JPH02226668A - Ｃｒ／Ｆｅレドツクスイオン蓄積器用平衡セル - Google Patents
Ｃｒ／Ｆｅレドツクスイオン蓄積器用平衡セルInfo
- Publication number
- JPH02226668A JPH02226668A JP1329401A JP32940189A JPH02226668A JP H02226668 A JPH02226668 A JP H02226668A JP 1329401 A JP1329401 A JP 1329401A JP 32940189 A JP32940189 A JP 32940189A JP H02226668 A JPH02226668 A JP H02226668A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- catalyst
- mat
- electrolyte
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical group [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 10
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 101100522123 Caenorhabditis elegans ptc-1 gene Proteins 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 150000003058 platinum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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、水素でＦｅ”イオンを還元するＣｒ／Ｆｅレ
ドックスイオン蓄積器用平衡セルに関する。
ドックスイオン蓄積器用平衡セルに関する。
電気エネルギーを蓄積するためにはいわゆるレドックス
蓄電池を利用することができる。その際エネルギーの蓄
積は種々の酸化状態を有する金属イオン対の溶液によっ
て行われる。ＷＩ化還元電位が互いに十分に離れている
２種のイオン対が、イオン選択膜によつて互いに分離さ
れている２つの異なる電極で反応すると、電圧すなわち
電気エネルギーが生じる（例えば欧州特許第０１４３３
００号明細書参照）。
蓄電池を利用することができる。その際エネルギーの蓄
積は種々の酸化状態を有する金属イオン対の溶液によっ
て行われる。ＷＩ化還元電位が互いに十分に離れている
２種のイオン対が、イオン選択膜によつて互いに分離さ
れている２つの異なる電極で反応すると、電圧すなわち
電気エネルギーが生じる（例えば欧州特許第０１４３３
００号明細書参照）。
上記形式のレドックス対とは例えばＣｒ”／Ｃｒｈ及び
Ｆ ａ ２ ＊ ／ ｐ ｅ ｍ ＋である。この種の
レドックス対を有するセル又は蓄電池、すなわちＣｒ／
Ｆｅレドックスセル又はレドックス蓄電池では、電気化
学的反応により充電時に電気エネルギーが化学エネルギ
ーに変換され、放電時にはこの逆の現象が生じる。この
場合次の過程が進行する。
Ｆ ａ ２ ＊ ／ ｐ ｅ ｍ ＋である。この種の
レドックス対を有するセル又は蓄電池、すなわちＣｒ／
Ｆｅレドックスセル又はレドックス蓄電池では、電気化
学的反応により充電時に電気エネルギーが化学エネルギ
ーに変換され、放電時にはこの逆の現象が生じる。この
場合次の過程が進行する。
放電
鉄のレドックス反応は陽極で行われ、クロムのレドック
ス反応は陰極で行われる。その際酸性の電解液、特に塩
化鉄又は塩化クロムの塩酸溶液を使用する。
ス反応は陰極で行われる。その際酸性の電解液、特に塩
化鉄又は塩化クロムの塩酸溶液を使用する。
鉄の充電反応がほぼ１００％の電流効率で進行している
間は、使用された黒鉛電極に（これに関しては例えば米
国特許第３９９６０６４号及び同第４３８２１１６号明
細書並びに欧州特許出願公開第０３１２８７５号明細書
参照）充電過程でのＣｒ”イオンの還元で副反応として
水素が発生する。これにより蓄電池の数回の充電及び放
電過程後、双方の電解液の充電状態は明らかに異なる。
間は、使用された黒鉛電極に（これに関しては例えば米
国特許第３９９６０６４号及び同第４３８２１１６号明
細書並びに欧州特許出願公開第０３１２８７５号明細書
参照）充電過程でのＣｒ”イオンの還元で副反応として
水素が発生する。これにより蓄電池の数回の充電及び放
電過程後、双方の電解液の充電状態は明らかに異なる。
この場合充電状態の不均衡は鉄電解液がより高い充電状
態を有するという現象、すなわちＦｅ”イオンが過剰に
存在するという現象によって現れる。
態を有するという現象、すなわちＦｅ”イオンが過剰に
存在するという現象によって現れる。
クロム電解液の充電状態と鉄電解液のそれとの相違は充
電状態のバランスを回復させる特殊なセル、いわゆる平
衡セル（ｒｅｂａｌｌａｎｃｅ ｃｅｌｌ）によって補
償されなければならない、これは一般に１１’ ｅ ３
＊イオンの還元によって行う、それというのもＣｒ”
イオンのその後の還元では電流効率は劣化するからであ
る。
電状態のバランスを回復させる特殊なセル、いわゆる平
衡セル（ｒｅｂａｌｌａｎｃｅ ｃｅｌｌ）によって補
償されなければならない、これは一般に１１’ ｅ ３
＊イオンの還元によって行う、それというのもＣｒ”
イオンのその後の還元では電流効率は劣化するからであ
る。
Ｆａ”イオンの（陰極）還元は種々の方法で行うことが
できる。
できる。
（１）電気化学的に陽極でＣ１，を発゛生させて（逆反
応として）行う。
応として）行う。
（２）電気化学的に陽極でＢｒｔを発生させて行う。
（３） 電気化学的に陽極でＨ２を発生させて行う。
（４）化学的に水素で行う。
しかしこれらの反応は種々の欠点を有する。
方法（１）の場合別の陽極回路が必要である。なぜなら
種々の異なる材料の安定性に関する理由からレドックス
セルにおける塩素の発生は望ましくないからである。更
にこの場合発生するＨ８及びＣ１諺ガスを系から搬出す
るか、又は物質平衡を補償するためＭＣＩに再結合しな
ければならない。
種々の異なる材料の安定性に関する理由からレドックス
セルにおける塩素の発生は望ましくないからである。更
にこの場合発生するＨ８及びＣ１諺ガスを系から搬出す
るか、又は物質平衡を補償するためＭＣＩに再結合しな
ければならない。
更に方法（１）は方法（２）も同様であるが、平衡セル
を作動させるため種々異なる反応の電位状態に相応する
電気エネルギーを必要とする。更に方法（２）では電解
液に臭化水素を添加する必要があり、これは電解液の価
格を高める。方法（３）は、約Ｏｖで水素が発生するこ
とからエネルギーを供給するという利点を有するが、こ
の方法の工業的規模での実現はこれまで達成されていな
い。
を作動させるため種々異なる反応の電位状態に相応する
電気エネルギーを必要とする。更に方法（２）では電解
液に臭化水素を添加する必要があり、これは電解液の価
格を高める。方法（３）は、約Ｏｖで水素が発生するこ
とからエネルギーを供給するという利点を有するが、こ
の方法の工業的規模での実現はこれまで達成されていな
い。
方法（４）、すなわちＦｅｈイオンをクロム電極に発生
する水素で直接化学的に還元する方法はそれ自体充電状
態を補償する有利な可能性を示すものである。それとい
うのもこの化学的補償では、電気化学的方法とは異なり
レドックス蓄電池内への集積が可能であり、これにより
構造は簡略化されまた系のエネルギー効率が改善される
からである。
する水素で直接化学的に還元する方法はそれ自体充電状
態を補償する有利な可能性を示すものである。それとい
うのもこの化学的補償では、電気化学的方法とは異なり
レドックス蓄電池内への集積が可能であり、これにより
構造は簡略化されまた系のエネルギー効率が改善される
からである。
しかしＦｅａｍイオンの水での還元反応速度は極めて遅
い。
い。
本発明の課題は、水素でＦｅ”°イオンを還元するＣ
ｒ ／ Ｆ ｅレドックスイオン蓄積器用平衡セルにお
いて、この還元を迅速に行い、それにより化学的補償系
の実地における使用を可能とすることにある。
ｒ ／ Ｆ ｅレドックスイオン蓄積器用平衡セルにお
いて、この還元を迅速に行い、それにより化学的補償系
の実地における使用を可能とすることにある。
（課題を解決するための手段〕
この課題は本発明によれば、Ｆｅ”イオンを還元するた
めに平衡セルが白金金属、金又は銀で被覆された疏水化
活性炭又は疎水性化された炭化タングステンの形式の触
媒を有し、この触媒が水素用のガス室をＦｅ ｍ ＋電
解液用液体室から分離することによって解決される。
めに平衡セルが白金金属、金又は銀で被覆された疏水化
活性炭又は疎水性化された炭化タングステンの形式の触
媒を有し、この触媒が水素用のガス室をＦｅ ｍ ＋電
解液用液体室から分離することによって解決される。
上記形式の触媒を使用することによって、Ｆｅ”イオン
を水素で還元する好適な反応が可能となり、その結果本
発明による平衡セルはＣｒ ／ Ｆ ｅレドククスイオ
ン蓄積器に実際に使用することができる。更にこの平衡
セルは余分なエネルギーをまったく必要としない、すな
わち従来実現されてきた電気化学的な補償系で必要とさ
れるポンプエネルギーの他に、電池用の電気エネルギー
も使わないで済む、このようにしてエネルギー効率を上
げることができる。
を水素で還元する好適な反応が可能となり、その結果本
発明による平衡セルはＣｒ ／ Ｆ ｅレドククスイオ
ン蓄積器に実際に使用することができる。更にこの平衡
セルは余分なエネルギーをまったく必要としない、すな
わち従来実現されてきた電気化学的な補償系で必要とさ
れるポンプエネルギーの他に、電池用の電気エネルギー
も使わないで済む、このようにしてエネルギー効率を上
げることができる。
この触媒は白金金属、金又は線で被覆されている疏水性
化活性炭か又は疏水性化された炭化タングステンである
。この場合“白金金属”とは周期表の第８副族の元素、
すなわちルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウ
ム、イリジウム及び白金である。活性炭まはた炭化タン
グステンの疏水性化には有利にはポリテトラフルオロエ
チレンを使用する。疎水性化炭化タングステンを触媒と
して使用する場合、これは更に上記金属の１つ、すなわ
ち白金金属、金又は銀で被覆すると有利である。
化活性炭か又は疏水性化された炭化タングステンである
。この場合“白金金属”とは周期表の第８副族の元素、
すなわちルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウ
ム、イリジウム及び白金である。活性炭まはた炭化タン
グステンの疏水性化には有利にはポリテトラフルオロエ
チレンを使用する。疎水性化炭化タングステンを触媒と
して使用する場合、これは更に上記金属の１つ、すなわ
ち白金金属、金又は銀で被覆すると有利である。
本発明による平衡セルの場合触媒は有利には白金で被覆
された活性炭及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）からなるマットである。その際触媒マットは活性炭
及びＰＴＦＥを有利には６０：４０〜４０ ： ６０の
比率で含有している。触媒は有利には白金的０．１〜２
ｙｅｔ／ｃ４を含有している。
された活性炭及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）からなるマットである。その際触媒マットは活性炭
及びＰＴＦＥを有利には６０：４０〜４０ ： ６０の
比率で含有している。触媒は有利には白金的０．１〜２
ｙｅｔ／ｃ４を含有している。
触媒マットは例えば、まず活性炭及びＰＴＦＥ粉末から
（成分を粉砕、圧縮及び焼結することにより）担体とし
て使用するマットを製造することにより製造することが
できる０次いでこのマットを触媒で被覆する。このため
マットをを利には白金塩、特に水／メタノール混合物中
のＨ＊ＰｔＣ１、の溶液に浸漬し、引続き乾燥し、白金
化合物を化成ガス流、すなわちＨ３３次を僅かに有する
Ｈｚ／Ｎｍ混合物中で約２００〜２５０℃に加熱するこ
とによって元素状白金に還元する。幾何学的マット表面
！ｄ当たり約０．２■の白金が被覆された時点でＦａ”
還元の最高反応速度がほぼ達成される。
（成分を粉砕、圧縮及び焼結することにより）担体とし
て使用するマットを製造することにより製造することが
できる０次いでこのマットを触媒で被覆する。このため
マットをを利には白金塩、特に水／メタノール混合物中
のＨ＊ＰｔＣ１、の溶液に浸漬し、引続き乾燥し、白金
化合物を化成ガス流、すなわちＨ３３次を僅かに有する
Ｈｚ／Ｎｍ混合物中で約２００〜２５０℃に加熱するこ
とによって元素状白金に還元する。幾何学的マット表面
！ｄ当たり約０．２■の白金が被覆された時点でＦａ”
還元の最高反応速度がほぼ達成される。
本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述す試験場で
ガス状水素と塩酸性ＦｅＣ１５溶液（ＩＭｏｌ Ｆ ｅ
ＣＩｓ 、３Ｍｏｌ ＨＣ１）’又はいわゆる混合電
解液（ＩＭｏｌ ＦｅＣ１５、ｌＭｏ１ ＣｒＣ１ａ、
３ＭｏｌＨＣ１）との白金を被覆された疏水性化活性炭
マットでの反応速度を検査した。レドックス蓄電池にお
いては混合電解液を使用するが、この場合各金属塩溶液
はセル内で陽イオン交換膜により分離されている。すな
わち陽イオン交換膜はクロム及び鉄イオンの分離に関し
て陰イオン交換膜に比べて選択性が劣る。混合電解液は
、濃度差が極めて小さいことから、陽極質及び陰橿質の
混合は掻めて緩慢に進行するという利点を有する。
ガス状水素と塩酸性ＦｅＣ１５溶液（ＩＭｏｌ Ｆ ｅ
ＣＩｓ 、３Ｍｏｌ ＨＣ１）’又はいわゆる混合電
解液（ＩＭｏｌ ＦｅＣ１５、ｌＭｏ１ ＣｒＣ１ａ、
３ＭｏｌＨＣ１）との白金を被覆された疏水性化活性炭
マットでの反応速度を検査した。レドックス蓄電池にお
いては混合電解液を使用するが、この場合各金属塩溶液
はセル内で陽イオン交換膜により分離されている。すな
わち陽イオン交換膜はクロム及び鉄イオンの分離に関し
て陰イオン交換膜に比べて選択性が劣る。混合電解液は
、濃度差が極めて小さいことから、陽極質及び陰橿質の
混合は掻めて緩慢に進行するという利点を有する。
この試験場は、触媒マット１１によって水素用ガス室１
２及びＦｅ”電解液用液体室１３に分割されている平衡
セルｌＯを有する。触媒マットｌｌは、図面には示され
ていないが、その両側に支持格子を備えている。ガス室
１２にバブルカウンタ１４を介して水素Ｈ８を供給する
。余分な水素はバブルカウンタ１５を介してガス室１２
から放出される。
２及びＦｅ”電解液用液体室１３に分割されている平衡
セルｌＯを有する。触媒マットｌｌは、図面には示され
ていないが、その両側に支持格子を備えている。ガス室
１２にバブルカウンタ１４を介して水素Ｈ８を供給する
。余分な水素はバブルカウンタ１５を介してガス室１２
から放出される。
電解液、すなわちＦｅｈ含有溶液は、ポンプ１６によっ
て平衡セル１０の液体室１３、低温貯蔵容器１７及びい
わゆるインデイケータセル１８を通って循環して導かれ
る。その際ガス室１２と液体室１３との間に無視し得な
い差圧が生じるのを回避しなければならない、それとい
うのも多孔性触媒マツ）１１の分離作用はその疎水特性
に起因するにすぎないからである０分離作用を改良する
には、触媒マット１１にそのガス室側で多孔性の疏水性
槽、特に多孔性のＰＴＦＥ箔を設けると有利である。こ
の箔は有利には約５〜５０μ−の厚さを有する。
て平衡セル１０の液体室１３、低温貯蔵容器１７及びい
わゆるインデイケータセル１８を通って循環して導かれ
る。その際ガス室１２と液体室１３との間に無視し得な
い差圧が生じるのを回避しなければならない、それとい
うのも多孔性触媒マツ）１１の分離作用はその疎水特性
に起因するにすぎないからである０分離作用を改良する
には、触媒マット１１にそのガス室側で多孔性の疏水性
槽、特に多孔性のＰＴＦＥ箔を設けると有利である。こ
の箔は有利には約５〜５０μ−の厚さを有する。
低温貯蔵容器１７は加熱装置１９例えば加熱棒及び熱電
対２０を有し、これらは温度調節器２１に接続されてい
る。インデイケータセル１８は白金線２２及び例えばカ
ロメル電極の形の補助電極２３を有し、これらは電圧計
２４に接続されている。
対２０を有し、これらは温度調節器２１に接続されてい
る。インデイケータセル１８は白金線２２及び例えばカ
ロメル電極の形の補助電極２３を有し、これらは電圧計
２４に接続されている。
触媒マットの触媒作用を検査した際、Ｆｅ”イオンは水
によって完全にＦａ”イオンに還元されたことが確認さ
れた。この還元は電位測定によって連鋳することができ
る。更にこの反応はＦｅＳ・イオンの濃度に関連するこ
とが明らかにされた。
によって完全にＦａ”イオンに還元されたことが確認さ
れた。この還元は電位測定によって連鋳することができ
る。更にこの反応はＦｅＳ・イオンの濃度に関連するこ
とが明らかにされた。
この場合電解液は分離されている場合もまた混合されて
いる場合も同じ反応速度を示す、更に反応は触媒マット
の表面に比例して上昇することが確認された。
いる場合も同じ反応速度を示す、更に反応は触媒マット
の表面に比例して上昇することが確認された。
反応効率の評価に当たってはレドックス蓄電池のいくつ
かの特殊性を考慮する必要がある。すなわち （ａ） 水素の発生はクロム電解液の充電状態が約６
０％を越えた時点から生じる。
かの特殊性を考慮する必要がある。すなわち （ａ） 水素の発生はクロム電解液の充電状態が約６
０％を越えた時点から生じる。
（ハ）蓄電池の最高充電状態は８０％であり、最小充電
状態は２０％である。
状態は２０％である。
（Ｃ） 水素を発生させるには充電電流の約５％が消
費される。
費される。
このことから平衡セルに対しては次の作動方法が得られ
る。
る。
反応は充電電流の５％で生じ、充電時間の２０％すなわ
ち蓄電池の充電状態６０〜８０％で行わなければならな
い、この蓄電池の作動方法でｌ ｋＷｈの蓄積容量を得
るためには各電解液６０ｆｆｉが必要である。蓄電池の
充電時間が５時間の場合、平衡セル内で充電時間の最後
にＦ ｅ” １．８７Ｍｏｌが反応する必要がある。
ち蓄電池の充電状態６０〜８０％で行わなければならな
い、この蓄電池の作動方法でｌ ｋＷｈの蓄積容量を得
るためには各電解液６０ｆｆｉが必要である。蓄電池の
充電時間が５時間の場合、平衡セル内で充電時間の最後
にＦ ｅ” １．８７Ｍｏｌが反応する必要がある。
この反応は１００Ｍの面積で達成することができる。こ
の状況の場合蓄電池は少なくとも２００Ｗの電力を有し
ていなければならなず、これは電極表面８００ Ｍに相
当する。
の状況の場合蓄電池は少なくとも２００Ｗの電力を有し
ていなければならなず、これは電極表面８００ Ｍに相
当する。
図面は本発明の一実施例の略示図である。
１０・・・平衡セル
１１−・・・触媒マット
１２・・・ガス室
１３・・・液体室
１４．１５・・・バブルカウンタ
１６・・・ポンプ
１７・・・低温貯蔵容器
１８・・・インデイケータセル
９・・・加熱装置
０・・・熱電対
ｌ・・・温度！１ｍ器
２・・・白金線
３・・・補助電極
４・・・電圧計
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）水素でＦｅ＾３＾＋イオンを還元するＣｒ／Ｆｅレ
ドックスイオン蓄積器用平衡セルにおいて、この平衡セ
ルがＦｅ＾３＾＋イオンを還元するために白金金属、金
又は銀で被覆された疏水性化活性炭又は疏水性化された
炭化タングステンの形の触媒を有し、この触媒が水素用
のガス室をＦｅ＾３＾＋電界液用液体室から分離してい
ることを特徴とするＣｒ／Ｆｅレドックスイオン蓄積器
用平衡セル。 ２）触媒が白金で被覆された活性炭及びポリテトラフル
オロエチレンからなるマットであることを特徴とする請
求項１記載の平衡セル。 ３）マットが活性炭及びポリテトラフルオロエチレンを
約６０：４０〜４０：６０の比率で含有していることを
特徴とする請求項２記載の平衡セル。 ４）触媒が白金を約０．１〜２ｍｇ／ｃｍ＾２含有して
いることを特徴とする請求項２又は３記載の平衡セル。 ５）触媒マットがガス室に面した側に多孔性の疏水性箔
を備えていることを特徴とする請求項２ないし４の１つ
に記載の平衡セル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3843312.5 | 1988-12-22 | ||
| DE3843312A DE3843312A1 (de) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | Ausgleichszelle fuer einen cr/fe-redoxionenspeicher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226668A true JPH02226668A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=6369902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329401A Pending JPH02226668A (ja) | 1988-12-22 | 1989-12-18 | Ｃｒ／Ｆｅレドツクスイオン蓄積器用平衡セル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5258241A (ja) |
| JP (1) | JPH02226668A (ja) |
| DE (1) | DE3843312A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012513655A (ja) * | 2008-12-23 | 2012-06-14 | アイティーアイ・スコットランド・リミテッド | チタン複合材電極およびその製造方法 |
| JP2015504233A (ja) * | 2012-01-23 | 2015-02-05 | セルシュトローム ゲー・エム・ベー・ハーＣｅｌｌｓｔｒｏｍ ＧｍｂＨ | 電気化学を基礎とするエネルギーの生成もしくは蓄積のためのシステム |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7855005B2 (en) * | 2007-02-12 | 2010-12-21 | Deeya Energy, Inc. | Apparatus and methods of determination of state of charge in a redox flow battery |
| US8587150B2 (en) * | 2008-02-28 | 2013-11-19 | Deeya Energy, Inc. | Method and modular system for charging a battery |
| US7927731B2 (en) * | 2008-07-01 | 2011-04-19 | Deeya Energy, Inc. | Redox flow cell |
| US8785023B2 (en) | 2008-07-07 | 2014-07-22 | Enervault Corparation | Cascade redox flow battery systems |
| US7820321B2 (en) | 2008-07-07 | 2010-10-26 | Enervault Corporation | Redox flow battery system for distributed energy storage |
| WO2010042898A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Deeya Energy Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining state of charge of a battery |
| US8236463B2 (en) * | 2008-10-10 | 2012-08-07 | Deeya Energy, Inc. | Magnetic current collector |
| WO2010042895A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Deeya Energy Technologies, Inc. | Thermal control of a flow cell battery |
| US8230736B2 (en) * | 2008-10-10 | 2012-07-31 | Deeya Energy, Inc. | Level sensor for conductive liquids |
| US20100092843A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Deeya Energy Technologies, Inc. | Venturi pumping system in a hydrogen gas circulation of a flow battery |
| CN102245954B (zh) * | 2008-10-10 | 2014-01-15 | 迪亚能源股份有限公司 | 柔性多壁管路组件 |
| WO2010042900A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Deeya Energy Technologies, Inc. | Methods for bonding porous flexible membranes using solvent |
| US8587255B2 (en) | 2009-05-28 | 2013-11-19 | Deeya Energy, Inc. | Control system for a flow cell battery |
| WO2010138948A2 (en) | 2009-05-28 | 2010-12-02 | Deeya Energy, Inc. | Buck-boost control circuit |
| US8349477B2 (en) * | 2009-05-28 | 2013-01-08 | Deeya Energy, Inc. | Optical leak detection sensor |
| US8338008B2 (en) * | 2009-05-28 | 2012-12-25 | Deeya Energy, Inc. | Electrolyte compositions |
| WO2010138945A2 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | Deeya Energy, Inc. | Preparation of flow cell battery electrolytes from raw materials |
| US8877365B2 (en) * | 2009-05-28 | 2014-11-04 | Deeya Energy, Inc. | Redox flow cell rebalancing |
| US20110079074A1 (en) * | 2009-05-28 | 2011-04-07 | Saroj Kumar Sahu | Hydrogen chlorine level detector |
| US8551299B2 (en) * | 2009-05-29 | 2013-10-08 | Deeya Energy, Inc. | Methods of producing hydrochloric acid from hydrogen gas and chlorine gas |
| US10074879B2 (en) * | 2009-07-29 | 2018-09-11 | Deep Science, Llc | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| US8865361B2 (en) * | 2009-07-29 | 2014-10-21 | The Invention Science Fund I, Llc | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| US8968903B2 (en) * | 2009-07-29 | 2015-03-03 | The Invention Science Fund I, Llc | Fluid-surfaced electrode |
| US8460814B2 (en) * | 2009-07-29 | 2013-06-11 | The Invention Science Fund I, Llc | Fluid-surfaced electrode |
| US8889312B2 (en) * | 2009-07-29 | 2014-11-18 | The Invention Science Fund I, Llc | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| US20110027638A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Fluid-surfaced electrode |
| US20110027629A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| US8951665B2 (en) * | 2010-03-10 | 2015-02-10 | Imergy Power Systems, Inc. | Methods for the preparation of electrolytes for chromium-iron redox flow batteries |
| US9281535B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-03-08 | Imergy Power Systems, Inc. | System dongle |
| US8980484B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems |
| US8916281B2 (en) * | 2011-03-29 | 2014-12-23 | Enervault Corporation | Rebalancing electrolytes in redox flow battery systems |
| KR20140083027A (ko) * | 2011-10-14 | 2014-07-03 | 이머지 파워 시스템스 인코포레이티드 | 바나듐 플로우 셀 |
| ES2568759T3 (es) | 2012-03-05 | 2016-05-04 | Eos Holding Sa | Batería de flujo redox para generación de hidrógeno |
| US8993183B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-03-31 | Enervault Corporation | Operating a redox flow battery with a negative electrolyte imbalance |
| US8980454B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Systems and methods for rebalancing redox flow battery electrolytes |
| DK3050149T3 (da) | 2013-09-25 | 2023-07-24 | Lockheed Martin Energy Llc | Elektrolytbalancerende strategier til flowbatterier |
| CN105849960B (zh) * | 2013-11-01 | 2019-05-17 | 洛克希德马丁能量有限公司 | 用于能量存储装置中电解质荷电状态平衡的驱动电化学电池 |
| US10619257B2 (en) * | 2015-04-03 | 2020-04-14 | United Technologies Corporation | Method of treating liquid electrolyte solution |
| CN107431223B (zh) | 2015-04-14 | 2021-05-07 | 洛克希德马丁能量有限公司 | 具有双极膜的液流电池平衡电池单元及其使用方法 |
| ES2837255T3 (es) | 2015-04-14 | 2021-06-29 | Lockheed Martin Energy Llc | Celdas de equilibrio de baterías de flujo que tienen una membrana bipolar para la modificación simultánea de una solución electrolítica negativa y una solución electrolítica positiva |
| DE102015212234A1 (de) | 2015-06-30 | 2017-01-26 | Sgl Carbon Se | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffilzelektroden für Redox Flow Batterien |
| US10347925B2 (en) | 2016-04-29 | 2019-07-09 | Lockheed Martin Energy, Llc | Three-chamber electrochemical balancing cells for simultaneous modification of state of charge and acidity within a flow battery |
| US10461352B2 (en) | 2017-03-21 | 2019-10-29 | Lockheed Martin Energy, Llc | Concentration management in flow battery systems using an electrochemical balancing cell |
| US20240039025A1 (en) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | Uop Llc | Rebalancing methods and systems for redox flow batteries |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1234014A (ja) * | 1968-04-04 | 1971-06-03 | ||
| FR2108961B2 (ja) * | 1970-10-23 | 1976-07-23 | Wonder | |
| DE2549083A1 (de) * | 1975-11-03 | 1977-05-05 | Hans Prof Dr Meier | Verfahren zur herstellung von sauerstoffelektroden, insbesondere fuer brennstoffzellen |
| US4382116A (en) * | 1981-05-22 | 1983-05-03 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Zirconium carbide as an electrocatalyst for the chromous/chromic REDOX couple |
| US4522895A (en) * | 1982-10-05 | 1985-06-11 | Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Multilayer fuel cell electrode substrate having elongated holes for feeding reactant gases |
| JPS62163746A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-20 | Nippon Engeruharudo Kk | 白金合金電極触媒およびそれを使用した酸電解質燃料電池用電極 |
-
1988
- 1988-12-22 DE DE3843312A patent/DE3843312A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-12-14 US US07/450,547 patent/US5258241A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-18 JP JP1329401A patent/JPH02226668A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012513655A (ja) * | 2008-12-23 | 2012-06-14 | アイティーアイ・スコットランド・リミテッド | チタン複合材電極およびその製造方法 |
| JP2015504233A (ja) * | 2012-01-23 | 2015-02-05 | セルシュトローム ゲー・エム・ベー・ハーＣｅｌｌｓｔｒｏｍ ＧｍｂＨ | 電気化学を基礎とするエネルギーの生成もしくは蓄積のためのシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5258241A (en) | 1993-11-02 |
| DE3843312A1 (de) | 1990-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH02226668A (ja) | Ｃｒ／Ｆｅレドツクスイオン蓄積器用平衡セル | |
| Naimi et al. | Hydrogen generation by water electrolysis | |
| Miles et al. | Effect of temperature on electrode kinetic parameters for hydrogen and oxygen evolution reactions on nickel electrodes in alkaline solutions | |
| Xie et al. | Nano-structured textiles as high-performance aqueous cathodes for microbial fuel cells | |
| CN109321936B (zh) | 一种基于液流氧化还原媒介分步电解水制氢的装置和方法 | |
| US4311569A (en) | Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US4707229A (en) | Method for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US4457824A (en) | Method and device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| KYUNG et al. | Improved performance of microbial fuel cell using membrane-electrode assembly | |
| JPS6025508B2 (ja) | 電解反応による気体の発生方法 | |
| JP2009515036A (ja) | アルカリ媒体中におけるアンモニア及びエタノールを酸化するためのカーボンファイバー電極触媒、ならびに水素生成、燃料電池および精製プロセスへのその適用 | |
| KR20160100299A (ko) | 전력의 유연한 사용을 위한 디바이스 및 방법 | |
| WO2013111586A1 (ja) | 電気化学還元装置および、芳香族炭化水素化合物または含窒素複素環式芳香族化合物の水素化体の製造方法 | |
| Verlato et al. | Reduction of nitrate ions at Rh-modified Ni foam electrodes | |
| Ranganathan et al. | High performance ceramic carbon electrode-based anodes for use in the Cu–Cl thermochemical cycle for hydrogen production | |
| Katayama-Aramata et al. | Metal electrodes bonded on solid polymer electrolyte membranes (SPE)—The behaviour of platinum bonded on SPE for hydrogen and oxygen electrode processes | |
| US4501803A (en) | Porous gas diffusion-electrode | |
| EP2335313B1 (en) | Electrode compartment for an electrochemical cell, a refreshing system for it and an emulsion to be used therefore | |
| TWI299761B (en) | One-step electrosynthesis of borohydride | |
| US4306950A (en) | Process for forming sulfuric acid | |
| JP3406390B2 (ja) | 重水素の濃縮方法及び装置 | |
| Liu et al. | Operating performance of an Fe-Ti stationary redox battery in the presence of lead | |
| EP2976799B1 (en) | Redox flow battery system including an anode electrode having a subsurface alloy | |
| JP3536054B2 (ja) | 電解槽の運転開始方法 | |
| Petrov et al. | Gas diffusion electrodes for the oxidation of sulphur dioxide |