JPS6369151A - レドツクス電池 - Google Patents
レドツクス電池Info
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- JPS6369151A JPS6369151A JP61212480A JP21248086A JPS6369151A JP S6369151 A JPS6369151 A JP S6369151A JP 61212480 A JP61212480 A JP 61212480A JP 21248086 A JP21248086 A JP 21248086A JP S6369151 A JPS6369151 A JP S6369151A
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- liquid
- cells
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- 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
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2459—Comprising electrode layers with interposed electrolyte compartment with possible electrolyte supply or circulation
-
- 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
Landscapes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多数のセルを積層したレドックス電池、詳し
くは多数のセルを複数の積層単位に分割して仕切り、各
積層単位に給・排液するようにしたレドックス電池に関
するものである。
くは多数のセルを複数の積層単位に分割して仕切り、各
積層単位に給・排液するようにしたレドックス電池に関
するものである。
電力は各種のエネルギーへの変換が容易で制御し易く、
消費時の環境汚染がないので、エネルギー消費に占める
割合が年毎に増加している。電力供給の特異な点は、生
産と消費が同時に行われることである。この制約の中で
、電力消費の変動に即応しながら、一定周波数、一定電
圧の質の高い電力を高い信転性で送ることが、電力産業
に要求されているが、実際には、出力は変えにくいが効
率の高い原子力発電や新鋭火力発電を、なるべく最高効
率の定格で運転し、昼間の大きな電力需要の増加を電力
消費の変動に応じて発電を行うのに適した水力発電等で
まかなっており、夜間には余剰電力が発生しているのが
現状である。
消費時の環境汚染がないので、エネルギー消費に占める
割合が年毎に増加している。電力供給の特異な点は、生
産と消費が同時に行われることである。この制約の中で
、電力消費の変動に即応しながら、一定周波数、一定電
圧の質の高い電力を高い信転性で送ることが、電力産業
に要求されているが、実際には、出力は変えにくいが効
率の高い原子力発電や新鋭火力発電を、なるべく最高効
率の定格で運転し、昼間の大きな電力需要の増加を電力
消費の変動に応じて発電を行うのに適した水力発電等で
まかなっており、夜間には余剰電力が発生しているのが
現状である。
このため、経済性の良好な原子力発電や新鋭火力発電に
よる夜間余剰電力を揚水発電によって貯蔵しているが、
揚水発電の立地条件は次第に厳しくなっている。
よる夜間余剰電力を揚水発電によって貯蔵しているが、
揚水発電の立地条件は次第に厳しくなっている。
以上のような実情から環境汚染がなく、しがも汎用性の
高いエネルギーである電力を貯蔵する方法として各種の
２次電池が研究され、この中でも特に２種のレドックス
系を隔膜を介して接触させたレドックス電池が注目され
ている。
高いエネルギーである電力を貯蔵する方法として各種の
２次電池が研究され、この中でも特に２種のレドックス
系を隔膜を介して接触させたレドックス電池が注目され
ている。
この原理の概要について、第９図を用いて説明すると、
第９図は２タンク式のレドックス電池を用いた電力貯蔵
システムを示すものである。この図において、１は発電
所、２は変電設備、３は負荷、４はインバータ、５はレ
ドックス電池で、このレドックス電池５はタンク６．７
、流通型電解槽８などから構成される。
第９図は２タンク式のレドックス電池を用いた電力貯蔵
システムを示すものである。この図において、１は発電
所、２は変電設備、３は負荷、４はインバータ、５はレ
ドックス電池で、このレドックス電池５はタンク６．７
、流通型電解槽８などから構成される。
流通型電解槽８は隔膜９で仕切られ、内部に正極液室１
０ａと負極液室１０ｂを設け、該正極液室１０ａには正
極１１と、正極液、例えばＦｅイオンを含む塩酸溶液等
の液を収容し、一方、負極液室１０ｂには負極１２と、
負極液、例えばＣｒイオンを含む塩酸溶液等の液を収容
するとともに、タンク６と正極液室１０ａの間にはポン
プ１３ａを設け、タンク６と正極液室１０ａとの間に正
極液の循環路１４を形成し、またタンク７と負極液室＋
Ｏｂの間にはポンプ１３ｂを設け、タンク７と負極液室
１０ｂとの間に負極液の循環路１５を形成する。
０ａと負極液室１０ｂを設け、該正極液室１０ａには正
極１１と、正極液、例えばＦｅイオンを含む塩酸溶液等
の液を収容し、一方、負極液室１０ｂには負極１２と、
負極液、例えばＣｒイオンを含む塩酸溶液等の液を収容
するとともに、タンク６と正極液室１０ａの間にはポン
プ１３ａを設け、タンク６と正極液室１０ａとの間に正
極液の循環路１４を形成し、またタンク７と負極液室＋
Ｏｂの間にはポンプ１３ｂを設け、タンク７と負極液室
１０ｂとの間に負極液の循環路１５を形成する。
以上の構成において発電所１で発電され、変電設（１２
に送電された電力は適当な電圧に変圧され、負荷３に供
給される。
に送電された電力は適当な電圧に変圧され、負荷３に供
給される。
一方、夜間になり余剰電力が出ると、インバータ４によ
り交直変換を行い、レドックス電池５に充電が行われる
。
り交直変換を行い、レドックス電池５に充電が行われる
。
この場合、ポンプ１３ａ、１３ｂで正極液および負極液
を、正極液室＋Ｏａおよび負極液室１０ｂを通して循環
させながら充電が行われる。たとえば、正極液にＦｅイ
オン、負極液にＣｒイオンを使用する場合、流通型電解
槽８内で起こる反応は下記＋１）〜（３）式中の充電側
の反応となる。
を、正極液室＋Ｏａおよび負極液室１０ｂを通して循環
させながら充電が行われる。たとえば、正極液にＦｅイ
オン、負極液にＣｒイオンを使用する場合、流通型電解
槽８内で起こる反応は下記＋１）〜（３）式中の充電側
の反応となる。
放電
放電
放電
このようにして、電力が正極液、負極液の中に蓄積され
る。
る。
次に、供給電力が需要電力よりも少ない場合は、ポンプ
Ｉ ３２．１３ｂで正極液および負極液を、正極液室＋
Ｏａおよび負極液室１０ｂを通して循環させながら＋１
１〜（３）式中の放電側の反応により放電が行われ、イ
ンバータ４により直交変換が行われ、変電設備２を介し
て負荷３に電力が供給される。
Ｉ ３２．１３ｂで正極液および負極液を、正極液室＋
Ｏａおよび負極液室１０ｂを通して循環させながら＋１
１〜（３）式中の放電側の反応により放電が行われ、イ
ンバータ４により直交変換が行われ、変電設備２を介し
て負荷３に電力が供給される。
前記レドックス電池では、単セルあたりの起電力が約１
ｖと低いため、直列接続して電圧を高くする必要がある
が、単セルどうしをブスバーで接続する単極式接続法で
は、ブスバ一部でのオーム損による効率の低下が大きい
ため、複極式接続法によってセル自体を積層する方法が
採用されている。この積層した電解槽をスタックと称す
る。スタック内の各セルは、電解液の供給および排出の
ためのマニホルドを通じて液的に連絡しているが、各セ
ルの電位が異なるため、この流路を通じて電位勾配に従
って、いわゆるシャント電流というイオンの流れによる
電流を生じ、電気的損失を招くという欠点があった。
ｖと低いため、直列接続して電圧を高くする必要がある
が、単セルどうしをブスバーで接続する単極式接続法で
は、ブスバ一部でのオーム損による効率の低下が大きい
ため、複極式接続法によってセル自体を積層する方法が
採用されている。この積層した電解槽をスタックと称す
る。スタック内の各セルは、電解液の供給および排出の
ためのマニホルドを通じて液的に連絡しているが、各セ
ルの電位が異なるため、この流路を通じて電位勾配に従
って、いわゆるシャント電流というイオンの流れによる
電流を生じ、電気的損失を招くという欠点があった。
上記の電気的損失は、第１０図に示すように、セル積層
数を増す程、また第１１図に示すように、マニホルド径
を大きくする程、増大することが知られており、こうし
た面がら損失を低減する方法が検討されている。
数を増す程、また第１１図に示すように、マニホルド径
を大きくする程、増大することが知られており、こうし
た面がら損失を低減する方法が検討されている。
単に、マニホルド径を小さくする方法は、液の圧力損失
が増し、ポンプの消費動力が増大するため得策ではない
。これに対して、配管に拡径部を設けて、液流量に応じ
て端部のセル程、マニホルド径を小さくすることにより
、ポンプ動力を増大させることなく、シャント電流を賢
夫を低減するようにした電池も考案されている（特開昭
６０−３７６５２号公報）。しかしこの方法は、加工・
組立精度が厳しく、製作加工費が増大するばかりでな（
、セルの互換性がなくなるため、保守が不便である。
が増し、ポンプの消費動力が増大するため得策ではない
。これに対して、配管に拡径部を設けて、液流量に応じ
て端部のセル程、マニホルド径を小さくすることにより
、ポンプ動力を増大させることなく、シャント電流を賢
夫を低減するようにした電池も考案されている（特開昭
６０−３７６５２号公報）。しかしこの方法は、加工・
組立精度が厳しく、製作加工費が増大するばかりでな（
、セルの互換性がなくなるため、保守が不便である。
また特開昭５９−１２７３７８号公報では、マニホルド
に気泡を吹き込む漏洩電流防止方法が提案されているが
、セル内に気泡が混入するのを防止するために、セル構
造が複雑になること、および気泡の挙動のばらつきによ
り、各セルへの液の分配が不均一となる可能性が大きい
ことより実現は困難である。
に気泡を吹き込む漏洩電流防止方法が提案されているが
、セル内に気泡が混入するのを防止するために、セル構
造が複雑になること、および気泡の挙動のばらつきによ
り、各セルへの液の分配が不均一となる可能性が大きい
ことより実現は困難である。
以上のような点から、現実的な対策としては、セルの電
極面積を大きくし正味の電流を太き（することによって
、相対的にマニホルド部でのシャント電流損失の割合を
小さくすること、およびセル積層数をあまり多くせず、
シャント電流損失が所定の値以下となる範囲に留める方
法が採用されている。
極面積を大きくし正味の電流を太き（することによって
、相対的にマニホルド部でのシャント電流損失の割合を
小さくすること、およびセル積層数をあまり多くせず、
シャント電流損失が所定の値以下となる範囲に留める方
法が採用されている。
配電用変電所に設置する電力貯蔵設備用電池としては、
総合エネルギー効率が７０％以上である必要があるが（
ムーンライト計画開発目標性能）、そのためにはインバ
ータ、ポンプ等補機を除き、直流端で８０％以上の効率
を達成する必要があるや電極面積を大型化（６０００ｃ
＋ｊ） シた場合、５０セル積層とすると、シャント電
流損失は、１０％以上にもなり、電池内部抵抗によるエ
ネルギー損失等を考慮すると、上記の８０％という効率
の達成は困難であるため、積層数は２０〜３０セル程度
が限界であるという報告もある（昭和５９年度「新型電
池電力貯蔵システム開発ｊ研究成果；新エネルギー総合
開発機構）。
総合エネルギー効率が７０％以上である必要があるが（
ムーンライト計画開発目標性能）、そのためにはインバ
ータ、ポンプ等補機を除き、直流端で８０％以上の効率
を達成する必要があるや電極面積を大型化（６０００ｃ
＋ｊ） シた場合、５０セル積層とすると、シャント電
流損失は、１０％以上にもなり、電池内部抵抗によるエ
ネルギー損失等を考慮すると、上記の８０％という効率
の達成は困難であるため、積層数は２０〜３０セル程度
が限界であるという報告もある（昭和５９年度「新型電
池電力貯蔵システム開発ｊ研究成果；新エネルギー総合
開発機構）。
ところが、最終的に必要な直流電圧は、直交変換器の仕
様上、数百〜千Ｖ以上であるので、前記の積層のスタッ
クでは、数十スタック以上ブスバーで直列接続する必要
がある。配電用変電所用の設備では、数ＭＷの電池ユニ
ットとなるが、必要なスタック数は、−ユニットあたり
数百〜土台以上となる。
様上、数百〜千Ｖ以上であるので、前記の積層のスタッ
クでは、数十スタック以上ブスバーで直列接続する必要
がある。配電用変電所用の設備では、数ＭＷの電池ユニ
ットとなるが、必要なスタック数は、−ユニットあたり
数百〜土台以上となる。
このように積層数が少ないスタックでは、膨大な数量の
スタックが必要となり、そのために、スタックを構成す
る材料の中でセル本体以外の部分、すなわちエンドプレ
ート、リード、スタック締付けＭＮおよびブスバーなど
の材料費が増大する。
スタックが必要となり、そのために、スタックを構成す
る材料の中でセル本体以外の部分、すなわちエンドプレ
ート、リード、スタック締付けＭＮおよびブスバーなど
の材料費が増大する。
また各スタック毎に保守点検のためのアクセスが必要な
ので、設置面積が膨大となる。
ので、設置面積が膨大となる。
本発明は上記の諸点に追みなされたもので、シャント電
流損失を増加することなくスタックのセル積層数を増す
ことにより、よりコンパクトで、高性能、低コストの電
池設備を提供することを目的とするものである。
流損失を増加することなくスタックのセル積層数を増す
ことにより、よりコンパクトで、高性能、低コストの電
池設備を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本願の第１
の発明のレドックス電池は、複極式接続法によって積層
した多数のセルからなるレドックス電池において、多数
のセルを複数の積層単位に分割し、各積層単位間に導電
体および枠体からなる液仕切板を挿入して仕切り、各積
層単位に液供給管および液排出管を接続したことを特徴
としている。
の発明のレドックス電池は、複極式接続法によって積層
した多数のセルからなるレドックス電池において、多数
のセルを複数の積層単位に分割し、各積層単位間に導電
体および枠体からなる液仕切板を挿入して仕切り、各積
層単位に液供給管および液排出管を接続したことを特徴
としている。
また本願の第２の発明のレドックス電池は、複極式接続
法によって積層した多数のセルからなるレドックス電池
において、多数のセルを複数の積層単位に分割し、各積
層単位間に導電体および枠体からなる液仕切板を挿入し
て仕切り、各積層単位に液供給管および液排出管を接続
し、液供給管および／または液排出管に電気的絶縁装置
を取り付けたことを特徴としている 本発明のレドックス電池においては、積層単位を一体可
搬構造とするのが好ましく、また電気的絶縁装置が流量
計の機能をも有するように構成するのが好ましい。
法によって積層した多数のセルからなるレドックス電池
において、多数のセルを複数の積層単位に分割し、各積
層単位間に導電体および枠体からなる液仕切板を挿入し
て仕切り、各積層単位に液供給管および液排出管を接続
し、液供給管および／または液排出管に電気的絶縁装置
を取り付けたことを特徴としている 本発明のレドックス電池においては、積層単位を一体可
搬構造とするのが好ましく、また電気的絶縁装置が流量
計の機能をも有するように構成するのが好ましい。
また絶縁装置は、第１図および第２図に示すように、サ
ブスタック毎に取り付けても良いが、第５図に示すよう
に、等電位のサブスタックどうしを同一のヘッダーで接
続する方式では、各ヘッダーと母管との間に絶縁装置を
取り付けることによつても絶縁できる。なお第５図では
正極液給液のみを示しているが、正極液排液、負極液給
液および排液についても同様に配管すれば良い。
ブスタック毎に取り付けても良いが、第５図に示すよう
に、等電位のサブスタックどうしを同一のヘッダーで接
続する方式では、各ヘッダーと母管との間に絶縁装置を
取り付けることによつても絶縁できる。なお第５図では
正極液給液のみを示しているが、正極液排液、負極液給
液および排液についても同様に配管すれば良い。
本発明のレドックス電池は１０〜１００セル毎、好まし
くは２０〜５０セル毎に、導電板および枠体等からなる
液仕切板を挿入し、仕切られる積層単位（以下、サブス
タックと称する）毎に給排液を行う。また各サブスタッ
クに接続する配管に電気的絶縁装置を取り付ける場合が
ある。この場合は、各サブスタック間は電気的に絶縁さ
れるので、スタックのセル数をいくら増大させても、シ
ャント電流損失は、サブスタックの積層数に相当する分
にとどまる。したがって効率を維持したまま、セル積層
数を飛躍的に増大させることが可能であり、大幅な設置
面積の低減およびコストダウンが可能になる。
くは２０〜５０セル毎に、導電板および枠体等からなる
液仕切板を挿入し、仕切られる積層単位（以下、サブス
タックと称する）毎に給排液を行う。また各サブスタッ
クに接続する配管に電気的絶縁装置を取り付ける場合が
ある。この場合は、各サブスタック間は電気的に絶縁さ
れるので、スタックのセル数をいくら増大させても、シ
ャント電流損失は、サブスタックの積層数に相当する分
にとどまる。したがって効率を維持したまま、セル積層
数を飛躍的に増大させることが可能であり、大幅な設置
面積の低減およびコストダウンが可能になる。
また従来、積層数を増大させると、各セルへの液の等配
が困難となり、それを外部から調整することもできなか
ったが、電気的絶縁装置が流量計の機能を有する場合は
、スタックではサブスタック毎に流量を監視し調節でき
るので、実質的にほぼ液の等配を達成できる。
が困難となり、それを外部から調整することもできなか
ったが、電気的絶縁装置が流量計の機能を有する場合は
、スタックではサブスタック毎に流量を監視し調節でき
るので、実質的にほぼ液の等配を達成できる。
なお上記の流量計としては、たとえば第６図ｔａ＋、山
）、（Ｃ１、ｆｄｌに示すような公知の回転式流量計を
用いることができる。
）、（Ｃ１、ｆｄｌに示すような公知の回転式流量計を
用いることができる。
さらに、サブスタックを一体可搬型とした場合は、装置
の組立が容易であるとともに、各サブスタックの電圧、
液流量などを監視し、異常があればサブスタックごと交
換することが可能なので、保守・管理上も好ましい。
の組立が容易であるとともに、各サブスタックの電圧、
液流量などを監視し、異常があればサブスタックごと交
換することが可能なので、保守・管理上も好ましい。
（実施例〕
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例および比較
例を詳細に説明する。ただしこの実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
例を詳細に説明する。ただしこの実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
実施例１
第１図〜第３図に、本発明のレドックス電池の構造の一
例を示す。図中、サブスタック１６は液仕切板１７、バ
イポーラ板１８、正極室２０、隔膜２１、負極室２２お
よび液供給・排出部２３から構成される。正極液および
負極液は、正極液供給ヘッダー２４および負極液供給ヘ
ッダー２５から流Ｍ調節弁２６、流量計２７および絶縁
装置２８等を有する液供給管２９を介してサブスタック
１６の液供給・排出部２３の正極液人口３０および負極
液人口３１に導かれる。
例を示す。図中、サブスタック１６は液仕切板１７、バ
イポーラ板１８、正極室２０、隔膜２１、負極室２２お
よび液供給・排出部２３から構成される。正極液および
負極液は、正極液供給ヘッダー２４および負極液供給ヘ
ッダー２５から流Ｍ調節弁２６、流量計２７および絶縁
装置２８等を有する液供給管２９を介してサブスタック
１６の液供給・排出部２３の正極液人口３０および負極
液人口３１に導かれる。
サブスタック１６内では、正極液および負極液は正極液
入口マニホルド３２および負極液入口マニホルド３３か
ら、液仕切板１７で仕切られる区間内の正極室２０、負
極室２２に供給され、正極液出口マニホルド３４および
負極液出口マニホルド３５を介して液供給・排出部２３
の正極液出口３６および負極液出口３７に集められ、液
排出管３８を経て正極液排出ヘッダー３９および負極液
排出ヘッダー４０により排出される。
入口マニホルド３２および負極液入口マニホルド３３か
ら、液仕切板１７で仕切られる区間内の正極室２０、負
極室２２に供給され、正極液出口マニホルド３４および
負極液出口マニホルド３５を介して液供給・排出部２３
の正極液出口３６および負極液出口３７に集められ、液
排出管３８を経て正極液排出ヘッダー３９および負極液
排出ヘッダー４０により排出される。
なお絶縁装置２８およびｆＬ量計２７については、後述
のように兼用型とすることが可能である。また液仕切板
１７およびバイポーラ板１８は、その両面に電極を貼り
合わせたような一体構造のものを採用することもできる
。
のように兼用型とすることが可能である。また液仕切板
１７およびバイポーラ板１８は、その両面に電極を貼り
合わせたような一体構造のものを採用することもできる
。
このように、本発明の電池では、サブスタック１６毎に
絶縁されているため、高積層高電圧が可能であり、従来
では、本発明のサブスタック程度の積層数で１スタツク
としていたのに比べて、スタック押え装置等の付属設備
やアクセスのために必要なスペースが大幅に削減できる
。４１は油圧式スタック締付装置である。
絶縁されているため、高積層高電圧が可能であり、従来
では、本発明のサブスタック程度の積層数で１スタツク
としていたのに比べて、スタック押え装置等の付属設備
やアクセスのために必要なスペースが大幅に削減できる
。４１は油圧式スタック締付装置である。
実施例２および比較例１
第６図（ａ）、ｆｂ）、（Ｃ１、（ｄ＋に電気的絶縁装
置の例を示す。いずれも、液の流路断面積を縮小あるい
は零にし、電気抵抗を大きくするとともに、回転機構の
採用により圧力損失の上昇を抑えるものである。このほ
かにプランジャ一方式、ロータリ一方式等も同様の効果
が期待できる。これらは回転数等をモニターすることに
より、流量計としても機能できる。
置の例を示す。いずれも、液の流路断面積を縮小あるい
は零にし、電気抵抗を大きくするとともに、回転機構の
採用により圧力損失の上昇を抑えるものである。このほ
かにプランジャ一方式、ロータリ一方式等も同様の効果
が期待できる。これらは回転数等をモニターすることに
より、流量計としても機能できる。
これらの絶縁装置を取り付けた場合（実施例２）と絶縁
装置を取り付けない場合（比較例１）とのシャント電流
損失の比較を第１表に示す。実施例中、オーバル歯車型
（第４図（ａ））およびルーツ型（第４図山））では、
それ自身での電流損失はほとんどなく、大部分がサブス
タック内のマニホルド部での損失である。タービンメー
タ方式（第４図（Ｃ））および筒易式フローモニタ方式
（第４図（ｄ））では、絶縁性能は多少劣るが、製作精
度を上げクリアランスを小さくすることにより、性能が
向上し使用できると期待される。なおいずれも、３６０
〇−×３０セルサブスタック×４直列の場合の値である
。
装置を取り付けない場合（比較例１）とのシャント電流
損失の比較を第１表に示す。実施例中、オーバル歯車型
（第４図（ａ））およびルーツ型（第４図山））では、
それ自身での電流損失はほとんどなく、大部分がサブス
タック内のマニホルド部での損失である。タービンメー
タ方式（第４図（Ｃ））および筒易式フローモニタ方式
（第４図（ｄ））では、絶縁性能は多少劣るが、製作精
度を上げクリアランスを小さくすることにより、性能が
向上し使用できると期待される。なおいずれも、３６０
〇−×３０セルサブスタック×４直列の場合の値である
。
第 １ 表
これに対して、比較例１では、サブスタックどうしをつ
なぐ配管流路に絶縁機能がほとんどないため、この流路
を通しての電流損失が大きく、本発明によるサブスタッ
ク方式の特長が十分に生かされないことになる。
なぐ配管流路に絶縁機能がほとんどないため、この流路
を通しての電流損失が大きく、本発明によるサブスタッ
ク方式の特長が十分に生かされないことになる。
実施例３
第４図に一体可搬型構造の例を示す。各セルには位置決
め孔４４が数個所おいており、液供給・排出部２３に垂
直に取り付けられた数本の位置決め兼支持棒４５に沿わ
せて積層することにより、位置決めが精度良く簡単に行
える。
め孔４４が数個所おいており、液供給・排出部２３に垂
直に取り付けられた数本の位置決め兼支持棒４５に沿わ
せて積層することにより、位置決めが精度良く簡単に行
える。
こうして積層されたセルは、その最終端部セルまたはエ
ンドブロックに取り付けられた数組のヒンジ４６および
バネ式フック４２により、ワンタッチで液供給・排出部
２３に固定され、サブスタック１６として一体化される
。各セル間のシールは、第１図の油圧式スタック締付装
置４１で行うので、バネ式フック４２の固定力はスタッ
クへの組込時に、あるいは輸送時にサブスタック１６が
バラけない程度のもので充分である。なおバネ式フック
のかわりに、スプリングワイヤー、プレースターンバッ
クルなども使用可能である。４３はアイボルトである。
ンドブロックに取り付けられた数組のヒンジ４６および
バネ式フック４２により、ワンタッチで液供給・排出部
２３に固定され、サブスタック１６として一体化される
。各セル間のシールは、第１図の油圧式スタック締付装
置４１で行うので、バネ式フック４２の固定力はスタッ
クへの組込時に、あるいは輸送時にサブスタック１６が
バラけない程度のもので充分である。なおバネ式フック
のかわりに、スプリングワイヤー、プレースターンバッ
クルなども使用可能である。４３はアイボルトである。
実施例４および比較例２
同一規模の設備に対して、本発明の方式（実施例４）と
従来方式（比較例２）の電池構成および電池室所要床面
積の比較を第２表に示す。
従来方式（比較例２）の電池構成および電池室所要床面
積の比較を第２表に示す。
第 ２ 表
両方式とも、セル一枚の寸法は等しくしているが、従来
方式では、油圧式締付装置を採用するのは、コスト的に
もスペース的にも難しいので、フランジ・ボルトナツト
締付方式を採用した場合を想定している。
方式では、油圧式締付装置を採用するのは、コスト的に
もスペース的にも難しいので、フランジ・ボルトナツト
締付方式を採用した場合を想定している。
第２表から明らかなように、本発明の方式では、従来方
式に比べてスタックのセル積層数を１０倍以上にするこ
とが可能であり、ユニットを構成するスタック数が１／
１０以下に集約でき、設置面積も１／４以下まで低減で
きる。
式に比べてスタックのセル積層数を１０倍以上にするこ
とが可能であり、ユニットを構成するスタック数が１／
１０以下に集約でき、設置面積も１／４以下まで低減で
きる。
実施例５および比較例３
第３表に同一寸法のセルを同一数積層したスタックにつ
いて、本発明の方式（実施例５）と従来方式（比較例３
）との効率を示す。第３表によれば、本発明の方式は、
従来方式に比べ積層数を増やしても、シャント電流損失
が増大しないので、高い効率を維持できることが判る。
いて、本発明の方式（実施例５）と従来方式（比較例３
）との効率を示す。第３表によれば、本発明の方式は、
従来方式に比べ積層数を増やしても、シャント電流損失
が増大しないので、高い効率を維持できることが判る。
なおポンプ動力損失が本発明の方式に比べて、従来方式
で高くなっているのは、本発明の方式の液供給が４個所
に分散されているのに対し、従来方式では第８図にも示
すように、１個所に集中しているため、マニホルド部で
の圧力損失が増大するためである。
で高くなっているのは、本発明の方式の液供給が４個所
に分散されているのに対し、従来方式では第８図にも示
すように、１個所に集中しているため、マニホルド部で
の圧力損失が増大するためである。
第３表
実施例６および比較例４
第７図に１２０セル積層したスタックの各セルの流量配
分が、本発明の方式による場合（実施例６）と従来方式
による場合（比較例４）とでどう異なるかを示す。なお
第８図（ａ）は従来方式の電池を示し、第８図（ｂｌは
本発明の方式の電池を示す。
分が、本発明の方式による場合（実施例６）と従来方式
による場合（比較例４）とでどう異なるかを示す。なお
第８図（ａ）は従来方式の電池を示し、第８図（ｂｌは
本発明の方式の電池を示す。
流量配分は液導入部から離れたセルに行く程少なくなる
傾向があるが、本発明の方式によれば、サブスタック（
３０セル）毎に外部で流量が調節できるので、その変動
幅は小さい。
傾向があるが、本発明の方式によれば、サブスタック（
３０セル）毎に外部で流量が調節できるので、その変動
幅は小さい。
これに対して従来方式、では、流量配分のアンバランス
が大きく、最端部では平均流量の５０％程度となる。充
・放電が進行するに従い、電解液中の活物質濃度は次第
に低下するが、極端に低下させると、例えば充電時、負
極液で水素ガス発生副反応が生じ、効率が低下したり、
安定運転が困難となる。このため活物質濃度に下限を設
定し、その点で充電または放電を終止する方策がとられ
ている。ところが比較例４のように、スタック４９中に
極端に流量の少ないセルがある場合、反応量（または電
流）は各セルとも等しいので、流量の少ないセルだけ、
早く活物質濃度が低下してしまう、それ以上、充放電を
続けると、前記のように副反応等を生じることになるの
で、その時点で充放電を終止せねばならず、したがって
活物質の利用率が低下し、見掛けの貯蔵容ｆｉ （ＫＷ
Ｉ（）が低下してしまう。
が大きく、最端部では平均流量の５０％程度となる。充
・放電が進行するに従い、電解液中の活物質濃度は次第
に低下するが、極端に低下させると、例えば充電時、負
極液で水素ガス発生副反応が生じ、効率が低下したり、
安定運転が困難となる。このため活物質濃度に下限を設
定し、その点で充電または放電を終止する方策がとられ
ている。ところが比較例４のように、スタック４９中に
極端に流量の少ないセルがある場合、反応量（または電
流）は各セルとも等しいので、流量の少ないセルだけ、
早く活物質濃度が低下してしまう、それ以上、充放電を
続けると、前記のように副反応等を生じることになるの
で、その時点で充放電を終止せねばならず、したがって
活物質の利用率が低下し、見掛けの貯蔵容ｆｉ （ＫＷ
Ｉ（）が低下してしまう。
以上説明したように、本発明は、電池スタック内で数十
セル毎に液仕切板を挿入し、仕切られる各積層単位毎に
給・排液するように構成することによって、高効率、大
出力のレドックス電池を提供することができ、こうした
大型化のスケールメリットにより、コストの低減、設置
面積の削減を可能にするという効果を有している。また
給・排液配管に電気的絶縁装置を取り付ける構成の場合
は、上記の効果が一層発揮される。
セル毎に液仕切板を挿入し、仕切られる各積層単位毎に
給・排液するように構成することによって、高効率、大
出力のレドックス電池を提供することができ、こうした
大型化のスケールメリットにより、コストの低減、設置
面積の削減を可能にするという効果を有している。また
給・排液配管に電気的絶縁装置を取り付ける構成の場合
は、上記の効果が一層発揮される。
第１図は本発明のレドックス電池のスタック構成の一例
を示す正面説明図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断
面説明図、第３図は第１図におけるサブスタック構成の
一例を示す分解斜視説明図、第４回は本発明の一体可搬
型電池の一例を示す説明図、第５図は絶縁装置の取付は
場所の一例を示す説明図、第６図は絶縁機能を有する流
量計の説明図、第７図は実施例６における本発明の電池
と、比較例４における従来の電池とにおける、各セルの
流量配分を示す線図、第８図は比較例４における従来の
電池、および実施例６における本発明の電池を示す説明
図、第９図はレドックス電池を用いた電力貯蔵システム
の説明図、第１Ｏ図はセル積層数とシャント電流損失と
の関係を示す線図、ｉｌ１図はマニホルド径とシャント
電流損失との関係を示す線図である。 １・・−発電所、２・・−変電設備、３−・−負荷、４
−インバータ、５・−・レドックス電池、６．７−・・
タンク、８−流通型電解槽、９−・・隔膜、１Ｑａ−正
極液室、１０ｋｌ−一負極液室、１１−正極、１２−・
−負極、１３ａ、Ｉ Ｓ ｂ−ポンプ、１４．１５−循
環路、１６−・・サブスタック（積層単位）、１７・・
−液仕切板、１８・−・バイポーラ板、２〇−正極室、
２１−隔膜、２２・−負極室、２３−液供給・排出部、
２４−正極液供給ヘソダー、２５−・−負極液供給ヘソ
ゲー１２６−流Ｎ調節弁、２７−・・流量計、２８・・
・絶縁装置、２９−・−液供給管、３０・・−正極液入
口、３１−負極液入口、３２−・・正極液入口マニホル
ド、３３・・−負極液入口マニホルド、３４−・正極液
出口マニホルド、３５・・−負極液出口マニホルド、３
６−・・正極液出口、３７−頁捲液出口、３８・・−液
排出管、３９−正極液排出ヘソゲー１４〇−負極液排出
へフダー、４１−・・油圧式スタック締付装置、４２・
−・バフ式フック、４３−アイボルト、４４−・・位置
決め孔、４５−位置決め兼支持捧、４６・−・ヒンジ、
４７・・・正極液供給母管、４８−ブスバー、４９・・
−スタック 出 願 人 川崎重工業株式会社 箒 Ｚｊ二 第す図 （の （ｂ） （ｄ） （Ｑ） 第１０図 第１１０
を示す正面説明図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断
面説明図、第３図は第１図におけるサブスタック構成の
一例を示す分解斜視説明図、第４回は本発明の一体可搬
型電池の一例を示す説明図、第５図は絶縁装置の取付は
場所の一例を示す説明図、第６図は絶縁機能を有する流
量計の説明図、第７図は実施例６における本発明の電池
と、比較例４における従来の電池とにおける、各セルの
流量配分を示す線図、第８図は比較例４における従来の
電池、および実施例６における本発明の電池を示す説明
図、第９図はレドックス電池を用いた電力貯蔵システム
の説明図、第１Ｏ図はセル積層数とシャント電流損失と
の関係を示す線図、ｉｌ１図はマニホルド径とシャント
電流損失との関係を示す線図である。 １・・−発電所、２・・−変電設備、３−・−負荷、４
−インバータ、５・−・レドックス電池、６．７−・・
タンク、８−流通型電解槽、９−・・隔膜、１Ｑａ−正
極液室、１０ｋｌ−一負極液室、１１−正極、１２−・
−負極、１３ａ、Ｉ Ｓ ｂ−ポンプ、１４．１５−循
環路、１６−・・サブスタック（積層単位）、１７・・
−液仕切板、１８・−・バイポーラ板、２〇−正極室、
２１−隔膜、２２・−負極室、２３−液供給・排出部、
２４−正極液供給ヘソダー、２５−・−負極液供給ヘソ
ゲー１２６−流Ｎ調節弁、２７−・・流量計、２８・・
・絶縁装置、２９−・−液供給管、３０・・−正極液入
口、３１−負極液入口、３２−・・正極液入口マニホル
ド、３３・・−負極液入口マニホルド、３４−・正極液
出口マニホルド、３５・・−負極液出口マニホルド、３
６−・・正極液出口、３７−頁捲液出口、３８・・−液
排出管、３９−正極液排出ヘソゲー１４〇−負極液排出
へフダー、４１−・・油圧式スタック締付装置、４２・
−・バフ式フック、４３−アイボルト、４４−・・位置
決め孔、４５−位置決め兼支持捧、４６・−・ヒンジ、
４７・・・正極液供給母管、４８−ブスバー、４９・・
−スタック 出 願 人 川崎重工業株式会社 箒 Ｚｊ二 第す図 （の （ｂ） （ｄ） （Ｑ） 第１０図 第１１０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複極式接続法によって積層した多数のセルからなる
レドックス電池において、多数のセルを複数の積層単位
に分割し、各積層単位間に導電体および枠体からなる液
仕切板を挿入して仕切り、各積層単位に液供給管および
液排出管を接続したことを特徴とするレドックス電池。 ２ 積層単位が一体可搬構造である特許請求の範囲第１
項記載のレドックス電池。 ３ 複極式接続法によって積層した多数のセルからなる
レドックス電池において、多数のセルを複数の積層単位
に分割し、各積層単位間に導電体および枠体からなる液
仕切板を挿入して仕切り、各積層単位に液供給管および
液排出管を接続し、液供給管および／または液排出管に
電気的絶縁装置を取り付けたことを特徴とするレドック
ス電池。 ４ 電気的絶縁装置が流量計の機能をも有する特許請求
の範囲第３項記載のレドックス電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212480A JPS6369151A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | レドツクス電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212480A JPS6369151A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | レドツクス電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6369151A true JPS6369151A (ja) | 1988-03-29 |
Family
ID=16623343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61212480A Pending JPS6369151A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | レドツクス電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6369151A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02114454A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電解液循環型二次電池 |
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| EP2179466A4 (en) * | 2007-08-17 | 2010-11-24 | Jd Holding Inc | ELECTROCHEMICAL BATTERY COMPRISING INTERNAL COLLECTORS |
| WO2011114094A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Renewable Energy Dynamics Technology Ltd | Electrochemical cell stack |
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| KR101402948B1 (ko) * | 2013-02-08 | 2014-06-03 | 한국과학기술원 | 레독스 흐름전지 |
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| US10651492B2 (en) | 2010-06-22 | 2020-05-12 | Vrb Energy Inc. | Integrated system for electrochemical energy storage system |
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| JP2023528225A (ja) * | 2020-05-15 | 2023-07-04 | イーエスエス テック インコーポレーテッド | レドックスフロー電池システム及びオールアイアンフロー電池 |
| US12603318B2 (en) | 2021-11-02 | 2026-04-14 | Vrb Energy Inc. | Distributed large-scale system of all-vanadium redox flow battery |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP61212480A patent/JPS6369151A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02114454A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電解液循環型二次電池 |
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| CN102947998A (zh) * | 2010-03-19 | 2013-02-27 | 可再生能源动力科技有限公司 | 电化学电池组 |
| WO2011114094A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Renewable Energy Dynamics Technology Ltd | Electrochemical cell stack |
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| WO2014002755A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 株式会社 日立製作所 | 大容量蓄電装置 |
| JP2014010999A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Hitachi Ltd | 大容量蓄電装置 |
| KR101402948B1 (ko) * | 2013-02-08 | 2014-06-03 | 한국과학기술원 | 레독스 흐름전지 |
| JP2015156384A (ja) * | 2015-04-14 | 2015-08-27 | 住友電気工業株式会社 | 電解液流通型電池システム |
| JP2017199492A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 行政院原子能委員会核能研究所 | フロー電池の岐路電流抑制装置及びその方法 |
| JP2023525857A (ja) * | 2020-05-15 | 2023-06-19 | イーエスエス テック インコーポレーテッド | レドックスフロー電池 |
| JP2023528225A (ja) * | 2020-05-15 | 2023-07-04 | イーエスエス テック インコーポレーテッド | レドックスフロー電池システム及びオールアイアンフロー電池 |
| US12603318B2 (en) | 2021-11-02 | 2026-04-14 | Vrb Energy Inc. | Distributed large-scale system of all-vanadium redox flow battery |
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