JPH08138718A - レドックスフロー電池の運転方法 - Google Patents

レドックスフロー電池の運転方法

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JPH08138718A
JPH08138718A JP6273984A JP27398494A JPH08138718A JP H08138718 A JPH08138718 A JP H08138718A JP 6273984 A JP6273984 A JP 6273984A JP 27398494 A JP27398494 A JP 27398494A JP H08138718 A JPH08138718 A JP H08138718A
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貴浩 隈元
Toshio Shigematsu
敏夫 重松
Takefumi Itou
岳文 伊藤
Tetsuji Ito
哲二 伊藤
Nobuyuki Tokuda
信幸 徳田
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電極の劣化を減少させ、長寿命化
できるように改良された、レドックスフロー電池の運動
方法を提供することを最も主要な特徴とする。 【構成】 正極6において、充電時、第1の原子価状態
(V4+)から第2の原子価(V5+)状態に変化し、放電
時にはその逆反応を起こす正極活物質を含むレドックス
フロー電池1の運転方法に係る。充電終了時において、
第1の原子価状態(V4+)の正極活物質が電解液中に残
るように運転を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にレドックスフ
ロー電池の運転方法に関するものであり、より特定的に
は、電極の劣化を減らし、長寿命化できるように改良さ
れた、レドックスフロー電池の運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来より提案されているレドッ
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1は、セル2、正極液タンク3および負極液タンク
4を備える。セル2内は、たとえばイオン交換膜からな
る隔膜5により仕切られており、一方側が正極セル2
a、他方側が負極セル2bを構成している。正極セル2
aおよび負極セル2b内には、それぞれ電極として正極
6あるいは負極7が配置されている。
【0003】図1に示したレドックスフロー電池1で
は、たとえば鉄イオン、クロムイオンのような原子価の
変化するイオンの水溶液をタンク3,4に貯蔵し、これ
をポンプPで流通型電解セル2へ送液し、酸化還元反応
により充放電を行なう。
【0004】たとえば、正極活物質としてFe3+/Fe
2+、負極活物質としてCr2+/Cr 3+を用い、それぞ
れ、塩酸溶液とした場合、各酸化還元系の両極6,7に
おける電池反応は、下記の式のようになる。
【0005】
【化1】 上述の式の電気化学反応により、約1ボルトの起電力が
得られる。
【0006】特開昭62−186473号公報において
は、図2に示すような、正極活物質および負極活物質と
してバナジウムを用い、それぞれ硫酸溶液としたレドッ
クスフロー電池を開示しており、この場合の電池反応
は、下記の式のようになる。
【0007】
【化2】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のレドックスフロ
ー電池の運転方法には、正極活物質をどの程度まで充電
すればよいのか、明確な指針はなかったので、正極活物
質を充電し終わったとき(または充電の終わりに近づく
と)、次式に示すような、水の分解反応により、酸素が
発生し、ひいては電極を酸化し、電極をぼろぼろにする
という問題点があった。
【0009】
【化3】 また、正極活物質の充電状態の液は、酸化力が強く、充
電された正極活物質が多ければ多いほど、電極を酸化劣
化させやすく、ひいては電圧効率が低下するという問題
点があった。
【0010】また、正極活物質にバナジウムイオンを使
用する場合、4価のバナジウムに比べ、5価のバナジウ
ムは溶解度が小さく、析出しやすい。そのため、5価の
バナジウムが多くなるにつれて、析出物が多くなるとい
う問題点があった。
【0011】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、電極の劣化を防ぎ、かつ長寿
命化できるように改良された、レドックスフロー電池の
運転方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、正極におい
て、充電時、第1の原子価状態から第2の原子価状態に
変化し、放電時にはその逆反応を起こす正極活物質を含
むレドックスフロー電池の運転方法に係る。そして、上
記問題点を解決するために、充電終了時において、上記
第1の原子価状態の正極活物質が電解液中に残るように
運転を行なうことを特徴とする。
【0013】この発明の好ましい実施態様によれば、充
電終了時に、上記第2の原子価状態の正極活物質が90
%以下になるように、運転が行なわれる。
【0014】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記正極活物質としてバナジウムイオンが用いられ
る。
【0015】
【作用】レドックスフロー電池の運転を、正極活物質を
100%充電しないように運転するので、酸素発生も減
少し、電極の劣化が減少する。
【0016】特に、正極活物質の充電を90%以下にし
た場合には、電極の劣化が少なくなる。バナジウムイオ
ンを正極活物質に使用し、充電を90%以下にした場合
には、さらに、バナジウムイオンを析出を抑えることが
できる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【0018】正極活物質を100%充電を行なったと
き、95%まで充電を行なったときおよび90%まで充
電を行なったときの電極の劣化について比較した。電極
の劣化は、電圧効率の値を目安にした。なぜなら、条件
が同じならば、電極の劣化は、電圧効率の低下に現れる
からである。
【0019】実施例1 バナジウム1モル/l−硫酸3モル/lを用いて、図2
に示すような小型電池を用いて、試験を行なった。結果
を、表1に示す。
【0020】
【表1】 表1の結果から、100%充電すると、電極の劣化が起
こりやすいことがわかる。また、90%以下の充電にす
ると、電極の劣化が減少することがわかる。
【0021】実施例2 バナジウム2モル/l−硫酸2モル/lを用いて小型電
池を作製し、5価のバナジウムの安定性を調べた。安定
性は、50℃での析出試験を行なうことにより調べた。
結果を表2に示す。
【0022】
【表2】 表2の結果から明らかなように、バナジウムは充電が少
ないほど安定であることがわかった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、レドックスフロー
電池の運転方法で、正極活物質を100%充電しないよ
うに運転すると、電極の劣化を減少させ、長寿命化する
ことができる。
【0024】また、正極活物質に、バナジウムイオンを
用いた場合には、5価のバナジウムの析出を抑制するこ
とができ、ひいては、バナジウム析出によるメンテナン
ス等の心配が減るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のレドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
【図2】従来の全バナジウム系レドックスフロー電池の
概略構成図である。
【符号の説明】
6 正極 7 負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 岳文 大阪府大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 伊藤 哲二 大阪府大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 徳田 信幸 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極において、充電時、第1の原子価状
    態から第2の原子価状態に変化し、放電時にはその逆反
    応を起こす正極活物質を含むレドックスフロー電池の運
    転方法において、 充電終了時において、前記第1の原子価状態の正極活物
    質が電解液中に残るように運転を行なうことを特徴とす
    る、レドックスフロー電池の運転方法。
  2. 【請求項2】 充電終了時に、前記第2の原子価状態の
    正極活物質が90%以下になるように、運転を行なう、
    請求項1に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
  3. 【請求項3】 前記正極活物質としてバナジウムイオン
    を用いる、請求項1に記載のレドックスフロー電池の運
    転方法。
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