JPS63164172A - レドツクス・フロ−電池のシヤントカレント消去装置 - Google Patents
レドツクス・フロ−電池のシヤントカレント消去装置Info
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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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］
本発明はレドックス金フロー電池のシャントカレントを
消去するレドックス・フロー電池のシャントカレント消
去装置に関する。
消去するレドックス・フロー電池のシャントカレント消
去装置に関する。
［従来の技術］
電力貯蔵設備は発電設備の有効利用、電力の安定供給上
重要である。現在新型電池の開発が積極的に進められお
り、その一つにレドックス・フロー電池がある。
重要である。現在新型電池の開発が積極的に進められお
り、その一つにレドックス・フロー電池がある。
レドックス・フロー電池はクロムイオン又は鉄イオン等
のように原子価が変化し得るイオン（レドックス・イオ
ン）の溶液をタンクに貯蔵しておき、これをポンプで電
解槽に供給して、充電及び放電を行なうものである。
のように原子価が変化し得るイオン（レドックス・イオ
ン）の溶液をタンクに貯蔵しておき、これをポンプで電
解槽に供給して、充電及び放電を行なうものである。
第５図は従来のレドックス・フロー電池の概略図である
。第５図において、１はクロムイオンＣｒ”＋の溶液が
貯蔵されている負極側タンク、２は鉄イオンＦｅ３＋の
溶液が貯蔵されている正極側タンク、３はクロムイオン
Ｃｒ２＋の溶液及び鉄イオンＦｅ３“の溶液が反応する
セル、４はセル３にクロムイオンＣｒ２＋の溶液を供給
するポンプ、５はセル３に鉄イオンＦｅ３＋の溶液を供
給するポンプである。
。第５図において、１はクロムイオンＣｒ”＋の溶液が
貯蔵されている負極側タンク、２は鉄イオンＦｅ３＋の
溶液が貯蔵されている正極側タンク、３はクロムイオン
Ｃｒ２＋の溶液及び鉄イオンＦｅ３“の溶液が反応する
セル、４はセル３にクロムイオンＣｒ２＋の溶液を供給
するポンプ、５はセル３に鉄イオンＦｅ３＋の溶液を供
給するポンプである。
なお、セル３の負極でクロムイオンＣｒ２＋（７）溶液
から放出される電子は図示しない外部回路を介してセル
３の正極に送られる。
から放出される電子は図示しない外部回路を介してセル
３の正極に送られる。
次に、従来のレドックス・フロー電池の放電時の動作に
ついて説明する。ポンプ４及び５はそれぞれタンク１及
び２に貯蔵されているクロムイオンＣｒ２”（７）溶液
及び鉄イオンＰｅ３＋の溶液をセル３の負極及び正極に
それぞれ供給する。負極に供給されたクロムイオンＣｒ
２＋の溶液は電子を放出してクロムイオンＣ「３＋に酸
化される。酸化したクロムイオンＣｒ３＋の溶液は負極
側タンク１に戻る。又、正極に供給された秋イオンＦｅ
””（７）溶液は電子を得て鉄イオンＦｅ２＋に還元さ
れる。還元された鉄イオンＰｃ””Ｏ溶液は正極側タン
ク２に戻る。この反応で過剰になった塩素Ｃ１−はイオ
ン交換膜を介して負極に移動し、負極での塩素Ｃ１−の
不足を補う。
ついて説明する。ポンプ４及び５はそれぞれタンク１及
び２に貯蔵されているクロムイオンＣｒ２”（７）溶液
及び鉄イオンＰｅ３＋の溶液をセル３の負極及び正極に
それぞれ供給する。負極に供給されたクロムイオンＣｒ
２＋の溶液は電子を放出してクロムイオンＣ「３＋に酸
化される。酸化したクロムイオンＣｒ３＋の溶液は負極
側タンク１に戻る。又、正極に供給された秋イオンＦｅ
””（７）溶液は電子を得て鉄イオンＦｅ２＋に還元さ
れる。還元された鉄イオンＰｃ””Ｏ溶液は正極側タン
ク２に戻る。この反応で過剰になった塩素Ｃ１−はイオ
ン交換膜を介して負極に移動し、負極での塩素Ｃ１−の
不足を補う。
次に、第６図は第５図に示したセル３の原理図である。
第６図において、１０はイオン交換膜、１１は負極側の
カーボンファイバ電極、１２は負極側のバイポーラ板、
１３は正極側のカーボンファイバ電極、１４は正極側の
カーボンファイバ電極である。
カーボンファイバ電極、１２は負極側のバイポーラ板、
１３は正極側のカーボンファイバ電極、１４は正極側の
カーボンファイバ電極である。
セル３内での充電反応及び放電反応は以下のようになる
。
。
（１）放電反応
正極 ＦＯ”＋ ｅ −＝Ｆｅ２”負極 ＣＩ”
” −Ｃｒ”＋ ｅ全体 Ｆｅ３＋＋ Ｃｒ
２” −＝ Ｐｅ２”＋ Ｏｒ３＋（２〉充電反応 正極 Ｐｅ３＋十ｅ ＋Ｆｅ” 負極 Ｃｒ２＋＝Ｏｒ”＋ ｅ 全体 Ｐａ ＋ Ｃｒ −Ｆｅ”＋ Ｃｒ３”
３＋ ２＋ ところで、一般に電池の効率は電池の充電電気口に対す
る放電電気量の比であり、この比が高いことが重要であ
る。レドックス・フロー電池の場合、電池本体の内部抵
抗及び電解液の運転のための圧損がこの効率を低下させ
る要因になる。
” −Ｃｒ”＋ ｅ全体 Ｆｅ３＋＋ Ｃｒ
２” −＝ Ｐｅ２”＋ Ｏｒ３＋（２〉充電反応 正極 Ｐｅ３＋十ｅ ＋Ｆｅ” 負極 Ｃｒ２＋＝Ｏｒ”＋ ｅ 全体 Ｐａ ＋ Ｃｒ −Ｆｅ”＋ Ｃｒ３”
３＋ ２＋ ところで、一般に電池の効率は電池の充電電気口に対す
る放電電気量の比であり、この比が高いことが重要であ
る。レドックス・フロー電池の場合、電池本体の内部抵
抗及び電解液の運転のための圧損がこの効率を低下させ
る要因になる。
第７図は第５図に示した従来のレドックス・フロー電池
の電圧分布を示す図である。放電反応によって生じた起
電力から電流を取り出す場合、第７図（ａ）に示すよう
に電流■が流れ、電圧は第７図（ｂ）に示すように分布
する。このとき、正極液及び負極液の供給流路にシャン
トカレント電流ｉが流れる。このシャントカレント電流
りは、充電、放電及び停電時に生じるもので、正極液に
接している正極及び負極液に接している負極の各電極間
に電位差かあるため、正極液及び負極液の供給流路Ｊｐ
、びにセル３によって電気回路が形成されることが原因
になっている。充電時及び放電時のシャントカレントロ
スは効率の低下に、又停電時のシャントカレントロスは
充電されたセル３内の正極液、負極液の放電をもたらし
、次の起動時に停電前の連続運転状態における電圧、電
流状態に達するまでの時間を長くしてしまう。
の電圧分布を示す図である。放電反応によって生じた起
電力から電流を取り出す場合、第７図（ａ）に示すよう
に電流■が流れ、電圧は第７図（ｂ）に示すように分布
する。このとき、正極液及び負極液の供給流路にシャン
トカレント電流ｉが流れる。このシャントカレント電流
りは、充電、放電及び停電時に生じるもので、正極液に
接している正極及び負極液に接している負極の各電極間
に電位差かあるため、正極液及び負極液の供給流路Ｊｐ
、びにセル３によって電気回路が形成されることが原因
になっている。充電時及び放電時のシャントカレントロ
スは効率の低下に、又停電時のシャントカレントロスは
充電されたセル３内の正極液、負極液の放電をもたらし
、次の起動時に停電前の連続運転状態における電圧、電
流状態に達するまでの時間を長くしてしまう。
［発明が解決しようとする問題点］
このシャントカレントロスを減少させるには、正極液、
負極液の流路の電気抵抗を大きくすればよい。即ち、正
極液、負極液の流路を長くしたり、流路の断面積を小さ
くすればよいことになる。
負極液の流路の電気抵抗を大きくすればよい。即ち、正
極液、負極液の流路を長くしたり、流路の断面積を小さ
くすればよいことになる。
しかし、流路を長くしたり、流路の断面積を小さくする
と、正極液、負極液を循環させるポンプ４．５の圧損が
大きくなってしまうという問題があった。現在、このよ
うな相反する現象を考慮して、シャントカレントロスを
最小とするレドックス・フロー電池の正極液、負極液の
流路を設計している。
と、正極液、負極液を循環させるポンプ４．５の圧損が
大きくなってしまうという問題があった。現在、このよ
うな相反する現象を考慮して、シャントカレントロスを
最小とするレドックス・フロー電池の正極液、負極液の
流路を設計している。
又、このようなレドックス・フロー電池を瞬停用に用い
た場合、充電後に充電された状態の正極液、負極液は上
述した電気回路により電力が消費され、セル３内の正極
液、負極液は放電状態になる。このような状態でポンプ
４．５を起動させると、充電状態にある正極液、負極液
はセル３内に送り込まれ、定常状態の起電力を発生させ
るのに第８図に示すように時間がかかるという問題があ
った。
た場合、充電後に充電された状態の正極液、負極液は上
述した電気回路により電力が消費され、セル３内の正極
液、負極液は放電状態になる。このような状態でポンプ
４．５を起動させると、充電状態にある正極液、負極液
はセル３内に送り込まれ、定常状態の起電力を発生させ
るのに第８図に示すように時間がかかるという問題があ
った。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
効率、停止状態から起動時の特性を改良したレドックス
・フロー電池のシャントカレントロスの消去装置を提供
することを目的とする。
効率、停止状態から起動時の特性を改良したレドックス
・フロー電池のシャントカレントロスの消去装置を提供
することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
そこで、本発明ではイオン交換膜を挟んで設けられた負
極及び正極から構成されるセルに原子価の変化し得る負
極液及び正極液をそれぞれ供給する流路に、正極液及び
負極液を断続的にセルに送り負極液及び正極液を介して
シャントカレントが流れないようにする遮断装置を設け
たレドックス・フロー電池のシャントカレントロスの消
去装置を構成する。
極及び正極から構成されるセルに原子価の変化し得る負
極液及び正極液をそれぞれ供給する流路に、正極液及び
負極液を断続的にセルに送り負極液及び正極液を介して
シャントカレントが流れないようにする遮断装置を設け
たレドックス・フロー電池のシャントカレントロスの消
去装置を構成する。
Ｃ作 用］
上記構成のレドックス・フロー電池のシャントカレント
ロスの消去装置は、遮断装置を介して負極液及び正極液
をセルに断続的に送り、負極液及び正極液を介してシャ
ントカレントが流れるのを防ぐ。
ロスの消去装置は、遮断装置を介して負極液及び正極液
をセルに断続的に送り、負極液及び正極液を介してシャ
ントカレントが流れるのを防ぐ。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係るレドックス・フロー電池のシャン
トカレント消去装置の概略図である。第１図において、
１はクロムイオンＣｒ２＋の溶液が貯蔵されている負極
側タンク、２は鉄イオンＦｅ３＋の溶液が貯蔵されてい
る正極側タンク、３はクロムイオンＣ「２＋の溶液及び
鉄イオンＦｅ３＋の溶液が反応するセル、４はセル３に
クロムイオンＣ「２＋の溶液を供給するポンプ、５はセ
ル３に鉄イオンＦｅ３＋の溶液を供給するポンプ、６は
負極液及び正極液を負極及び正極に供給する流路にそれ
ぞれ設けられており、セル３に負極液及び正極液を断続
的に送ることによって、正極液及び負極液の供給流路並
びにセル３によって電気回路が形成されないようにする
遮断装置である。
トカレント消去装置の概略図である。第１図において、
１はクロムイオンＣｒ２＋の溶液が貯蔵されている負極
側タンク、２は鉄イオンＦｅ３＋の溶液が貯蔵されてい
る正極側タンク、３はクロムイオンＣ「２＋の溶液及び
鉄イオンＦｅ３＋の溶液が反応するセル、４はセル３に
クロムイオンＣ「２＋の溶液を供給するポンプ、５はセ
ル３に鉄イオンＦｅ３＋の溶液を供給するポンプ、６は
負極液及び正極液を負極及び正極に供給する流路にそれ
ぞれ設けられており、セル３に負極液及び正極液を断続
的に送ることによって、正極液及び負極液の供給流路並
びにセル３によって電気回路が形成されないようにする
遮断装置である。
遮断装置６は第２図に示すように負極側タンク１及び正
極側タンクから供給される負極液及び正極液を断続的に
送る点滴装置によって構成されている。従って、負極液
及び正極液はセル３に送られるが、セル３の負極及び正
極はそれぞれ電気的に遮断されているので上述したシャ
ントカレント電流ｉは流れない。
極側タンクから供給される負極液及び正極液を断続的に
送る点滴装置によって構成されている。従って、負極液
及び正極液はセル３に送られるが、セル３の負極及び正
極はそれぞれ電気的に遮断されているので上述したシャ
ントカレント電流ｉは流れない。
なお、本実施例では点滴装置によって遮断装置を構成し
たが、これに限るものではなく、例えば第３図に示すよ
うな羽根車によって構成してもよい。この羽根車を第４
図に示すように各セル毎に設けることにより、シャント
カレント電流ｉが流れるのを防止できる。即ち、羽根車
により負極液及び正極液が遮断される（空間ができる）
ため、シャントカレント電流ｉが流れるのを防止できる
のである。
たが、これに限るものではなく、例えば第３図に示すよ
うな羽根車によって構成してもよい。この羽根車を第４
図に示すように各セル毎に設けることにより、シャント
カレント電流ｉが流れるのを防止できる。即ち、羽根車
により負極液及び正極液が遮断される（空間ができる）
ため、シャントカレント電流ｉが流れるのを防止できる
のである。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、負極液及び正極液
をセルに送る流路に負極液及び正極液を断続的に送り、
負極液及び正極液を介してシャントカレント電流が流れ
ないようにする遮断装置を設けることにより、正極液、
負極液を循環させるポンプの圧損が大きくならないレド
ックス・フロー電池のシャントカレント消去装置が得ら
れる。
をセルに送る流路に負極液及び正極液を断続的に送り、
負極液及び正極液を介してシャントカレント電流が流れ
ないようにする遮断装置を設けることにより、正極液、
負極液を循環させるポンプの圧損が大きくならないレド
ックス・フロー電池のシャントカレント消去装置が得ら
れる。
又、シャントカレント電流が流れないので、充電された
状態の正極液、負極液が放電状態にならず、定常状態の
起電力を短時間で発生させることができるレドックス・
フロー電池のシャントカレント消去装置が得られるとい
う効果を奏する。
状態の正極液、負極液が放電状態にならず、定常状態の
起電力を短時間で発生させることができるレドックス・
フロー電池のシャントカレント消去装置が得られるとい
う効果を奏する。
第１図は本発明に係るレドックス・フロー電池のシャン
トカレント消去装置の概略図、第２図、第３図及び第４
図は第１図に示した遮断装置の説明図、第５図は従来の
レドックス・フロー電池の概略図、第６図は第５図に示
したセル３の原理図、第７図はシャントカレント電流発
生の説明図、第８図はシャントカレント電流による悪影
響の説明図である。 １・・・負極側タンク、２・・・正極側タンク、３・・
・セル、４．５・・・ポンプ、６・・・遮断装置。
トカレント消去装置の概略図、第２図、第３図及び第４
図は第１図に示した遮断装置の説明図、第５図は従来の
レドックス・フロー電池の概略図、第６図は第５図に示
したセル３の原理図、第７図はシャントカレント電流発
生の説明図、第８図はシャントカレント電流による悪影
響の説明図である。 １・・・負極側タンク、２・・・正極側タンク、３・・
・セル、４．５・・・ポンプ、６・・・遮断装置。
Claims (4)
- （１）イオン交換膜と、該イオン交換膜を挟んで設けら
れた負極及び正極から構成されているセルに原子価の変
化し得る負極液及び正極液をそれぞれ供給するとともに
、充電時には前記負極及び正極に所定の電圧を印加して
、前記負極液及び正極液に充電反応を生じさせ、放電時
には該充電反応を生じさせた負極液及び正極液に放電反
応を生じさせ、該負極と正極との間に発生する電圧を出
力するレドックス・フロー電池のシャントカレント消去
装置において、前記負極液及び正極液をそれぞれ前記負
極及び正極に供給する流路に、前記負極液及び正極液を
断続的に送り、該負極液及び正極液を介してシャントカ
レント電流が流れないようにする遮断装置を備えたこと
を特徴とするレドックス・フロー電池のシャントカレン
ト消去装置。 - （２）セルは、複数個接続されている特許請求の範囲第
１項記載のレドックス・フロー電池のシャントカレント
消去装置。 - （３）遮断装置は、点滴装置である特許請求の範囲第１
項記載のレドックス・フロー電池のシャントカレント消
去装置。 - （４）遮断装置は、羽根車である特許請求の範囲第１項
記載のレドックス・フロー電池のシャントカレント消去
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308188A JPS63164172A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | レドツクス・フロ−電池のシヤントカレント消去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61308188A JPS63164172A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | レドツクス・フロ−電池のシヤントカレント消去装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164172A true JPS63164172A (ja) | 1988-07-07 |
Family
ID=17977969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61308188A Pending JPS63164172A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | レドツクス・フロ−電池のシヤントカレント消去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63164172A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01213964A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Agency Of Ind Science & Technol | レドツクス電池の運転方法 |
| US5733153A (en) * | 1994-07-28 | 1998-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Safety connector |
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1986
- 1986-12-26 JP JP61308188A patent/JPS63164172A/ja active Pending
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