WO2023120449A1

WO2023120449A1 - レドックスフロー電池

Info

Publication number: WO2023120449A1
Application number: PCT/JP2022/046569
Authority: WO
Inventors: 航一郎平山; 敏康木薮; 昭男佐藤; 良典野口; 薫江川; 翔荒木; 靖森田; 剛志村田; 彩伊藤; 茂満岡田
Original assignee: 三菱重工業株式会社; 学校法人名古屋電気学園
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2023-06-29
Also published as: JP2023092827A

Abstract

レドックスフロー電池は、隔膜で仕切られた第１室及び第２室を有するセルと、放電時に正極となる第１電極と、放電時に負極となる第２電極と、第１電解液を貯蔵する第１タンクと、第１室と第１タンクとの間で第１電解液を循環させる第１循環装置と、第２電解液を貯蔵する第２タンクと、第２室と第２タンクとの間で第２電解液を循環させる第２循環装置とを備え、第１電解液及び第２電解液にはそれぞれ活物質が含まれ、第２電解液に含まれる活物質はキノン類であり、レドックスフロー電池は、充電時に第１電極及び第２電極間に電流を流す電源と、レドックスフロー電池の充電率を測定する充電率検出装置と、制御装置とをさらに備え、制御装置には、レドックスフロー電池の充電率の上限値が予め設定されており、レドックスフロー電池の充電中に充電率検出装置による検出値が上限値に達したら、制御装置は電源からの電流の供給を停止する。

Description

レドックスフロー電池

　本開示は、レドックスフロー電池に関する。
　本願は、２０２１年１２月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－２０８０６４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は、電解液タンクの容量に応じて電力貯蔵量を自在に設計できるため、大電力の貯蔵に適した電池であり、自然エネルギーを含めた電力需給平準化への適用が期待されている。レドックスフロー電池は、充放電を行うセルと、電力貯蔵を担う電解液タンクとで構成され、ポンプで電解液を循環させて充放電を行う点を特徴とする。

　現在では、電解液の活物質としてバナジウムを使用するレドックスフロー電池が主流であるが（例えば特許文献１参照）、近年のバナジウム価格の高騰等に起因して、有機物や金属錯体を活物質として使用するレドックスフロー電池の開発が行われている。例えば、特許文献２には、負極活物質に種々のキノン類を使用するレドックスフロー電池が記載されている。

特開２００３－１５７８８２号公報特許第６５７４３８２号公報

　電解液の活物質としてバナジウムを使用するレドックスフロー電池では、バナジウム濃度や使用温度等によってはバナジウムの析出が起こり、電池容量や電圧効率の低下等の問題が生じ得る。特許文献１では、バナジウムの析出に起因する電池容量や電圧効率の低下を抑制できるレドックスフロー電池の運転方法が提案されている。しかしながら、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池の運転条件を適正化する方法については未だ確立されていない。

　上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化したレドックスフロー電池を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示に係るレドックスフロー電池は、隔膜で仕切られた第１室及び第２室を有するセルと、前記第１室内に設けられ、放電時に正極となる第１電極と、前記第２室内に設けられ、放電時に負極となる第２電極と、第１電解液を貯蔵する第１タンクと、前記第１室と前記第１タンクとの間で前記第１電解液を循環させる第１循環装置と、第２電解液を貯蔵する第２タンクと、前記第２室と前記第２タンクとの間で前記第２電解液を循環させる第２循環装置とを備え、前記第１電解液及び前記第２電解液にはそれぞれ活物質が含まれ、前記第２電解液に含まれる前記活物質はキノン類であるレドックスフロー電池であって、前記レドックスフロー電池は、充電時に前記第１電極及び前記第２電極間に電流を流す電源と、前記レドックスフロー電池の充電率を測定する充電率検出装置と、制御装置とをさらに備え、前記制御装置には、前記レドックスフロー電池の充電率の上限値が予め設定されており、前記レドックスフロー電池の充電中に前記充電率検出装置による検出値が前記上限値に達したら、前記制御装置は前記電源からの電流の供給を停止する。

　本開示のレドックスフロー電池によれば、充電率が予め設定された上限値に達したら受電を停止することにより、レドックスフロー電池の充電中又は保持状態において、第２電解液に含まれる活物質が過度な低電位環境に晒されなくなるので、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制できる。その結果、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池の構成模式図である。本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池における充電サイクル開始前後での第１電解液及び第２電解液のサイクリックボルタモグラムである。本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池における充電サイクルの充電時に測定した充電率と開回路電圧との関係を示すグラフである。本開示の実施形態２に係るレドックスフロー電池の構成模式図である。本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池の構成模式図である。本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池において、充放電サイクルに対する容量の推移を示すグラフである。本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池の構成模式図である。本開示の発明者らのシミュレーション結果を示す図である。本開示の発明者らのシミュレーション結果を示す図である。本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池のセルの断面図である。本開示の実施形態５に係るレドックスフロー電池の構成模式図である。

　以下、本開示の実施形態によるレドックスフロー電池について、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

（実施形態１）
＜本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池の構成＞
　図１に示されるように、本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池１は、隔膜５で仕切られた第１室３及び第２室４を有するセル２と、活物質を含む第１電解液１２を貯蔵する第１タンク６と、第１室３と第１タンク６との間で第１電解液１２を循環させる第１循環装置である第１ポンプ７と、活物質を含む第２電解液１３を貯蔵する第２タンク８と、第２室４と第２タンク８との間で第２電解液１３を循環させる第２循環装置である第２ポンプ９とを備えている。

　第１タンク６及び第１ポンプ７は、一端及び他端が第１室３に接続された第１電解液循環経路１０に設けられている。第２タンク８及び第２ポンプ９は、一端及び他端が第２室４に接続された第２電解液循環経路１１に設けられている。第１室３内には第１電極１４が設けられ、第２室４内には第２電極１５が設けられている。第１電極１４及び第２電極１５はそれぞれ、交流直流変換器１６に電気的に接続されている。交流直流変換器１６は、負荷１７及び交流電源１８のそれぞれに電気的に接続することができる。尚、交流電源１８の代わりに直流電源を使用するとともに負荷１７が直流電流で稼働するものである場合には、交流直流変換器１６は必要ない。

　第１電解液１２及び第２電解液１３のそれぞれは、支持電解質を含む水溶液に活物質を溶解させたものである。支持電解質は、限定はしないが例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウムを使用可能である。

　第１電解液１２に溶解する活物質は特に限定せず、金属イオン、金属錯体、空気、ハロゲン、有機分子等であってもよい。以下では、フェロシアン化カリウムを、第１電解液１２に溶解する活物質の一例として説明する。第２電解液１３に溶解する活物質は、キノン類である。ここで、キノン類とは、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、これらを構成する任意の炭素原子に任意の官能基又はハロゲンが結合したもの、若しくは、これらの混合物である。ベンゾキノンは１，２－ベンゾキノン及び１，４－ベンゾキノンを含み、ナフトキノンは、１，２－ナフトキノン、１，４－ナフトキノン、１，５－ナフトキノン、２，６－ナフトキノンを含み、アントラキノンは、１，２－アントラキノン、１，４－アントラキノン、１，５－アントラキノン、２，３－アントラキノン、２，６－アントラキノン、９，１０－アントラキノンを含む。

　レドックスフロー電池１は、レドックスフロー電池１の充電率を測定する充電率検出装置２０と、制御装置２１とをさらに備えている。制御装置２１は、充電率検出装置２０と、交流電源１８のオンオフを切り替える切替装置１８ａとに電気的に接続されている。充電率検出装置２０の構成は特に限定するものではなく、レドックスフロー電池１の充電率を測定できるものでればどのような構成のものであってもよいが、実施形態１では、以下の構成を有するものを一例にして説明する。すなわち、実施形態１における充電率検出装置２０は、第１タンク６内の第１電解液１２の酸化還元電位（ＯＲＰ）を検出する酸化還元電位計２０ａと、第２タンク８内の第２電解液１３のＯＲＰを検出する酸化還元電位計２０ｂとを有している。制御装置２１は例えば、切替装置１８ａを作動させる機能部と、酸化還元電位計２０ａ及び２０ｂの検出値の差の絶対値である開回路電圧（ＯＣＶ）を計算し、ＯＣＶから充電率を演算する演算部とを内蔵するコンピューターによって具現化可能である。

＜本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池の動作＞
　次に、本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池１の動作について説明する。レドックスフロー電池１が放電する場合、第１室３が正極側となり、第２室４が負極側となる。第１ポンプ７を稼働することにより、第１タンク６内に貯留する第１電解液１２を、第１電解液循環経路１０を介して第１室３に供給する。第１室３内に第１電解液１２が充満した後、第１電解液１２が第１室３から流出し、第１電解液循環経路１０を介して第１タンク６に戻される。このようにして、第１電解液１２は、第１室３と第１タンク６との間を循環する。一方、第２ポンプ９を稼働することにより、上述した動作と同様の動作によって、第２電解液１３は、第２室４と第２タンク８との間を循環する。

　第１室３内では、下記半反応式（１）が起こることにより、３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）が第１電極１４から電子を受け取り、２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）となる。
　　Ｆｅ^３＋＋ｅ^－→Ｆｅ^２＋　・・・（１）

　一方、第２電解液１３に溶解する活物質として１，４－ベンゾキノンを例にして説明すると、第２室４内では、下記半反応式（２）が起こることにより、１，４－ベンゾキノンの還元体である１，４－ジヒドロキシベンゼンから電子が第２電極１５へ移動して交流直流変換器１６に流入する。

　これにより、第１電極１４が正極であるとともに第２電極１５が負極である直流電流が生じる。この直流電流は、交流直流変換器１６で交流電流に変換されて、負荷１７に供給される。

　レドックスフロー電池１を充電する場合、制御装置２１が切替装置１８ａ作動させて交流電源１８をオンにする。交流電源１８からの交流電流は、交流直流変換器１６で直流電流に変換され、第１電極１４及び第２電極１５間に電流が流れる。第１室３内では、下記半反応式（３）が起こることにより、２価の鉄イオンから電子が第１電極１４へ移動し、３価の鉄イオンとなる。
　　Ｆｅ^２＋→Ｆｅ^３＋＋ｅ^－　・・・（３）

　一方、第２室４内では、下記半反応式（４）が起こることにより、１，４－ベンゾキノンが第２電極１５から電子を受け取り、１，４－ジヒドロキシベンゼンとなる。

　レドックスフロー電池１の充電中、酸化還元電位計２０ａ及び２０ｂがそれぞれ、第１タンク６内の第１電解液１２のＯＲＰ及び第２タンク８内の第２電解液１３のＯＲＰを測定し、この測定結果を制御装置２１に伝送する。制御装置２１は、伝送されたＯＲＰからレドックスフロー電池１の充電率（ＳＯＣ）を演算し、演算結果が予め設定されている上限値に達したら、切替装置１８ａ作動させて交流電源１８をオフにすることで充電を停止する。

＜本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池の作用効果＞
　本開示の発明者らは、上記レドックスフロー電池１において、第２電解液１３に溶解する活物質を２－（３’－カルボキシプロピルオキシ）－６－ヒドロキシ－９，１０－アントラキノン（２，６－ＭＨＭＢＥＡＱ）（下記化学式（５）参照）とした系において、複数回の充放電サイクルを繰り返した。充放電サイクルを開始する前と、９０００回の充放電サイクルを繰り返した後とのそれぞれにおいて、第１電解液１２及び第２電解液１３のサイクリックボルタンメトリーを行った。得られたサイクリックボルタモグラムを図２に示す。

　充放電サイクルの前後で比較すると、第１電解液ではピーク電流密度の変化は小さかったが、第２電解液では、充放電サイクル後のピーク電流密度の顕著な減少が観察された。ピーク電流密度の減少は、第２電解液中の活物質の減少に対応していると考えられるため、充放電の繰り返しに伴い、活物質である２，６－ＭＨＭＢＥＡＱが分解したものと推察される。

　本開示の発明者らは、上記充放電サイクルの充電時において、いくつかの異なる充電率の状態で保持状態にし、そのときの電極間の電位差を測定し、この電位差を開回路電圧（ＯＣＶ）とした。その結果を図３に示す。充電率が上昇するにつれてＯＣＶも上昇している。ＯＣＶの上昇は、第１電解液１２の電位が上昇する一方で第２電解液１３の電位が低下していることを示している。充電率の上昇に対するＯＣＶの上昇率は一定ではなく、いくつかの充電率において変曲点を有する曲線関係を示している。本開示の発明者らは、このような変曲点を示す充電率で、活物質の分解反応が促進されるのではないかと考えた。そこで、レドックスフロー電池１を充電する際に、満充電にするのではなく、このような変曲点に相当する充電率以下に抑えることで、活物質の分解反応を抑えられると考えた。

　そこで、上述したレドックスフロー電池１の動作の説明において、制御装置２１に予め設定された充電率の上限値を、図３の曲線関係に基づいて、９０％、好ましくは７５％、さらに好ましくは６０％、最も好ましくは５０％とすると、レドックスフロー電池１の充電率が常に上限値以下に維持される。そうすると、レドックスフロー電池１の充電中又は保持状態において、活物質であるキノン類が過度なマイナスの電位環境に晒されなくなるので、活物質の分解を抑制できる。その結果、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

　また、第１電解液１２及び第２電解液１３に支持電解液が含まれることにより、第１電解液１２及び第２電解液１３の電気伝導度が向上し、液抵抗が減少する。液抵抗の低下に伴い過電圧が減少し、第１電解液１２及び第２電解液１３の液電位の低下が抑えられ、第１電解液１２及び第２電解液１３に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。尚、活物質がキノン類である第２電解液のｐＨは、キノン類に適したｐＨとなる７～１４、好ましくは１０～１４の範囲に設定することが好ましい。第１電解液１２に溶解する活物質もキノン類である場合は、第１電解液のｐＨも同様の範囲にすることが好ましい。ｐＨの調整は、支持電解質に対応する酸を電解液に供給することにより行うことが好ましい。例えば、支持電解質が炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）の場合、それに対応する酸として炭酸（又は二酸化炭素）を使用でき、支持電解質がリン酸三カリウム（Ｋ_３ＰＯ_４）である場合、それに対応する酸としてリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）を使用できる。

（実施形態２）
　次に、本開示の実施形態２について説明する。実施形態２に係るレドックスフロー電池は、実施形態１の構成とは独立に又は実施形態１の構成に加えて、レドックスフロー電池の充電時に電極間の電圧が予め設定されたカットオフ電圧に達したら充電を停止するようにしたものである。以下では、実施形態１の構成とは独立に上記構成を有する実施形態２を説明する。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態２に係るレドックスフロー電池の構成＞
　図４に示されるように、本開示の実施形態２に係るレドックスフロー電池１は、第１電極１４及び第２電極１５間の電圧を検出する電圧検出装置である電圧計２２を備えている。電圧計２２は制御装置２１に電気的に接続されている。その他の構成は、酸化還元電位計２０ａ及び２０ｂ（図１参照）が設けられていない点を除き、実施形態１と同じである。

＜本開示の実施形態２に係るレドックスフロー電池の動作＞
　レドックスフロー電池１の放電動作及び充電動作は、充電率の制御を除き実施形態１と同じである。実施形態２では、レドックスフロー電池１の充電中に、電圧計２２が第１電極１４及び第２電極１５間の電圧を検出し、その検出値を制御装置２１に伝送する。制御装置２１には、レドックスフロー電池１の充電時のカットオフ電圧が予め設定されており、電圧計２２の検出値がカットオフ電圧に達したら、制御装置２１は、切替装置１８ａ作動させて交流電源１８をオフにすることで充電を停止する。

　活物質としてキノン類を使用する場合の好適なカットオフ電圧は、１．７Ｖ、好ましくは１．５５Ｖ、さらに好ましくは１．４Ｖである。ただし、カットオフ電圧を低く設定すると、充放電可能な容量範囲が限定されてしまうので、容量範囲を維持したままカットオフ電圧を低く設定するためには、電流密度を下げることや、電極の面積を大きくするといった対策が有効である。

　レドックスフロー電池１の充電中に、第１電極１４及び第２電極１５間の電圧が予め設定されたカットオフ電圧に達したら充電を停止することにより、過電圧による充電時の第２電解液１３の液電位の低下が抑えられ、第２電解液１３に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池１において運転条件を適正化することができる。

（実施形態３）
　次に、本開示の実施形態３について説明する。実施形態３に係るレドックスフロー電池は、実施形態１及び２の構成とは独立に又は実施形態１又は２の少なくとも一方の構成に加えて、第１電解液１２及び第２電解液１３の温度範囲を制御するようにしたものである。以下では、実施形態１及び２の構成とは独立に上記構成を有する実施形態３を説明する。尚、実施形態３において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池の構成＞
　図５に示されるように、本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池１は、第１室３内の第１電解液１２及び第２室４内の第２電解液１３のそれぞれの温度を検出するための第１温度センサ２３（第１温度検出装置）及び第２温度センサ２４（第２温度検出装置）と、第１室３内の第１電解液１２及び第２室４内の第２電解液１３のそれぞれの温度を調節するための第１温度調節装置２５及び第２温度調節装置２６とを備えている。

　第１温度調節装置２５及び第２温度調節装置２６の構成は特に限定されず、第１電解液１２及び第２電解液１３のそれぞれの温度を適切な温度に調節できるものであればどのようなものでもよいが、実施形態３では、加熱機能をオンオフ可能な加熱装置として説明する。加熱装置としては、電力の供給によって加熱するヒータであってもよいし、加熱流体を流通させることによって加熱する装置等であってもよい。前者の場合、電力供給をオンオフすることにより加熱機能のオンオフが可能であり、後者の場合、加熱流体の流通をオンオフすることにより加熱機能のオンオフが可能である。

　第１温度センサ２３及び第２温度センサ２４はそれぞれ、制御装置２１に電気的に接続されている。第１温度調節装置２５及び第２温度調節装置２６はそれぞれ、制御装置２１によって加熱機能をオンオフ制御されるように構成されている。その他の構成は、酸化還元電位計２０ａ及び２０ｂ（図１参照）が設けられていない点を除き、実施形態１と同じである。

＜本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池の動作＞
　レドックスフロー電池１の放電動作及び充電動作は、充電率の制御を除き実施形態１と同じである。実施形態３では、第１温度センサ２３及び第２温度センサ２４がそれぞれ、第１室３内の第１電解液１２及び第２室４内の第２電解液１３の温度を検出し、それらの検出値を制御装置２１に伝送する。制御装置２１には、第１電解液１２及び第２電解液１３の温度についての制御範囲が予め設定されており、第１温度センサ２３又は第２温度センサ２４の検出値が制御範囲の下限を下回ったら、制御装置２１は第１温度調節装置２５又は第２温度調節装置２６の加熱機能をオンにして、第１電解液１２又は第２電解液１３を加熱する。第１温度センサ２３又は第２温度センサ２４の検出値が制御範囲内になったら、制御装置２１は第１温度調節装置２５又は第２温度調節装置２６の加熱機能をオフにする。

　活物質がキノン類である場合、電解液の温度が高すぎると活物質の分解反応の速度が促進されるおそれがある。一方で、電解液の温度が低すぎると、活物質の反応性の低下及び隔膜５のイオン交換速度の低下により、過電圧が上昇してエネルギー効率が低下するおそれがある。また、電解液の温度が低すぎると、電解液に溶解する活物質の量が低下して、レドックスフロー電池１の容量密度が低下するおそれもある。これに対し、実施形態３では、第１電解液１２及び第２電解液１３の温度が適正範囲（上述した制御範囲）に維持されるので、活物質であるキノン類の分解を抑制することができ、エネルギー効率の低下及び容量密度の低下を抑制することができ、結果として、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池１において運転条件を適正化することができる。

＜制御範囲の検討＞
　本開示の発明者らは、第１電解液１２に溶解する活物質をフェロシアン化カリウムとするとともに第２電解液１３に溶解する活物質を２，６－ＭＨＭＢＥＡＱとしたレドックスフロー電池１において、カットオフ電圧を１．４Ｖ、最大充電容量を理論容量の４７％、第１電解液１２及び第２電解液１３の温度を３０℃、４０℃、５０℃とした条件で、充電操作及び放電操作を複数回繰り返す充放電サイクルを行い、それぞれの充放電サイクル時の容量を測定した。図６にその結果を示す。図６のグラフの縦軸は、最初の充放電サイクル時の容量に対する各サイクル時の容量の比である相対容量としている。

　活物質の劣化が起きていない初期は、充電電圧はカットオフ電圧である１．４Ｖには到達せずに、最大充電容量４７％が制約となって充電操作が停止する。これに対し、活物質の劣化が進むと、電池抵抗が増大し、最大充電容量の４７％に到達する前にカットオフ電圧１．４Ｖに到達し、充電が停止する。これにより、活物質の劣化がある程度進んだ特定のサイクル数から、容量低下が始まることになる。

　図６によれば、電解液の温度が３０～５０℃の範囲では、電解液の温度が低いほど、容量の低下が生じ始めるサイクル数が多い。すなわち、電解液の温度が低いほど、容量の低下が生じない充放電サイクル数が多い。これは、電解液の温度が高いほど、活物質である２，６－ＭＨＭＢＥＡＱが分解しやすいことに起因するものと考えられる。この結果から、上述の制御範囲としては、３０℃±１５℃が好ましく、３０℃±１０℃がさらに好ましい。

（実施形態４）
　次に、本開示の実施形態４について説明する。実施形態４に係るレドックスフロー電池は、実施形態１～３の構成とは独立に又は実施形態１～３の少なくとも１つの構成に加えて、後述する転化率に基づいて充電時の運転条件を制御するようにしたものである。以下では、実施形態１～３の構成とは独立に上記構成を有する実施形態４を説明する。尚、実施形態４において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池の構成＞
　図７に示されるように、本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池１は、第２電解液１３の循環流量（例えば、第２電解液循環経路１１を流通する第２電解液１３の流量）を検出する流量センサ３０を備え、流量センサ３０は制御装置２１に電気的に接続されている。また、制御装置２１は、第２ポンプ９の吐出流量を変更可能に構成され、レドックスフロー電池１の充電時に交流電源１８の電圧を変更することで第１電極１４及び第２電極１５間を流れる電流値を変更可能に構成されている。その他の構成は、酸化還元電位計２０ａ（図１参照）が設けられていない点を除き、実施形態１と同じである。

＜本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池の動作＞
　レドックスフロー電池１の放電動作及び充電動作は、充電率の制御を除き実施形態１と同じである。実施形態４では、第２室４に流入した活物質に対する第２室４で反応した活物質の割合である転化率Ｒを定義した上で、レドックスフロー電池１の充電時に転化率Ｒが予め設定された上限値以下となるように、レドックスフロー電池１の運転条件が調整される。

　転化率Ｒは、下記式（Ａ）によって定義される。

式（Ａ）において、Ｉは第１電極１４及び第２電極１５間に流れる電流値（Ａ）であり、Ｆはファラデー定数（９．６５×１０^４ｓＡ／ｍｏｌ）であり、Ｃは、充電動作において活性を有する活物質の第２電解液１３中の濃度（ｍｏｌ／ｍ^３）であり、Ｑは第２電解液１３の循環流量（ｍ^３／ｓｅｃ）であり、ｎは反応電荷（ｍｏｌ／ｍｏｌ）である。反応電荷とは、活物質１分子当たりの酸化還元反応に関与する電子の数であり、例えば半反応式（４）では、ｎ＝２ｍｏｌ／ｍｏｌである。

　式（Ａ）に、活物質の濃度Ｃが含まれているが、これは、レドックスフロー電池１の運転開始前の運転条件設定時に決定する。例えば、レドックスフロー電池１の充電時における通常の電流値Ｉ及び循環流量Ｑを特定しておけば、転化率Ｒを所望の値にするような濃度Ｃを決定することができる。また、外的理由等によって電流値Ｉ及び循環流量Ｑに制約条件がある（通常時よりも低い値としなければならない）場合には、濃度Ｃを増加させることで、転化率Ｒを所望の値にすることができる。

　レドックスフロー電池１を放電動作から充電動作に切り替える場合、変更可能な電流値Ｉ又は循環流量Ｑ若しくはこれらの両方を変更することにより、転化率Ｒを予め設定された上限値以下となるようにすることができる。実施形態４の上述した構成では、電流値Ｉは、制御装置２１が交流電源の電圧値を変更することによって変更可能である。代替的に、交流電源１８と第１電極１４及び第２電極１５との間に電流調整装置を設け、制御装置２１がこの電流調整装置を作動させることにより電流値Ｉを変更することもできる。循環流量Ｑは、流量センサ３０の検出値に基づいて制御装置２１が第２ポンプ９の吐出流量を変更することによって変更可能である。

　レドックスフロー電池１において、充電中に第２電解液１３中の活物質の濃度が最も高くなる位置は、第２室４の出口付近である。このため、充電中に第２室４の出口付近の第２電解液１３の液電位が最も低くなり、活物質であるキノン類の分解が進行しやすい環境となっている。このようなキノン類の分解が進行しやすい環境を改善するために、電流値Ｉを低下すること又は循環流量Ｑを増加すること若しくはこれらの両方により、転化率Ｒを低下することができる。

　充電の半反応は半反応式（４）で表されることから、キノン類の濃度が式（Ａ）におけるＣとなる。充電開始前の濃度Ｃには、初期設定濃度を用いることができるが、充電が進行すると、半反応式（４）が進行してＣが減少していく。半反応式（４）の進行によって生じたキノン類の還元体の濃度は、充電容量から得ることができる。具体的には下記式（Ｂ）によって、キノン類の還元体の濃度Ｃ’が算出される。

　充電動作中のキノン類の濃度であるＣは、下記式（Ｃ）によって算出できるから、充電動作中の転化率Ｒを式（Ａ）によって算出することができる。
　　Ｃ＝（充電開始時のキノン類の濃度）－Ｃ’　・・・（Ｃ）

　充電動作中に、式（Ａ）によって算出される転化率Ｒが予め設定された上限値以下となるように、電流値Ｉ又は循環流量Ｑ若しくはこれらの両方を変更する。これにより、第２室４の出口付近の高充電率状態を解消でき、この結果、活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池１において運転条件を適正化することができる。本開示の発明者らは、正極側の電解液を０．４Ｍのフェロシアン化カリウム水溶液とし、負極側の電解液を０．５Ｍのキノン水溶液とし、電極面積を２５ｃｍ^２とし、レドックスフロー電池のセルの正極側及び負極側に各電解液を６５ｍｌ／ｍｉｎで流し、電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ^２とした条件で充電を行った場合のＳＯＣと転化率との関係の試算を行った。この試算によれば、ＳＯＣが上昇するほど転化率が上昇するが、ＳＯＣが９５％までであれば転化率は５０％以下となる。この試算結果から、転化率Ｒの上限値は、５０％、好ましくは２０％、最も好ましくは１０％である。

＜本開示の発明者らのシミュレーション＞
　転化率の違いによる作用効果をシミュレーションによって確認した。このシミュレーションは、ＣＯＭＳＯＬ　ＡＢ社（スウェーデン）のマルチフィジックスシミュレーションソフトウェアであるＣＯＭＳＯＬ　Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（登録商標）のバージョン５．２．０．１６６（オプションソルバ：Ｔｅｒｔｉａｒｙ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｆｒｅｅ　ａｎｄ　Ｐｏｒｏｕｓ　ｆｌｏｗ）を用いて行った。

　このシミュレーションにおいて、シミュレーションの対象となる現象と、その現象の解析に使用した方程式との組み合わせは以下の通りである。
　　電極界面での反応速度論式：バトラー－ボルマー方程式
　　電極の平衡電位：ネルンストの式
　　化学種輸送：ネルンスト－プランクの式
　　自由流れ：ナビエストークス式
　　多孔質内の流れ：ブリンクマン方程式

　このシミュレーションにおいて、正極側の電解液は、２種類の溶質すなわち化学種１Ａ及び２Ａが溶解した水溶液であり、負極側の電解液は、２種類の溶質すなわち化学種１Ｂ及び２Ｂが溶解した水溶液である。各電解液の物性を下記表１にまとめるとともに、各化学種の種類並びに各化学種の濃度及び拡散係数を下記表２にまとめる。

　各電解液がセル内で流通する流路は、長さ５３ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの単位流路が１３．５回折り返した構成を有する蛇行流路とした。

　負極基準でＳＯＣ＝５０％（化学種２Ａ及び２Ｂの濃度比が１：１の場合に相当する）の条件で、上記蛇行流路に負極側の電解液を２５ｍｌ／ｍｉｎ及び１００ｍｌ／ｍｉｎで流し、正極電極及び負極電極間に６０秒間０．５Ａの電流を流すことによってレドックスフロー電池を充電するシミュレーションを行った。このシミュレーションによって、負極側の電解液の流量が２５ｍｌ／ｍｉｎ及び１００ｍｌ／ｍｉｎのそれぞれの場合において、蛇行流路全体を通しての化学種２Ｂの濃度コンター図を得た。それらの図を図８及び９に示す。

　電解液の流量が２５ｍｌ／ｍｉｎ及び１００ｍｌ／ｍｉｎのそれぞれの場合の転化率は、式（Ａ）から、前者が２．４９％、後者が０．６２％と算出される。それぞれの場合において式（Ａ）中のパラメータのうち異なるものは電解液の流量Ｑのみであるから、電解液の流量が小さい前者の転化率のほうが後者の転化率よりも大きくなる。図８及び９のいずれにおいても、流路の入口よりも出口のほうが化学種２Ｂの濃度は上昇しているが、出口においてキノン類の分解が進行しやすい環境となるまでには至っていない。図８と図９とを対比すると、後者の方が前者に比べて出口における化学種２Ｂの濃度は低いことから、転化率が小さいほど、出口においてキノン類の分解が進行しにくい環境になっていると言える。

＜本開示の実施形態４に係るレドックスフロー電池の変形例＞
　実施形態４では、第２室４の転化率Ｒのみを制御していたが、この形態に限定するものではない。第１電解液１２に溶解する活物質もキノン類である場合は、上述した動作と同様にして、第１室３の転化率Ｒの制御を行うことにより、第１室３の出口付近の高充電率状態を解消でき、この結果、活物質の分解を抑制することができる。

　転化率Ｒの制御を循環流量Ｑのみで行うようにすると、電流値Ｉと共に転化率Ｒの制御を行う場合に比べて、第２室４内での第２電解液１３の流量が大きくなる。そうすると、第２室４内において、第２電極１５の表面近傍における第２電解液１３の流速が大きくなり、第２電極１５の表面の境界厚みが減少し、物質移動が促進されるので、濃度過電圧が抑制される。このような過電圧の減少に伴い、第２電解液１３の液電位の低下が抑制されて、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池１において運転条件を適正化することができる。

　図７には、セル２の構成として、第１電解液１２及び第２電解液１３のそれぞれが充填された第１室３及び第２室４のそれぞれの内部に第１電極１４及び第２電極１５が配置されるような模式的な構成が描かれているが、実際には、第１室３及び第２室４のそれぞれには、第１電解液１２及び第２電解液１３のそれぞれが流れる流路が形成されている。このような構成の一例を図１０に示す。隔膜５を挟むように板状の第１電極１４及び第２電極１５が配置され、第１電極１４及び第２電極１５のそれぞれに関して隔膜５とは反対側に、導電性部材から形成された板状の双極板３１が設けられている。双極板３１には、第１電極１４及び第２電極１５のそれぞれに第１電解液１２及び第２電解液１３のそれぞれが接するようにして流れる流路３２が形成されている。

　第１電解液１２及び第２電解液１３の流量の増大は、例えば、電解液の圧力損失を低減することにより可能である。このためには、流路３２に櫛歯流路構造を採用することが有効である。櫛歯流路とは、流路３２が、電解液を電極に導入する導入側流路３２ａと、電解液を電極から排出する排出側流路３２ｂを含み、導入側流路３２ａ及び排出側流路３２ｂのそれぞれが互いに噛み合って対向配置される構成である。

（実施形態５）
　次に、本開示の実施形態５について説明する。実施形態５に係るレドックスフロー電池は、実施形態１～４の構成とは独立に又は実施形態１～４の少なくとも１つの構成に加えて、第２電解液１３（及び第１電解液１２）のｐＨを調整可能にしたものである。以下では、実施形態１～４の構成とは独立に上記構成を有する実施形態５を説明する。尚、実施形態５において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図１１に示されるように、本開示の実施形態５に係るレドックスフロー電池１は、第２タンク８に、支持電解質に対応する酸又はアルカリ（支持電解質と同じもの）を供給する供給装置４０を備えている。供給装置４０は、第２タンク８に供給される酸又はアルカリを貯蔵する貯蔵タンク４１と、貯蔵タンク４１と第２タンク８とを連通する供給管４２と、供給管４２に設けられた供給ポンプ４３とを備えている。供給ポンプ４３は、制御装置２１によって起動及び停止の制御が行われるように構成されている。尚、供給される酸として二酸化炭素ガスを使用する場合は、貯蔵タンク４１の代わりに二酸化炭素ボンベを使用し、供給ポンプ４３の代わりにコンプレッサ又はブロワを使用することになる。

　第１電解液１２に溶解する活物質もキノン類である場合、供給装置４０は、第１タンク６に供給される酸又はアルカリを貯蔵する貯蔵タンク４６と、貯蔵タンク４６と第１タンク６とを連通する供給管４７と、供給管４７に設けられた供給ポンプ４８とを備えてもよい。また、第２タンク８（及び第１タンク６）内に酸又はアルカリを供給する構成に限定するものではなく、第２電解液循環経路１１（及び第１電解液循環経路１０）に酸又はアルカリを供給す構成であってもよく、第２室４（及び第１室３）に酸又はアルカリを供給す構成であってもよい。

　また、第２電解液１３のｐＨを検出するｐＨセンサ５０（ｐＨ検出装置）が設けられている。第１電解液１２に溶解する活物質もキノン類である場合には、第１電解液１２のｐＨを検出するｐＨセンサ５１（ｐＨ検出装置）を設けてもよい。ｐＨセンサ５０（及びｐＨセンサ５１）は、制御装置２１に電気的に接続されている。その他の構成は、酸化還元電位計２０ａ（図１参照）が設けられていない点を除き、実施形態１と同じである。

＜本開示の実施形態５に係るレドックスフロー電池の動作＞
　レドックスフロー電池１の放電動作及び充電動作は、充電率の制御を除き実施形態１と同じである。実施形態５では、レドックスフロー電池１の放電動作及び充電動作中にｐＨセンサ５０（及びｐＨセンサ５１）が第２電解液１３（及び第１電解液１２）のｐＨを検出し、その検出結果を制御装置２１に伝送する。例えば、ｐＨセンサ５０（及びｐＨセンサ５１）の検出値がキノン類に適したｐＨの上限を超えた場合、若しくは、キノン類に適したｐＨの範囲内ではあるが上限値に近い場合又は上限値に向かって上昇傾向を示している場合には、制御装置２１は供給装置４０を作動させて、具体的には供給ポンプ４３（及び供給ポンプ４８）を作動させて、第２タンク８（及び第１タンク６）内に酸を供給する。酸の供給量は、ｐＨセンサ５０（及びｐＨセンサ５１）の検出値に基づいて調整される。逆に第２電解液１３（及び第１電解液１２）のｐＨが下限を超えた場合は、制御装置２１は供給装置４０を作動させて、第２タンク８（及び第１タンク６）内にアルカリを供給する。これにより、レドックスフロー電池１の運転中に第２電解液１３（及び第１電解液１２）のｐＨが変動した場合でも、キノン類に適したｐＨに調整することができる。

　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

［１］一の態様に係るレドックスフロー電池は、
　隔膜（５）で仕切られた第１室（３）及び第２室（４）を有するセル（２）と、
　前記第１室（３）内に設けられ、放電時に正極となる第１電極（１４）と、
　前記第２室（４）内に設けられ、放電時に負極となる第２電極（１５）と、
　第１電解液（１２）を貯蔵する第１タンク（６）と、
　前記第１室（３）と前記第１タンク（６）との間で前記第１電解液（１２）を循環させる第１循環装置（第１ポンプ７）と、
　第２電解液（１３）を貯蔵する第２タンク（８）と、
　前記第２室（４）と前記第２タンク（８）との間で前記第２電解液（１３）を循環させる第２循環装置（第２ポンプ９）と
を備え、
　前記第１電解液（１２）及び前記第２電解液（１３）にはそれぞれ活物質が含まれ、前記第２電解液（１３）に含まれる前記活物質はキノン類であるレドックスフロー電池（１）であって、
　前記レドックスフロー電池（１）は、
　充電時に前記第１電極（１４）及び前記第２電極（１５）間に電流を流す電源（交流電源１８）と、
　前記レドックスフロー電池（１）の充電率を測定する充電率検出装置（２０）と、
　制御装置（２１）と
をさらに備え、
　前記制御装置（２１）には、前記レドックスフロー電池（１）の充電率の上限値が予め設定されており、前記レドックスフロー電池（１）の充電中に前記充電率検出装置（２０）による検出値が前記上限値に達したら、前記制御装置（２１）は前記電源（１８）からの電流の供給を停止する。

［２］別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］のレドックスフロー電池であって、
　前記充電率の上限値は９０％である。

　このような構成によれば、上記［１］の構成と同様に、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［３］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］または［２］のレドックスフロー電池であって、
　前記第１電極（１４）及び前記第２電極（１５）間の電圧を検出する電圧検出装置（電圧計２２）をさらに備え、
　前記制御装置（２１）には、前記レドックスフロー電池（１）の充電時のカットオフ電圧が予め設定されており、前記レドックスフロー電池（１）の充電中に前記電圧検出装置（２２）による検出値が前記カットオフ電圧に達したら、前記制御装置（２１）は前記電源（１８）からの電流の供給を停止する。

　このような構成によれば、過電圧による充電時の第２電解液の液電位の低下が抑えられ、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［４］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［３］のレドックスフロー電池であって、
　前記カットオフ電圧は１．７Ｖである。

　このような構成によれば、上記［３］の構成と同様に、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［５］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］～［４］のいずれかのレドックスフロー電池であって、
　前記第１電解液（１２）の温度を検出する第１温度検出装置（第１温度センサ２３）と、
　前記第２電解液（１３）の温度を検出する第２温度検出装置（第２温度センサ２４）と、
　前記第１電解液（１２）を加熱又は冷却する第１温度調節装置（２５）と、
　前記第２電解液（１３）を加熱又は冷却する第２温度調節装置（２６）と
をさらに備え、
　前記第１温度検出装置（２５）及び前記第２温度検出装置（２６）のそれぞれによる検出値が３０℃±１５℃の範囲となるように、前記制御装置（２１）は、前記第１温度調節装置（２５）及び前記第２温度調節装置（２６）を作動させて、前記第１電解液（１２）及び前記前記第２電解液（１３）のそれぞれの温度を調節する。

　活物質がキノン類である場合、電解液の温度が高すぎると活物質の分解反応の速度が促進されるおそれがある。一方で、電解液の温度が低すぎると、活物質の反応性の低下及び隔膜のイオン交換速度の低下により、過電圧が上昇してエネルギー効率が低下するおそれがある。また、電解液の温度が低すぎると、電解液に溶解する活物質の量が低下して、レドックスフロー電池の容量密度が低下するおそれもある。これに対し、上記構成によれば、電解液の温度が適正範囲に維持されるので、活物質の分解を抑制することができ、エネルギー効率の低下及び容量密度の低下を抑制することができ、結果として、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［６］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］～［５］のレドックスフロー電池であって、
　前記第２室（４）に流入した活物質に対する前記第２室（４）で反応した活物質の割合である転化率Ｒを下記式で定義し、
　　Ｒ＝Ｉ／（Ｆ×Ｃ×Ｑ×ｎ）
　Ｉは前記第１電極（１４）及び前記第２電極（１５）間に流れる電流値であり、Ｆはファラデー定数であり、Ｃは前記第２電解液（１３）中の前記活物質の濃度であり、Ｑは前記第２電解液（１３）の循環流量であり、ｎは反応電荷であり、
　前記制御装置（２１）は、前記レドックスフロー電池（１）の充電中に前記転化率が予め設定された上限値以下となるように、前記電流値又は前記第２電解液（１３）の循環流量の少なくとも一方を変更する。

　このような構成によれば、第２室の出口付近の高充電率状態を解消でき、これにより活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［７］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［６］のレドックスフロー電池であって、
　前記制御装置（２１）は、前記転化率が予め設定された上限値以下となるように、前記第２電解液（１３）の循環流量を変更する。

　このような構成によれば、Ｒを上限値以下とするために、第２電解液の循環流量を増加することになる。そうすると、第２電極表面の境界厚みが減少し、物質移動が促進されるので、濃度過電圧が抑制される。このような過電圧の減少に伴い、第２電解液の液電位の低下が抑制されて、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［８］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［６］または［７］のレドックスフロー電池であって、
　前記転化率の上限値は５０％である。

　このような構成によれば、上記［６］または［７］の構成と同様に、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［９］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］～［８］のレドックスフロー電池であって、
　前記第２室（４）は、前記第２電解液（１３）が流れる流路（３２）を含み、
　前記流路（３２）は櫛歯流路である。

　このような構成によれば、流路を流れる第２電解液の圧力損失が低減されて、第２電解液の流量を増やすことができる。そうすると、第２電極表面の境界厚みが減少し、物質移動が促進されるので、濃度過電圧が抑制される。このような過電圧の減少に伴い、第２電解液の液電位の低下が抑制されて、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。

［１０］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１］～［９］のレドックスフロー電池であって、
　前記第２電解液（１３）は支持電解質を含み、
　前記第２電解液（１３）のｐＨは７～１４である。

　このような構成によれば、第２電解液に支持電解液が含まれることにより、第２電解液の電気伝導度が向上し、液抵抗が減少する。液抵抗の低下に伴い過電圧が減少し、第２電解液の液電位の低下が抑えられ、第２電解液に含まれる活物質の分解が抑制されるので、活物質としてキノン類を使用するレドックスフロー電池において運転条件を適正化することができる。また、第２電解液のｐＨが７～１４であることにより、キノン類に適したｐＨとなる。

［１１］さらに別の態様に係るレドックスフロー電池は、［１０］のレドックスフロー電池であって、
　前記第２電解液（１３）のｐＨを検出するｐＨ検出装置（５０）と、
　前記第２電解液（１３）に酸又はアルカリを供給する供給装置（４０）と
を備え、
　前記制御装置（２１）は、前記ｐＨ検出装置（５０）による検出値に基づいて、前記供給装置（４０）を作動させることにより前記第２電解液（１３）に前記酸又はアルカリを供給する。

　このような構成によれば、レドックスフロー電池の運転中に第２電解液のｐＨが変動した場合でも、キノン類に適したｐＨに調整することができる。

１　レドックスフロー電池
２　セル
３　第１室
４　第２室
５　隔膜
６　第１タンク
７　第１ポンプ（第１循環装置）
８　第２タンク
９　第２ポンプ（第２循環装置）
１２　第１電解液
１３　第２電解液
１４　第１電極
１５　第２電極
１８　交流電源（電源）
２０　充電率検出装置
２１　制御装置
２２　電圧計（電圧検出装置）
２３　第１温度センサ（第１温度検出装置）
２４　第２温度センサ（第２温度検出装置）
２５　第１温度調節装置
２６　第２温度調節装置
３２　流路
４０　供給装置
５０　ｐＨ検出装置

Claims

　隔膜で仕切られた第１室及び第２室を有するセルと、
　前記第１室内に設けられ、放電時に正極となる第１電極と、
　前記第２室内に設けられ、放電時に負極となる第２電極と、
　第１電解液を貯蔵する第１タンクと、
　前記第１室と前記第１タンクとの間で前記第１電解液を循環させる第１循環装置と、
　第２電解液を貯蔵する第２タンクと、
　前記第２室と前記第２タンクとの間で前記第２電解液を循環させる第２循環装置と
を備え、
　前記第１電解液及び前記第２電解液にはそれぞれ活物質が含まれ、前記第２電解液に含まれる前記活物質はキノン類であるレドックスフロー電池であって、
　前記レドックスフロー電池は、
　充電時に前記第１電極及び前記第２電極間に電流を流す電源と、
　前記レドックスフロー電池の充電率を測定する充電率検出装置と、
　制御装置と
をさらに備え、
　前記制御装置には、前記レドックスフロー電池の充電率の上限値が予め設定されており、前記レドックスフロー電池の充電中に前記充電率検出装置による検出値が前記上限値に達したら、前記制御装置は前記電源からの電流の供給を停止するレドックスフロー電池。
　前記充電率の上限値は９０％である、請求項１に記載のレドックスフロー電池。
　前記第１電極及び前記第２電極間の電圧を検出する電圧検出装置をさらに備え、
　前記制御装置には、前記レドックスフロー電池の充電時のカットオフ電圧が予め設定されており、前記レドックスフロー電池の充電中に前記電圧検出装置による検出値が前記カットオフ電圧に達したら、前記制御装置は前記電源からの電流の供給を停止する、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池。
　前記カットオフ電圧は１．７Ｖである、請求項３に記載のレドックスフロー電池。
　前記第１電解液の温度を検出する第１温度検出装置と、
　前記第２電解液の温度を検出する第２温度検出装置と、
　前記第１電解液を加熱又は冷却する第１温度調節装置と、
　前記第２電解液を加熱又は冷却する第２温度調節装置と
をさらに備え、
　前記第１温度検出装置及び前記第２温度検出装置のそれぞれによる検出値が３０℃±１５℃の範囲となるように、前記制御装置は、前記第１温度調節装置及び前記第２温度調節装置を作動させて、前記第１電解液及び前記前記第２電解液のそれぞれの温度を調節する、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池。
　前記第２室に流入した活物質に対する前記第２室で反応した活物質の割合である転化率Ｒを下記式で定義し、
　　Ｒ＝Ｉ／（Ｆ×Ｃ×Ｑ×ｎ）
　Ｉは前記第１電極及び前記第２電極間に流れる電流値であり、Ｆはファラデー定数であり、Ｃは前記第２電解液中の前記活物質の濃度であり、Ｑは前記第２電解液の循環流量であり、ｎは反応電荷であり、
　前記制御装置は、前記レドックスフロー電池の充電中に前記転化率が予め設定された上限値以下となるように、前記電流値又は前記第２電解液の循環流量の少なくとも一方を変更する、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池。
　前記制御装置は、前記転化率が予め設定された上限値以下となるように、前記第２電解液の循環流量を変更する、請求項６に記載のレドックスフロー電池。
　前記転化率の上限値は５０％である、請求項６に記載のレドックスフロー電池。
　前記第２室は、前記第２電解液が流れる流路を含み、
　前記流路は櫛歯流路である、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池。
　前記第２電解液は支持電解質を含み、
　前記第２電解液のｐＨは７～１４である、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池。
　前記第２電解液のｐＨを検出するｐＨ検出装置と、
　前記第２電解液に酸又はアルカリを供給する供給装置と
を備え、
　前記制御装置は、前記ｐＨ検出装置による検出値に基づいて、前記供給装置を作動させることにより前記第２電解液に前記酸又はアルカリを供給する、請求項１０に記載のレドックスフロー電池。