さの１５％までの中央領域に重複することが挙げられる。上記閉塞溝部５０の中央領域は、閉塞溝部５０の端部近傍に比較して電極１３等が落ち込み易い位置であるからである。

　又は、閉塞溝部５０が上述のように一様な溝幅Ｗを有し、細長い平面形状である場合には、複数の凸部５ｐを離間して備えることが挙げられる。複数の凸部５ｐによって電極１３を支持できて、電極１３等の落ち込みをより確実に防止できる。隣り合う凸部５ｐ，５ｐの間隔は適宜選択できる。

　本例のように供給縁５ｉ又は排出縁５ｏから凸部５ｐまでの最短距離がある程度長くなるように凸部５ｐの形成位置を調整すると、電解液の導入や排出を良好に行い易い。上記最短距離は、閉塞溝部５０の溝長さ、溝幅等にもよるが、例えば、上記溝長さの１０％以上５０％以下程度が挙げられる。

　一つの凸部５ｐは代表的には閉塞溝部５０の内壁に挟まれて存在して、凸部５ｐの両側に閉塞溝部５０の内壁と凸部５ｐの周壁とでつくられる二つの電解液の流通空間を備える。本例のように、閉塞溝部５０の一方の内壁と凸部５ｐの周壁との距離と、閉塞溝部５０の他方の内壁と凸部５ｐの周壁との距離が実質的に等しくなるように凸部５ｐの形成位置を調整することが挙げられる。詳しくは閉塞溝部５０の溝幅の中心線を中心として、線対称となるように凸部５ｐの形成位置を調整する。こうすることで凸部５ｐの両側に電解液を均一的に流せて、電解液の流通性に優れる。この場合、凸部５ｐの両側と閉塞溝部５０の内壁との各距離はいずれも、最短距離Ｌとなる。

　凸部５ｐの突出高さは、閉塞溝部５０の溝深さと同等以下の範囲で適宜選択できる。上記突出高さが上記溝深さと同等であれば、凸部５ｐは電極１３を確実に支持して落ち込みを防止できる上に、電極１３との間で電子の受け渡しを行い易い。上記突出高さが大きいほど、電極１３等の落ち込み防止効果を得易く、上記突出高さは上記溝深さの５０％以上、更に７５％以上、更に８０％以上、９０％以上が好ましい。

＜その他の構成＞
　その他、流路は、線対称な形状であると、双極板３１の全域に亘って電解液を均一的に流し易く、電解液の流通性に優れて好ましい。この例では、有効電極領域の幅方向の中心線（ここでは供給縁５ｉ及び排出縁５ｏの二等分線に等しい）を中心として、線対称な流路を備える。本例のように左右対称な流路の他、上下対称な流路とすることもできる（図示せず）。

　双極板３１の周縁領域には溝部５を備えていなくてもよいが、溝部５を備えることもできる。

＜構成材料＞
　双極板３１の構成材料は、例えば炭素系材料や金属等の導電性材料と熱可塑性樹脂等の有機材とを含む有機複合材、いわゆる導電性プラスチック等が挙げられる。双極板３１は、例えば公知の方法によって板状に成形すると共に、溝部５及び凸部５ｐを成形することで製造できる。導電性プラスチックの成形方法は、例えば射出成型、プレス成型、真空成型等が挙げられる。平坦な平板材に切削加工等を行って、溝部５及び凸部５ｐを形成することもできる。

（セルフレーム）
＜概要＞
　主に図１を参照して、実施形態１のセルフレーム３を説明する。
　実施形態１のセルフレーム３は、ＲＦ電池１（図３）の構成要素に利用されるものであり、上述の実施形態１の双極板３１と、双極板３１の外周に設けられる枠体３２とを備える。双極板３１における枠体３２の窓部ｗからの露出領域と枠体３２の内壁とがつくる凹部にＲＦ電池１の電極１３が配置されると共に、電解液が流通される。
　双極板３１の詳細は上述したため、以下、枠体３２を説明する。

＜枠体＞
　枠体３２は、双極板３１を支持して、双極板３１と共に電解液の流通空間を形成し、双極板３１に配置される電極１３への電解液の供給、及び電極１３からの電解液の排出に利用される。枠体３２は電解液の供給路及び排出路を備える。供給路は、給液用のマニホールド（正極では３３，負極では３４）と、マニホールドと窓部ｗとの間を繋ぐスリット（正極では３３ｓ，負極では３４ｓ）とを備える。排出路は、排液用のマニホールド（正極では３５，負極では３６）と、マニホールドと窓部ｗとの間を繋ぐスリット（正極では３５ｓ，負極では３６ｓ）とを備える。スリット３４ｓ～３６ｓの一端はマニホールド３４～３６に開口し、他端は枠体３２の内壁に開口する。

　その他、枠体３２は、窓部ｗの内周縁に沿って延びる整流溝（図示せず）を備えることができる。具体的には、窓部ｗの内周縁において双極板３１の供給縁５ｉに対応する下端縁に沿って設けられる整流溝や、排出縁５ｏに対応する上端縁に沿って設けられる整流溝が挙げられる。これらの整流溝の効果等は、上述した双極板３１に備えられる整流溝の項を参照するとよい。枠体３２が整流溝を備える場合、上述のスリット３４ｓ～３６ｓの他端は整流溝に開口させる。

　この例の枠体３２は、平面視で、矩形状の窓部ｗと矩形状の外形とを有するが、窓部ｗの平面形状（内周形状）や枠体３２の外形（外周形状）は適宜変更できる。図１では内周形状と外周形状とが類似である場合（長辺と短辺との比が異なる長方形である場合）を例示する。その他、内周形状と外周形状とが相似である形態、内周形状と外周形状とが完全に異なる形態等が挙げられる。

　枠体３２の構成材料は、例えば、電解液に対する耐性、電気絶縁性に優れる樹脂等が挙げられる。枠体３２は、例えば、枠体３２の厚さ方向に分割される一対の枠体片を備え、双極板３１の周縁領域を双極板３１の表裏から枠体片間に挟んで支持する形態が挙げられる。双極板３１を挟んだ一対の枠体片同士は適宜接合することが挙げられる。

＜適用例＞
　実施形態１のセルフレーム３は、電池セル１０（後述、図２）を一つ備える単セル電池、多セル電池のいずれにも利用できる。

　単セル電池を構築する場合、双極板３１の表裏面の一面にのみ、凸部５ｐ及び溝部５を備えるセルフレーム３（以下、片面溝フレームと呼ぶことがある）を二つ用意し、一方の片面溝フレームを正極用、他方の片面溝フレームを負極用とすることが挙げられる。なお、片面溝フレームは、双極板３１における電極１３が配置されない面に金属等からなる集電板が配置されたものとすることができる。

　多セル電池を構築する場合、双極板３１の表裏面の双方に、凸部５ｐ及び溝部５を備えるセルフレーム３（以下、両面溝フレームと呼ぶことある）を用意し、双極板３１の一面を正極用、他面を負極用とすることが挙げられる。多セル電池の一例として、積層された複数の電池セル１０のうち、中間位置に両面溝フレームを備え、両端位置に片面溝フレームを備えることが挙げられる。双極板３１の表裏面に流路を備える場合、表裏面で同じ流路を備える形態、一面の溝部５の形成箇所を他面の畝部５３の形成箇所とするといった表裏面で反転した流路を備える形態等が挙げられる。前者の形態は、表裏面における電解液の流通状態を均一的にし易い。後者の形態は双極板３１の厚さを薄くし易い。

（電池セル）
　ＲＦ電池１の主要素をなす電池セル１０は、代表的には、図２に示すように電極１３と、実施形態１のセルフレーム３とを備える。詳しくは、電池セル１０は、正極電解液が供給される正極電極１４（電極１３の一例）と、負極電解液が供給される負極電極１５（電極１３の別例）と、正極電極１４，負極電極１５間に介在される隔膜１１と、隔膜１１を挟む正極電極１４，負極電極１５を更に挟む一組のセルフレーム３，３とを備える（図３も参照）。以下、正極電極１４，負極電極１５をまとめて電極１３と呼ぶことがある。

　電池セル１０に備えられるセルフレーム３は、上述の片面溝フレーム及び両面溝フレームの少なくとも一方が挙げられる。電池セル１０が単セル電池であれば、一組の片面溝フレームを備えることが挙げられる。電池セル１０が多セル電池であれば、少なくとも一つの両面溝フレームを備える形態、一組の片面溝フレームを備える形態、及びこれらの組み合わせ形態が挙げられる。多セル電池では、上述の組み合わせ形態であると、任意の電池セル１０において、電極１３等の落ち込みを防止できて電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えて好ましい。一組の片面溝フレームのうち、一方の片面溝フレームの双極板３１に正極電極１４が配置され、他方の片面溝フレームの双極板３１に負極電極１５が配置される。両面溝フレームの双極板３１の一面には正極電極１４が配置され、他面には負極電極１５が配置される。

　電極１３は、活物質を含む電解液が供給されて、活物質（イオン）が電池反応を行う反応場であり、代表例として、炭素材料の繊維集合体（カーボンフェルト、カーボンペーパー、カーボンクロス等）が挙げられる。その他、公知のものを利用できる。電極１３の大きさ（平面積、厚さ等）は、適宜選択できる。

　隔膜１１は、正極電極１４，負極電極１５間を分離すると共に所定のイオンを透過する部材であり、イオン交換膜等が挙げられる。

（セルスタック）
　実施形態１のセルスタック２は、上述の実施形態１のセルフレーム３を備える。代表的には、セルスタック２は、図２，図３に示すように実施形態１のセルフレーム３を備える電池セル１０を複数備えて、多セルのＲＦ電池に利用される。

　セルスタック２は、セルフレーム３（凸部５ｐを備える双極板３１、図２）と、正極電極１４と、隔膜１１と、負極電極１５とが順に複数積層された積層体と、この積層体を挟む一対のエンドプレート２２０，２２０と、エンドプレート２２０，２２０間を繋ぐ長ボルト等の連結材２３０及びナット等の締結部材とを備えることが挙げられる。締結部材によってエンドプレート２２０，２２０間が締め付けられると、上記積層体は、その積層方向の締付力によって積層状態が保持される。隣り合う枠体３２，３２間にはシール材３７が配置され、積層体を液密に保持する。枠体３２の外周縁近くにはシール材３７が嵌め込まれるシール溝３８（図１）を備える。

　セルスタック２に備えられるセルフレーム３として、積層体の積層方向の両端に片面溝フレーム、積層方向の中間位置に両面溝フレームを備えることが挙げられる。

　セルスタック２におけるセル数は適宜選択できる。セル数が多いほど大出力電池を構築できる。セル数を多くする場合等では、セルスタック２は、図２に例示するように所定数の電池セル１０をサブセルスタック２００とし、複数のサブセルスタック２００が積層された形態とすることができる。

（ＲＦ電池）
　実施形態１のＲＦ電池１は、図３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、負荷を電力提供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。

　実施形態１のＲＦ電池１は、実施形態１のセルフレーム３を備えることが挙げられる。このＲＦ電池１は、実施形態１のセルフレーム３を含む電池セル１０を一つ備える単セル電池、又は上記電池セル１０を複数備える多セル電池であることが挙げられる。又は、実施形態１のＲＦ電池１は、実施形態１のセルスタック２を備える多セル電池であることが挙げられる。いずれのＲＦ電池１も、更に、電池セル１０又はセルスタック２に電解液を循環供給する循環機構を備える。
　電池セル１０及びセルスタック２の詳細は上述したため、以下、循環機構を説明する。

＜循環機構＞
　循環機構は、正極用のタンク１０６及び負極用のタンク１０７と、配管１０８～１１１と、ポンプ１１２，１１３とを備える。正極用のタンク１０６は、正極電極１４に循環供給する正極電解液を貯留する。負極用のタンク１０７は、負極電極１５に循環供給する負極電解液を貯留する。配管１０８，１０９は、正極用のタンク１０６と電池セル１０又はセルスタック２間を接続する。配管１１０，１１１は、負極用のタンク１０７と電池セル１０又はセルスタック２間を接続する。ポンプ１１２，１１３は、電池セル１０又はセルスタック２への供給側の配管１０８，１１０に設けられる。供給側の配管１０８，１０９、排出側の配管１１０，１１１はそれぞれ、セルフレーム３の給液用のマニホールド３３，３４、排液用のマニホールド３５，３６との間で電解液を流通可能に接続されて、各極の電解液の循環経路を構築する。

　なお、電池セル１０、セルスタック２、ＲＦ電池１の基本構成、材料等は、公知の構成、材料等を適宜参照できる。

　電解液は、正負の活物質をバナジウムイオンとするもの（特許文献１）、正極活物質をマンガンイオン、負極活物質をチタンイオンとするもの、その他、公知の組成のものが利用できる。

（主要な効果）
　実施形態１の双極板３１は、閉塞溝部５０に凸部５ｐを備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池１を構築できる。閉塞溝部５０の溝幅が大きい場合でも、凸部５ｐによって電極１３を支持して、電極１３や隔膜１１の落ち込みを防止できるため、閉塞溝部５０の内壁と凸部５ｐの周壁との間に電解液の流通空間を適切に確保できるからである。また、電極１３における凸部５ｐとの対向領域を電池反応領域に利用でき、電極１３の電池反応領域を増大できるからである。閉塞溝部５０を流れる電解液が凸部５ｐの周壁に接触することで、電解液の流速をある程度調整でき、未反応の電解液を電極１３に供給し易いことからも電池反応を良好に行えると期待される。

　実施形態１のセルフレーム３及びセルスタック２は、実施形態１の双極板３１を備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池１を構築できる。

　実施形態１のＲＦ電池１は、実施形態１のセルフレーム３又はセルスタック２を備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行える。このＲＦ電池１は、電池反応を良好に行えることで、例えばセル抵抗をより低くできる。

（用途）
　実施形態１のＲＦ電池１は、太陽光発電、風力発電等の自然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、負荷平準化等を目的とした蓄電池に利用できる。また、実施形態１のＲＦ電池１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蓄電池に利用できる。実施形態１の双極板３１、セルフレーム３、及びセルスタック２は、ＲＦ電池１の構成要素に好適に利用できる。

［その他の実施形態］
　図４を参照して実施形態２の双極板３１Ｂを説明し、図５を参照して実施形態３の双極板３１Ｃを説明する。実施形態１と実施形態２，３との主な相違点は、溝部５の形状にある。以下、溝部５を主に説明し、その他の構成及び効果等は詳細な説明を省略する。
　図４，図５は、双極板３１Ｂ，３１Ｃの有効電極領域のみを示す。

［実施形態２］
　図４に示す実施形態２の双極板３１Ｂは、実施形態１の双極板３１と同様に、溝部５として複数の導入溝５１と複数の排出溝５２とを備えると共に、これらが交互に配置された噛合領域を有し、更に供給縁５ｉ及び排出縁５ｏの二等分線を中心とする線対称な流路を備える。かつ、これら導入溝５１及び排出溝５２はいずれも閉塞溝部５０である。

　実施形態２の双極板３１Ｂに備えられる各閉塞溝部５０は、その長手方向の全域に亘って一様な溝幅を有しておらず、溝幅が異なる。具体的には、各閉塞溝部５０は、溝幅が閉塞側に向かって連続的に小さくなるテーパー部５ｔを備える。そして、凸部５ｐの少なくとも一部は、テーパー部５ｔの底面５０ｂから突出する。この例の各閉塞溝部５０はいずれも、溝全体がテーパー部５ｔをなし、凸部５ｐの全体がテーパー部５ｔの底面５０ｂから突出する。

（テーパー部）
　詳しくは、この例の各閉塞溝部５０の平面形状は縦長の台形状である。
　導入溝５１をなす閉塞溝部５０では、その周縁のうち、台形の下底をなす箇所が供給縁５ｉに開口し、台形の上底をなす箇所が閉塞側の端部であり、排出縁５ｏ側に配置される。導入溝５１の開口側（供給縁５ｉ側、図４では下側）から閉塞側（排出縁５ｏ側、図４では上側）に向かって溝幅が連続的に小さくなっている。開口側の溝幅Ｗｉ＞閉塞側の溝幅Ｗｏであり、供給縁５ｉ側の溝幅Ｗｉが広い。

　排出溝５２をなす閉塞溝部５０は、導入溝５１の上下を逆にして配置される。詳しくは、排出溝５２の周縁のうち、台形の上底をなす箇所が排出縁５ｏに開口し、台形の下底をなす箇所が閉塞側の端部であり、供給縁５ｉ側に配置される。排出溝５２の閉塞側（供給縁５ｉ側、図４では下側）から開口側（排出縁５ｏ側、図４では上側）に向かって溝幅が連続的に大きくなっている。開口側の溝幅Ｗｏ＞閉塞側の溝幅Ｗｉであり、排出縁５ｏ側の溝幅Ｗｏが広い。

　この例では、実施形態１と同様に、一つの閉塞溝部５０に平面形状及び大きさが異なる複数の凸部５ｐを離間して備える。本例では、平面視でレーストラック状の凸部５ｐが円形状の凸部５ｐよりも閉塞溝部５０の閉塞側に位置する場合を例示するが、凸部５ｐの形状、大きさ、個数、形成位置等の仕様は適宜変更できる。テーパー部５ｔに凸部５ｐが設けられることで、凸部５ｐにおける最短距離Ｌは、凸部５ｐの形成位置によって変化する。この例では、閉塞側に配置されるレーストラック状の凸部５ｐにおける最短距離Ｌは、閉塞溝部５０の開口側に配置される円形状の凸部５ｐにおける最短距離Ｌよりも小さい。

（主な効果）
　実施形態２の双極板３１Ｂは、実施形態１と同様に、閉塞溝部５０に凸部５ｐを備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池１を構築できる。

　特に、実施形態２の双極板３１Ｂでは、閉塞溝部５０がテーパー部５ｔを備える。この例では、閉塞溝部５０をなす導入溝５１及び排出溝５２のそれぞれがテーパー部５ｔを備える。そのため、以下に説明するように、実施形態２の双極板３１Ｂは、電解液の流通性により優れる上に、電池反応をより良好に行えるＲＦ電池１を構築できる。

　導入溝５１では、テーパー部５ｔの閉塞側（図４では上側）が電解液の流通方向の下流側に配置されて、閉塞側に向かうにつれて溝幅が狭くなる。そのため、導入溝５１の下流側に向かうにつれて電解液の流量が少なくなるものの、電解液の流速を速められる。この例では、導入溝５１の上流側（テーパー部５ｔの開口側＝供給縁５ｉ側）に設けられた円形状の凸部５ｐにおける最短距離Ｌ（以下、上流側の距離Ｌと呼ぶ）がある程度大きいため、下流側への電解液の流量をある程度確保できつつ、この凸部５ｐを経て下流側に向かって電解液の流速を高められる。導入溝５１の下流側に設けられたレーストラック状の凸部５ｐにおける最短距離Ｌが上述の上流側の距離Ｌよりも小さいため、電解液の流速を更に高められる。レーストラック状の凸部５ｐは、その長手方向が電解液の流通方向に沿うように設けられており、この凸部５ｐの周壁に沿って電解液をより下流側に案内できる。従って、この導入溝５１は、導入溝５１の上流側から下流側に向かって良好に電解液を流せる。また、導入溝５１は、双極板３１Ｂに配置される電極１３（図１）に電解液を拡散し易いため、電極１３は電池反応を良好に行える。

　排出溝５２では、テーパー部５ｔの閉塞側（図４では下側）が電解液の流通方向の上流側に配置されて、閉塞側から離れるにつれて溝幅が広くなる。そのため、排出溝５２の下流側に向かうにつれて電解液の流速が低下し易いものの、電解液の流量を多くし易い。この例では、各排出溝５２が排出縁５ｏに開口しており、電極１３からの電池反応済の電解液を集約して排出縁５ｏから排出できる。また、排出溝５２は、電極１３から反応済の電解液を受け取って排出し易いため、結果として電極１３は未反応の電解液を導入溝５１から受け取り易くなり、電池反応を良好に行える。

　その他の形態として、導入溝５１及び排出溝５２のいずれか一方にのみテーパー部５ｔを有し、他方は例えば実施形態１の矩形状の溝等とする形態、導入溝５１及び排出溝５２のいずれか一方にのみ凸部５ｐを有する形態等が挙げられる。

［実施形態３］
　図５に示す実施形態３の双極板３１Ｃは、電解液の流路をなす溝部５として、導入溝５１及び排出溝５２を備える点、噛合領域を有する点、導入溝５１及び排出溝５２が閉塞溝部５０である点は、実施形態１と共通する。閉塞溝部５０がテーパー部５ｔを備える点は、実施形態２と共通する。溝部５が、更に、整流部５１０，５２０と、樹状溝部６と、供給縁５ｉ及び排出縁５ｏの双方に開口しない閉塞溝部５０（中間溝部５４）とを備える点、平面視で溝部５の周縁が曲線を含む点が実施形態１，２と相違する。また、テーパー部５ｔは、閉塞溝部５０の一部に備える点は、実施形態２と相違する。

　この例の閉塞溝部５０は、両供給縁５ｉ，５ｉに開口し、両排出縁５ｏ，５ｏに開口しない導入側の閉塞溝部５０（導入溝５１）と、両排出縁５ｏ，５ｏに開口し、両供給縁５ｉ，５ｉに開口しない排出側の閉塞溝部５０（排出溝５２）と、上述の中間溝部５４とを含み、導入側の閉塞溝部５０及び中間溝部５４に凸部５ｐを備える。
　以下、実施形態１，２との相違点を中心に説明する。

（供給縁・排出縁）
　この例の双極板３１Ｃの有効電極領域は、平面視で矩形状であり、供給縁５ｉは、矩形の一つの角部をなす二辺に沿って設けられ、排出縁５ｏは上記角部と対角位置にある角部をなす二辺に沿って設けられる。詳しくは、供給縁５ｉは、図５において右下の角部をなす下端縁及び右側縁であり、排出縁５ｏは、左上の角部をなす上端縁及び左側縁である。本例では、図５に白抜き矢印で示すように上述の右下の角部を電解液の導入口とし、上述の左上の角部を電解液の排出口とし、上記右下の角部から左上の角部に至る対角方向を電解液の流通方向とする。図５の一点鎖線は、右下の角部から左上の角部に至る対角線を仮想的に示す。

（導入側の閉塞溝部）
＜整流部＞
　導入側の閉塞溝部５０（導入溝５１）は、両排出縁５ｏ，５ｏに開口せず、各供給縁５ｉ，５ｉに開口すると共に各供給縁５ｉ，５ｉに沿って延びる二つの整流部５１０，５１０を備える。整流部５１０，５１０を備えることで、導入口からの電解液は、各整流部５１０，５１０に沿って二方向に分流でき、流速をある程度低減できることで、圧損を低減し易い。また、上記電解液を二方向に分流することで、双極板３１Ｃのより広範囲に電解液を拡散し易い。結果として、双極板３１Ｃに配置される電極１３（図１）に対して、より広範囲に電解液を供給し易い。

＜樹状溝部＞
　導入側の閉塞溝部５０は、二つの整流部５１０，５１０のうち、少なくとも一方の整流部５１０から延び、樹枝状に形成される樹状溝部６を備える。この例では、両方の整流部５１０，５１０からそれぞれ延びる樹状溝部６を備えるが、いずれか一方の整流部５１０にのみ樹状溝部６を備えることができる。

　樹状溝部６とは、幹溝部６０と、幹溝部６０から分岐する少なくとも一つの枝溝部６１とを備える。幹溝部６０は、例えば、整流部５１０の延設方向（ここでは供給縁５ｉの長手方向）に対して交差方向に延びるものが挙げられる。枝溝部６１は、幹溝部６０の分岐箇所から延びる溝であり、代表的には、その根元側の溝幅Ｗ_１が幹溝部６０における分岐箇所の溝幅Ｗ_０よりも細い溝が挙げられる。代表的には、幹溝部６０はその分岐箇所に向かって、枝溝部６１はその先端側（閉塞側）に向かって、溝幅が連続的に小さくなることが挙げられる。この場合、枝溝部６１はテーパー部５ｔをなす。即ち、テーパー部５ｔは分岐を有しない場合（例、導入口近くのもの等）と、分岐を有する溝の一部（枝溝部６１）である場合を含む。又は、幹溝部６０及び枝溝部６１の少なくとも一方はその長手方向の全長に亘って、一様な溝幅を有することもできる。少なくとも一つの枝溝部６１を含む樹状溝部６を備える双極板３１Ｃは、上述の広範囲な電解液の拡散、電極１３に対する広範囲な給液をより行い易い。本例のように複数の樹状溝部６を備えたり、枝分かれ回数が多い樹状溝部６を備えたりすると、上述の広範囲な電解液の拡散、電極１３に対する広範囲な給液をより一層行い易い。

　枝分かれ回数とは、幹溝部６０から数えて枝溝部が分岐する回数を意味する。幹溝部６０から分岐する枝溝部６１（一次枝溝）があるときは、その枝分かれ回数を１とする。この枝溝部６１から更に分岐する枝溝部６２（二次枝溝）があるときは、その枝分かれ回数を２と数える。図５では枝分かれ回数が１又は２の場合を例示するが、枝分かれ回数は適宜変更できる。なお、二次の枝溝部６２の根元側の溝幅Ｗ_２は、例えば一次の枝溝部６１の溝幅Ｗ_１よりも細いことが挙げられる。

＜テーパー部＞
　導入側の閉塞溝部５０は、二つの整流部５１０，５１０のうち、少なくとも一方の整流部５１０に溝幅が広い側が開口するテーパー部５ｔを備える。この例では、両方の整流部５１０，５１０にそれぞれテーパー部５ｔを備えるが、いずれか一方の整流部５１０のみにテーパー部５ｔを備えることができる。また、この例では、複数のテーパー部５ｔを備えるが、テーパー部５ｔを一つのみ備えることができる。このテーパー部５ｔは、分岐を有していないもの（例、導入口近くのもの）と、上述の枝溝部６１をなすものとを含む。テーパー部５ｔを備えることで、上述のように電解液を溝部５の下流側に向かって良好に流せる上に、電極１３に対して電解液を拡散し易い。

＜凸部＞
　更に、この例では、供給縁５ｉとテーパー部５ｔの周縁とで挟まれる領域に凸部５ｐを備える。詳しくは、上述した右下の角部の導入口に対して、テーパー部５ｔの広幅側が向かい合うようにテーパー部５ｔが設けられている。図５では、このテーパー部５ｔが上述の対角線上に頂点を有する三角形状の溝である場合を例示する。このようなテーパー部５ｔが存在することで、導入側の閉塞溝部５０において導入口の近くは、上述の三角形状の部分を含めて、溝幅が比較的大きい箇所である。このような溝幅が比較的大きな箇所に凸部５ｐを備えることで、電極１３等の落ち込みを効果的に防止できる。

　上述の導入口の近くに配置される凸部５ｐは、その一部が上述の三角形状のテーパー部５ｔの底面５０ｂから突出する。また、この凸部５ｐは、平面視で、凸部５ｐの周縁において、供給縁５ｉ側の領域（図５では導入口側の領域）は供給縁５ｉ側に向かって先細った形状であり、テーパー部５ｔ側の領域（図５では上述の三角形の頂点側の領域）の少なくとも一部に曲線を含む。

　詳しくは、この凸部５ｐにおける供給縁５ｉ側の領域は、上述の対角線上に頂点を有し、導入口側に向かって先細った形状であり、テーパー部５ｔ側の領域は、その全体が湾曲形状である。この凸部５ｐにおける供給縁５ｉ側の周壁は、供給縁５ｉ側に向かって先細って設けられ、テーパー部５ｔ側の周壁は湾曲して設けられる。そのため、導入口からの電解液は、この凸部５ｐの供給縁５ｉ側の周壁に接触すると、先細った周壁によって分けられて、上記電解液を各整流部５１０，５１０に分流し易い。導入口からの電解液の一部は、テーパー部５ｔの内壁と凸部５ｐの周壁との間を通過するが、この間隔が局所的に狭くなることで流速を速められ、テーパー部５ｔの閉塞側（上述の三角形の頂点側）に流れ易い。テーパー部５ｔの閉塞側に向かって、溝幅が徐々に狭くなることで電解液の流速を更に速められることからも、テーパー部５ｔの閉塞側、ひいては排出口側に電解液が流れ易い。更に、凸部５ｐにおけるテーパー部５ｔ側の周壁が湾曲しており、電解液がこの周壁に接触しても流速の大幅な低下を招き難く、圧損も低減できる。

（排出側の閉塞溝部）
　この例の排出側の閉塞溝部５０（排出溝５２）は、導入側の閉塞溝部５０と同様に、二つの整流部５２０，５２０と、整流部５２０から延びる樹状溝部６と、テーパー部５ｔとを備え、凸部５ｐを備えていない。樹状溝部６、テーパー部５ｔの構成及び効果は、上述の導入側の閉塞溝部の項を参照するとよい。

　各整流部５２０，５２０は、両供給縁５ｉ，５ｉに開口せず、各排出縁５ｏ，５ｏに開口すると共に各排出縁５ｏ，５ｏに沿って延びる。このような整流部５２０，５２０を備えることで、電極１３からの反応済の電解液を各整流部５２０，５２０に沿って二方向から集約して、排出口から排出できる。結果として電極１３は未反応の電解液を導入溝５１等から受け取り易くなり、電池反応を良好に行える。

（中間溝部）
　この例の中間溝部５４は、その全体が樹状溝部６をなす。詳しくは、上述の対角線上に対角線に沿って配置される幹溝部６０と、幹溝部６０の導入側（図５では右下側）の分岐箇所及び排出側（同左上側）の分岐箇所からそれぞれ分岐する枝溝部６１，６１、各枝溝部６１，６１から更に分岐する枝溝部６２，６２とを備える。この樹状溝部６は枝分かれ回数が２である。

　本例の中間溝部５４は、枝分かれ回数が多く、枝溝部６１，６２の個数も多い樹状溝部６であることで、双極板３１Ｃは、上述の導入溝５１と排出溝５２とによる噛合領域と、導入溝５１又は排出溝５２と中間溝部５４とによる噛合領域とを備える。噛合領域の一例として、導入溝５１の枝溝部６１，６１間に介在される排出溝５２のテーパー部５ｔ（図５の右上の角部近傍を参照）、中間溝部５４の枝溝部６１，６１間に介在される導入溝５１のテーパー部５ｔ（上述の対角線上のテーパー部５ｔ参照）や排出溝５２のテーパー部５ｔ(同)を備える。導入溝５１、中間溝部５４、及び排出溝５２の三者による噛合領域を備えることで、双極板３１Ｃの広範囲に亘って電解液を拡散し易い上に均一的に拡散し易く、電極１３に対して広範囲に亘って均一的な給液を行える。そのため、双極板３１Ｃは、未反応の電解液の供給、電池反応、反応済の電解液の排出をより一層効率よく行うＲＦ電池１（図３）を構築できる。

　更に、この例の双極板３１Ｃは、中間溝部５４の底面５０ｂから突出する凸部５ｐを備える。この例の中間溝部５４は、双極板３１Ｃの有効電極領域の概ね中央に位置し、有効電極領域の周縁近傍に比較して電極１３等が落ち込み易い位置に設けられているといえる。このような位置に凸部５ｐを備えることで、電極１３等の落ち込みを効果的に防止できる。この凸部５ｐとして、図５では、平面形状がレーストラック状のものを例示するが、平面形状は適宜変更できる。また、本例では、レーストラック状の凸部５ｐの長手方向が上述の対角線に沿って設けられており、電解液の流通方向に沿って配置されている。そのため、この凸部５ｐによって電解液の流れを阻害し難い。また、上述のようにレーストラック状の凸部５ｐの周壁に沿って電解液を下流側に案内し易い上に、この凸部５ｐを経て下流側に向かって電解液の流速を高められる。電解液の流速が大きいことで、幹溝部６０の排出側の分岐箇所から枝溝部６１，６１に沿って電解液を分流させ易く、電解液を流通させ易い。

＜曲線部＞
　導入溝５１、中間溝部５４、及び排出溝５２の三つの閉塞溝部５０は、上述の樹状溝部６を備えることで、その周縁が曲線である部分が多い。このような閉塞溝部５０は、その内壁が閉塞溝部５０の平面形状に応じた曲面形状を有する部分を含むため、閉塞溝部５０を流れる電解液が閉塞溝部５０の内壁に接触しても流速の大幅な低下を招き難く、圧損を低減できる。

（主な効果）
　実施形態３の双極板３１Ｃは、実施形態１と同様に、閉塞溝部５０に凸部５ｐを備えるため、電解液の流通性に優れる上に、電池反応を良好に行えるＲＦ電池１を構築できる。

　特に、実施形態３の双極板３１Ｃは、導入側の閉塞溝部５０に整流部５１０，５１０、樹状溝部６、テーパー部５ｔを備えることで、圧損を低減できて電解液の流通性により優れる上に、双極板３１Ｃ及び電極１３の利用率を高め易く、電極１３が電池反応をより良好に行える。かつ、実施形態３の双極板３１Ｃは、テーパー部５ｔと電解液の導入口との間、更には中間溝部５４に凸部５ｐを備えることで、電極１３等の落ち込みをより確実に防止できることからも、電解液の流通性に優れる。本例の双極板３１Ｃは、導入溝５１、中間溝部５４、及び排出溝５２の三者から選択される二者が噛合領域を形成しており、双極板３１Ｃの広範囲に亘って電解液を拡散し易い上に均一的に拡散し易い。その結果、電極１３が電池反応をより一層良好に行える。

　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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、実施形態１～３に対して、以下の少なくとも一つの変更が可能である。

（１）溝部５として、一つの連続する溝を備える。
　この溝は、平面視で渦巻き状に形成されたもの、ジグザグ状や波線状に形成されたもの等が挙げられる。この溝の一端は供給縁５ｉ又は排出縁５ｏに開口し、他端が両縁５ｉ，５ｏに開口しない形態、両端が両縁５ｉ，５ｏに開口しない形態のいずれでもよい。いずれの形態も閉塞溝部５０をなし、凸部５ｐを備えることができる。

（２）溝部５として、供給縁５ｉ及び排出縁５ｏの双方に開口する溝（以下、開放溝と呼ぶ）を備える。
　開放溝の平面形状は、例えば、矩形状や台形状、ジグザグ状や波線状等が挙げられる。閉塞溝部５０に加えて、開放溝にも凸部５ｐを備えることができる。

（３）実施形態１，２において、溝部５として、供給縁５ｉと排出縁５ｏとの双方に開口しない溝（実施形態３の中間溝部５４参照）を備える。

　１　レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
　１０　電池セル
　１１　隔膜
　１３　電極
　１４　正極電極
　１５　負極電極
　２　セルスタック
　３　セルフレーム
　３１，３１Ｂ，３１Ｃ　双極板
　３２　枠体
　３３，３４，３５，３６　マニホールド
　３３ｓ，３４ｓ，３５ｓ，３６ｓ　スリット
　３７　シール材
　３８　シール溝
　５　溝部
　５ｉ　供給縁
　５ｏ　排出縁
　５０　閉塞溝部
　５０ｂ　底面
　５ｐ　凸部
　５ｔ　テーパー部
　５１　導入溝
　５１０，５２０　整流部
　５２　排出溝
　５４　中間溝部
　５３　畝部
　６　樹状溝部
　６０　幹溝部
　６１　枝溝部（一次枝溝）
　６２　枝溝部（二次枝溝）
　１０６，１０７　タンク
　１０８，１０９，１１０，１１１　配管
　１１２，１１３　ポンプ
　２００　サブセルスタック
　２２０　エンドプレート
　２３０　連結材
　ｗ　窓部

Claims

　少なくとも一面にレドックスフロー電池の電極が配置される有効電極領域を備える双極板であって、
　前記有効電極領域は、
　電解液を流通する溝部であって、前記有効電極領域における前記電解液の供給側に配置される供給縁及び前記電解液の排出側に配置される排出縁の一方に開口しない、又は双方に開口しない閉塞溝部と、
　前記閉塞溝部の周縁に重複せず独立した周縁を有し、前記閉塞溝部の溝深さと同等以下の範囲で前記閉塞溝部の底面から突出する凸部とを備える双極板。
　平面視で、前記凸部の周縁の少なくとも一部に曲線を含む請求項１に記載の双極板。
　前記閉塞溝部は、溝幅が閉塞側に向かって連続的に小さくなるテーパー部を備え、
　前記凸部の少なくとも一部は、前記テーパー部の底面から突出する請求項１又は請求項２に記載の双極板。
　前記有効電極領域は、平面視で矩形状であり、
　前記供給縁は、前記矩形の一つの角部をなす二辺に沿って設けられ、
　前記排出縁は、前記角部と対角位置にある角部をなす二辺に沿って設けられ、
　前記閉塞溝部は、両排出縁に開口せず、各供給縁に開口すると共に前記各供給縁に沿って延びる二つの整流部と、前記二つの整流部のうち、少なくとも一方の整流部から延びる幹溝部と前記幹溝部から分岐する少なくとも一つの枝溝部とを含む樹状溝部と、前記少なくとも一方の整流部に前記溝幅が広い側が開口する前記テーパー部とを備え、
　前記供給縁と前記テーパー部の周縁とで挟まれる領域に前記凸部を備える請求項３に記載の双極板。
　平面視で、前記凸部の周縁において、前記供給縁側の領域は前記供給縁側に向かって先細った形状であり、前記テーパー部側の領域の少なくとも一部に曲線を含む請求項４に記載の双極板。
　平面視で、前記閉塞溝部の周縁と前記凸部の周縁との間の最短距離が１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の双極板。
　請求項１から請求項６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。
　請求項７に記載のセルフレームを備えるセルスタック。
　請求項７に記載のセルフレーム、又は請求項８に記載のセルスタックを備えるレドックスフロー電池。