(57)【要約】本発明は、直列に電気接続される（３００）ｎ個の電気化学セル３００を備えるレドックスフロー電池（１０００）に関し、それぞれのセルは、膜（３３０）によって分離され、かつ、それぞれカソード液タンク（１１０）およびアノード液タンク（１２０）から供給されるカソード液およびアノード液が通過するカソード（３１０）およびアノード（３２０）を含む。セルは並列に流体接続される。バイパス電流を小さくするためのシステムは、ガス気泡を形成するために（ｎ−１）個のセルのカソードおよびアノードの入口ダクト（４０１）および出口ダクト（５０１）中にガスを注入する手段（７００）と、ガス気泡を除去するためのデバイス（８００）であって、ガスを注入する手段の下流側で、かつ、セルのカソードおよびアノードの上流側で、（ｎ−１）個のセルのカソードおよびアノードの入口ダクトに置かれるデバイス（８００）とを備える。
2019532475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステム（１０００、２０００）であって、
−  直列に電気接続されたｎ個の電気化学セル（３００）であって、ｎが２以上の整数であり、
それぞれのセル（３００）が、カソード液を含むカソードコンパートメント（３１０）およびアノード液を含むアノードコンパートメント（３２０）によって形成されたチャンバを備え、前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）が、電気的に絶縁性であって前記カソード液および前記アノード液に含有されているイオンに対して透過性であるセパレータ（３３０）によって分離され、かつ、前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）が、前記コンパートメント（３１０、３２０）内に前記カソード液および前記アノード液をそれぞれ流通させるための入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）をそれぞれ備える、ｎ個の電気化学セル（３００）と、
−  前記カソード液のための第１の貯蔵タンク（１１０）と、
−  前記アノード液のための第２の貯蔵タンク（１２０）と、
−  前記複数の電気化学セル（３００）が並列に流体接続されるように、前記第１のタンク（１１０）とそれぞれの電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）の間、および前記第２のタンク（１２０）とそれぞれの電気化学セル（３００）の前記アノードコンパートメント（３２０）の間を流体連絡させる手段と、
−  シャント電流を小さくするためのシステム（７００、７１０、８００）であって、
−−  （ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）中に、当該入口ダクトおよび出口ダクト内にガス気泡を形成するために、ガスを注入する手段（７００）、および
−−  前記（ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）に配置される、前記ガス気泡を除去するためのデバイス（８００）であって、前記ガスを注入する前記手段（７００）の下流側、および前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の上流側に配置されるデバイス（８００）
を備える、シャント電流を小さくするためのシステム（７００、７１０、８００）と
を備えるレドックスフローシステム（１０００、２０００）。
【請求項２】
前記ガスが不活性であり、好ましくは窒素である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ガス気泡の最大寸法が、前記（ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）の直径の１．５倍以上である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガスを注入する前記手段（７００）が、前記（ｎ−１）個の電気化学セルの前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）のそれぞれについて、前記ガスのタンクに接続された、前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）または出口ダクト（４０４、５０４）中へ開口するガス供給パイプ（７２０）を備える、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記ガスを注入する前記手段（７００）が、前記ガスを加圧状態に維持するために前記ガスの前記タンクに接続された少なくとも１つのファンまたはガス圧縮機を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガスを注入する前記手段（７００）が、前記ガスタンクの下流側の前記ガス供給パイプ（７２０）に配置された少なくとも１つの弁を備える、請求項４または５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス供給パイプ（７２０）が、ベンチュリ効果によって前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）または出口ダクト（４０４、５０４）中に前記ガスが注入されるような流路面積を有する、請求項４または５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス気泡を除去するためのデバイス（８００）が、密閉チャンバ（８１０）を備えており、前記密閉チャンバ（８１０）は、
−  前記チャンバ（８１０）の下側の部分（８２０）内の、アノード液またはカソード液を含む液相と、
−  前記チャンバ（８１０）の上側の部分（８３０）内の、前記気泡を形成するために注入される前記ガスと同じ種類のガスを含むガス相と、
−  前記チャンバ（８１０）の前記上側の部分（８３０）の頂部に配置された、前記ガスのための出口（８４０）、好ましくはリリーフ弁と
を備えており、
前記ガスが加えられた前記カソード液またはアノード液が流れる前記入口ダクト（４０１、５０１）の第１の部分（４０２）が前記チャンバ（８１０）の前記上側の部分（８３０）の中へ開口し、
前記ガスが除去された前記カソード液またはアノード液が流れる前記入口ダクト（４０１、５０１）の第２の部分（４０３）が前記チャンバ（８１０）の前記下側の部分（８２０）の中へ開口し、
前記入口ダクトの前記第１の部分（４０２）が、前記（ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）またはアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）中に前記ガスを注入する前記手段（７００）の下流側に配置され、かつ、前記入口ダクト（４０１、５０１）の前記第２の部分（４０３）が、前記ガスを除去するための前記デバイス（８００）の下流側で、かつ、前記（ｎ−１）個の電気化学セルの前記カソードコンパートメントまたはアノードコンパートメントの上流側に配置される、
請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
ガスを注入する前記手段（７００）が、前記ガス気泡を除去するための前記デバイス（８００）によって除去された前記ガスを前記（ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）またはアノードコンパートメント（３２０）の前記出口ダクト（４０４、５０４）へリサイクルするための流路（７１０）を備える、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記流体連絡させる手段が、
−  前記第１のタンク（１１０）を前記ｎ個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）に接続する第１の主入口ダクト（４００）および第１の主出口ダクト（４１０）であって、
前記第１の主入口ダクト（４００）が前記カソード液を第１のポンプ（６１０）によって前記カソードコンパートメント（３１０）の前記入口ダクト（４０１）中に分配するように構成され、かつ、前記第１の主出口ダクト（４１０）が前記カソード液を前記カソードコンパートメント（３１０）の前記出口ダクト（４０４）から集めるように構成される、第１の主入口ダクト（４００）および第１の主出口ダクト（４１０）と、
−  前記第２のタンク（１２０）を前記ｎ個の電気化学セル（３００）の前記アノードコンパートメント（３２０）に接続する第２の主入口ダクト（５００）および第２の主出口ダクト（５１０）であって、
前記第２の主入口ダクト（５００）が前記アノード液を第２のポンプ（６２０）によって前記アノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（５０１）中に分配するように構成され、かつ、前記第２の主出口ダクト（５１０）が前記アノード液を前記ｎ個の電気化学セル（３００）の前記アノードコンパートメント（３２０）の前記出口ダクト（５０４）から集めるように構成される、
第２の主入口ダクト（５００）および第２の主出口ダクト（５１０）と
を備える、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記ｎ個の電気化学セルの前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）、ならびに前記第１および第２の主入口ダクトおよび主出口ダクト（４００、５００、４１０、５１０）が電気的に絶縁されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ｎ個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）、ならびに前記第１および第２の主入口ダクト（４００、５００）および主出口ダクト（４１０、５１０）が、好ましくはＰＶＣ、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなるリストから選択される、好ましくは電気絶縁熱可塑性ポリマーから選択される１つまたは複数の電気絶縁材料からなる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ｎ個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）、ならびに前記第１および第２の主入口ダクト（４００、５００）および主出口ダクト（４１０、５１０）が、１つまたは複数の導電材料からなるボディを有し、かつ、前記カソード液または前記アノード液と接触するように配された電気絶縁内部コーティングを有し、好ましくは前記内部コーティングが、電気絶縁フッ素樹脂から選択され、より優先的にはＰＴＦＥおよびＰＦＡからなるリストから選択される電気絶縁材料からなる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステムにおけるシャント電流を小さくするための方法であって、
−  カソード液およびアノード液をそれぞれ第１のタンク（１１０）および第２のタンク（１２０）からポンピングすることによって、前記カソード液およびアノード液が、直列に電気接続されかつ並列に流体接続されたｎ個（ｎは２以上の整数である）の電気化学セル（３００）のカソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）中にそれぞれ送られるステップと、
−  （ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記カソード液入口ダクトおよびアノード液入口ダクト（４０１、５０１）中に、当該入口ダクト（４０１、５０１）内にガス気泡を形成するために、ガスが注入されるステップと、
−  前記カソード液およびアノード液が（ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）に入る前に、前記ガス気泡が前記カソード液およびアノード液から除去されるステップと、
−  （ｎ−１）個の電気化学セル（３００）の前記カソードコンパートメント（３１０）およびアノードコンパートメント（３２０）の前記カソード液出口ダクトおよびアノード液出口ダクト（４０４、５０４）中に、当該出口ダクト（４０４、５０４）内にガス気泡を形成するために、ガスが注入されるステップと、
−  ガス気泡を含有した前記カソード液およびアノード液がそれぞれ前記第１のタンク（１１０）および前記第２のタンク（１２０）へ送り返され、前記ガスが前記第１のタンクおよび第２のタンク（１１０、１２０）内で前記カソード液および前記アノード液から分離されるステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステムの分野に関し、とりわけこのような電池におけるシャント電流の低減または除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的状況
フロー電池とも呼ばれるレドックスフロー電池は、液体形態の反応物、すなわち、酸化剤および還元剤が２つの貯蔵タンクから循環され、イオン透過性膜によって分離された２つの電極を備えたセルの中で反応する充電式電池である。液体形態の反応物は、システムが放電すると、セルの正電極で還元され、また、負電極で酸化されるレドックス化合物である。この場合、電池は発電装置として動作する。従来から、カソード液は、酸化状態にあり電池が放電している間に正電極（カソード）で還元される特定のレドックスイオンを含有する電解液を意味する。また、アノード液は、還元状態にあり電池が放電している間に負電極（アノード）で酸化される特定のレドックスイオンを含有する電解液を意味する。これらのレドックス反応は、電池を充電している間は逆転され、この場合、システムは電解槽として動作する。したがってレドックスフロー電池は充電式電池の定義に合致しており、充電式電池とは、充電式電気化学発電装置のことであり、それはすなわち、化学エネルギーを直接形成する活物質中に含有されている該化学エネルギーを酸化−還元反応（レドックス反応）によって電気エネルギーに変換し、ならびに、レドックス反応が、例えば端子に電源を接続してレドックスフロー電池の放電方向に対する逆向きの電流を生成することによって可逆となる、システムのことである。
【０００３】
従来のレドックスフロー電池では、カソード液およびアノード液が、レドックス反応が溶解可能なレドックス対で液体状態で生じる活性溶液であり、これは、従来の電池（充電式電池または「二次電池」）における電解液として理解されているものとは異なっており、後者の電解液は、システムのオーバーオールな電気的中性を保証するために２つの電極の間のイオン形態の電荷のための輸送媒体として単純に作用し、エネルギーを蓄積しない溶液である、ということに留意されたい。
【０００４】
レドックスフロー電池の研究が実際に始まったのは、とりわけ亜鉛／塩素システムが出現する１９７０年代である。現在最も広く知られているレドックスフロー電池は、商用化されたシステムであるバナジウムレドックス電池（ＶＲＢ）、および複数の反応物のうちの１つを電極に固体形態で堆積させるという独特の特徴を有する亜鉛／臭素（Ｚｎ／Ｂｒ）レドックスフロー電池である。
【０００５】
充電／放電容量は、使用されるカソード液タンクおよびアノード液タンクのサイズの関数であるため、レドックスフロー電池は、極めて大きくてもよい充電／放電容量を有することができるという著しい利点を有している。さらに、電解液セル／電気化学セルの分離により、電気化学セルのサイズ設定と結びついている利用可能電力と、電解液タンクのサイズと結びついているシステムのエネルギー容量との間の関連をなくすことができる。
【０００６】
レドックスフロー電池は、例えばエネルギー生成の間欠性と結びついてエネルギーの蓄積および放出を必要とする光発電システムまたは風力発電システムの電気エネルギーのための静置蓄積用途に使用され得る。また、レドックスフロー電池は、原子力発電所および火力発電所における余剰電気エネルギーの蓄積などの他の静置蓄積用途のための有利なオプションを同じく構成している。
【０００７】
静置用途では、高い電圧レベルおよび大きい容量が一般に要求され、したがってレドックスフロー電池は、従来、直列に電気接続された複数のセルから形成され、並列の通路を介してセルの各々を通過する電解液を有している。
【０００８】
直列に接続され、かつ、並列に流体接続された複数のセルのこの構成の場合、遭遇するいくつかの重大な問題のうちの１つは、バイパス電流の出現であり、これは並列電流とも呼ばれ、シャント電流としてより良く知られており、レドックスフロー電池の適切な動作に有害な電流である。特に、シャント電流は、電池のサイクル寿命を短くし、また、電池のエネルギー効率を低下させることによってレドックスフロー電池の性能に悪影響を及ぼす複数の主要因のうちの１つを構成している。
【０００９】
詳細には、シャント電流は、セルをバイパスする電解液中に形成される導電経路によって生じる短絡の形態であり、利用可能な放電エネルギーの浪費あるいは引き渡される充電エネルギーの浪費をもたらす。充電中、放電中、さらには開路に生じ得るシャント電流によるこれらの損失は、電極および／または他の構成要素の腐食、反応物の不要なストレス付加、過剰な熱損失などの望ましくない二次効果を有しており、使用可能なエネルギーの損失および電池の有用な寿命の短縮をもたらす。
【００１０】
したがってこれらの負の影響を最小に抑えるためにはシャント電流を制限することが望ましい。
【００１１】
様々な知られているシステムが、レドックスフロー電池におけるこれらのシャント電流の低減を提案している。
【００１２】
シャント電流を小さくするための知られている技法は、例えば特許出願WO 2014/035020 A1に記載されているように電気化学セル内の電解液の経路、または特許出願WO 2014/145844 A1に記載されているように電気化学セルの上流側および下流側の電解液の経路を長くすることにある。電解液を循環させるためのパイプの長さを長くすることに基づくこのような技法には、電解液流の断面積を小さくする大きな欠点があり、圧力降下、およびポンピング（pumping）に対する影響を有する電解液流の抵抗の増加をもたらし、最終的にはレドックスフロー電池のエネルギー効率を損なうことになる。
【００１３】
特許出願US 2012/0308856 A1は、セルの入口および出口の流体通路内に配置されたシャント電流能動抵抗デバイスを備えたレドックスフロー電池を開示している。流体入口および流体出口を備えた構成要素、および固体ボールからなる機械部品などの、流体流量を間欠的にすることができるだけでなく、入口と出口の間をあらゆる電解接触から機械的に開放することができる様々なデバイスが提案されている。
【００１４】
電解液の密度とは異なる密度を有し、かつ、この電解液と混合しない別の非導電性液相を通る電解液の経路によってシャント電流が低減される、特許出願WO 2007/131250 A１に記載されているシステムも知られている。
【００１５】
特開2003-100337号公報も、電解液が間欠的にセルに到達し、したがってセル同士の間の電解接続を切断することによってシャント電流を小さくするシステムを開示している。
【００１６】
特許出願KR 101357822は、シャント電流を小さくするための別のシステムを提案しており、このシステムでは、セルへの電解液の間欠供給が実施され、システムは、セルの入口に弁を備える。システムは、セルに入る電解液中にガス気泡を形成する手段をさらに備えてもよい。このようなシステムは、弁およびその制御を必要とする電解液の循環の複雑な制御系を備えているだけでなく、電極と、ガス気泡を含有している電解液との間の接触面積の低減による電力の損失をもたらす欠点を有している。また、このような電池には電力不安定性の問題および電気化学的雑音の問題も生じ得る。
【発明の概要】
【００１７】
発明の目的および概要
本発明の目的は、上記従来技術の複数の欠点を少なくとも部分的に克服することであり、一般にレドックスフロー電池におけるシャント電流の低減、さらには除去を目的としている。
【００１８】
詳細には、本発明は、構造的観点からすると単純であり、また、電池の電力に重大な影響を及ぼさない、シャント電流を小さくしさらには除去するためのシステムを備えたレドックスフロー電池を提供することを目的としている。
【００１９】
したがってとりわけ上で言及した複数の目的のうちの少なくとも１つを達成するために、本発明は、第１の態様によれば、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステムを提案する。このレドックスフローシステムは次のものを含む：
−  直列に電気接続されたｎ個の電気化学セルであって、ｎは２以上の整数であり、それぞれのセルが、カソード液を含むカソードコンパートメントおよびアノード液を含むアノードコンパートメントによって形成されたチャンバを備え、カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントが、電気的に絶縁性であってカソード液およびアノード液に含有されているイオンに対して透過性であるセパレータによって分離され、かつ、カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントが、前記コンパートメント内にカソード液およびアノード液をそれぞれ流通させる（circulation）ための入口ダクトおよび出口ダクトをそれぞれ備える、ｎ個の電気化学セルと、
−  カソード液のための第１の貯蔵タンクと、
−  アノード液のための第２の貯蔵タンクと、
−  複数の電気化学セルが並列に流体接続されるように、第１のタンクとそれぞれの電気化学セルのカソードコンパートメントの間、および第２のタンクとそれぞれの電気化学セルのアノードコンパートメントの間を流体連絡させる手段と、
−  シャント電流を小さくするためのシステムであって、
−−  （ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクト中に、前記入口ダクトおよび出口ダクト内にガス気泡を形成するために、ガスを注入する手段、および
−−  前記（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトに配置される、ガス気泡を除去するためのデバイスであって、ガスを注入する手段の下流側、およびカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの上流側に配置されるデバイス
を備える、シャント電流を小さくするためのシステム。
【００２０】
有利にはガスは不活性であり、また、好ましくは窒素（dinitrogen）である。
【００２１】
好ましくはガス気泡の最大寸法は、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクトの直径の１．５倍以上である。
【００２２】
一実施態様によれば、ガスを注入する手段は、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクトのそれぞれについて、ガスのタンクに接続された、カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトまたは出口ダクト中へ開口するガス供給パイプを備えている。
【００２３】
一実施態様によれば、ガスを注入する手段は、ガスを加圧状態に維持するためにガスのタンクに接続された少なくとも１つのファンまたはガス圧縮機を備えている。
【００２４】
ガスを注入する手段は、ガスタンクの下流側のガス供給パイプに配置された少なくとも１つの弁を備えてもよい。
【００２５】
別法としては、ガス供給パイプは、ベンチュリ効果によってカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトまたは出口ダクト中にガスが注入されるような流路面積（flow area）を有している。
【００２６】
一実施態様によれば、ガス気泡を除去するためのデバイスは、密閉（hermetic）チャンバを備えており、密閉チャンバは、
−  チャンバの下側の部分内の、アノード液またはカソード液を含む液相と、
−  チャンバの上側の部分内の、気泡を形成するために注入されるガスと同じ種類（type）のガスを含むガス相と、
−  チャンバの上側の部分の頂部に配置された、ガスのための出口、好ましくはリリーフ弁と
を備えており、
ガスが加えられたカソード液またはアノード液が流れる入口ダクトの第１の部分がチャンバの上側の部分の中へ開口し、
ガスが除去されたカソード液またはアノード液が流れる入口ダクトの第２の部分がチャンバの下側の部分の中へ開口し、
入口ダクトの第１の部分が、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントまたはアノードコンパートメントの入口ダクト中にガスを注入する手段の下流側に配置され、また、入口ダクトの第２の部分が、ガスを除去するためのデバイスの下流側で、かつ、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントまたはアノードコンパートメントの上流側に配置される。
【００２７】
一実施態様によれば、ガスを注入する手段は、ガス気泡を除去するためのデバイスによって除去されたガスを（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントまたはアノードコンパートメントの出口ダクトへリサイクルする（recycle）ための流路（circuit）を備えている。
【００２８】
一実施態様によれば、流体連絡させる手段は、
−  第１のタンクをｎ個の電気化学セルのカソードコンパートメントに接続する第１の主入口ダクトおよび第１の主出口ダクトであって、第１の主入口ダクトがカソード液を第１のポンプによってカソードコンパートメントの入口ダクト中に分配するように構成され、また、第１の主出口ダクトがカソード液をカソードコンパートメントの出口ダクトから集めるように構成される、第１の主入口ダクトおよび第１の主出口ダクトと、
−  第２のタンクをｎ個の電気化学セルのアノードコンパートメントに接続する第２の主入口ダクトおよび第２の主出口ダクトであって、第２の主入口ダクトがアノード液を第２のポンプによってアノードコンパートメントの入口ダクト中に分配するように構成され、かつ、第２の主出口ダクトがアノード液をｎ個の電気化学セルのアノードコンパートメントの出口ダクトから集めるように構成される、第２の主入口ダクトおよび第２の主出口ダクトと
を備えている。
【００２９】
一実施態様によれば、ｎ個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクト、ならびに第１および第２の主入口ダクトおよび主出口ダクトは電気的に絶縁されている。
【００３０】
ｎ個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクト、ならびに第１および第２の主入口および主出口ダクトは、好ましくはＰＶＣ、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなるリストから選択される、好ましくは電気絶縁熱可塑性ポリマーから選択される１つまたは複数の電気絶縁材料からなっていてもよい。
【００３１】
別法としては、ｎ個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクト、ならびに第１および第２の主入口および主出口ダクトは、１つまたは複数の導電材料からなるボディ（body）を有していてもよく、また、カソード液またはアノード液と接触するように配された電気絶縁内部コーティングを有していてもよく、該内部コーティングは、電気絶縁フッ素樹脂から選択され、より優先的にはＰＴＦＥおよびＰＦＡからなるリストから選択される電気絶縁材料からなっていることが好ましい。
【００３２】
本発明は、第２の態様によれば、本発明による、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステムにおけるシャント電流を小さくするための方法であって、
−  カソード液およびアノード液をそれぞれ第１のタンクおよび第２のタンクからポンピングすることによって、カソード液およびアノード液が、直列に電気接続されかつ並列に流体接続されたｎ個（ｎは２以上の整数である）の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメント中にそれぞれ送られるステップと、
−  （ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントのカソード液入口ダクトおよびアノード液入口ダクト中に、当該入口ダクト内にガス気泡を形成するために、ガスが注入されるステップと、
−  カソード液およびアノード液が（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントに入る前に、ガス気泡がカソード液およびアノード液から除去されるステップと、
−  （ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントのカソード液出口ダクトおよびアノード液出口ダクト中に、当該出口ダクト内にガス気泡を形成するために、ガスが注入されるステップと、
−  ガス気泡を含有したカソード液およびアノード液がそれぞれ第１のタンクおよび第２のタンクへ送り返され、ガスが第１のタンクおよび第２のタンク内でカソード液およびアノード液から分離されるステップと
を含む方法を提案する。
【００３３】
本発明の他の主題および利点は、非限定的な例として与えられる、本発明の特定の例示的実施形態についての、以下で説明される添付の図を参照してなされる以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術によるレドックスフロー電池の略横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるレドックスフロー電池の略横断面図である。
【図３】本発明によるレドックスフロー電池内にガス気泡を形成するガス注入手段の断面に沿った図である。
【図４】本発明によるレドックスフロー電池内のガス気泡を除去するためのデバイスの断面に沿った図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるレドックスフロー電池の略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図では、同じ参照は同じ要素または同様の要素を表している。
発明の説明
本発明の目的は、シャント電流を小さくするためのシステムを備えた、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステムを提供することである。
【００３６】
この説明においては、「レドックスフロー電池」という表現も、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのこのようなレドックスフローシステムを表すために使用されることがある。
【００３７】
従来、図１に示されているレドックスフロー電池１００は、積み重ねられ、かつ、少なくとも部分的に直列に電気接続される複数の電気化学セル３０を備えている。充電式電池の場合と同様、複数のセルを直列に取り付けることによって高い電圧を獲得することができ、また、高い電圧を獲得することにより、目標とする用途のために適した電力を提供することができる。図１には２つのこのようなセルが示されている。
【００３８】
それぞれのセル３０は、カソード液を含有したカソードコンパートメント３１およびアノード液を含有したアノードコンパートメント３２によって形成されたチャンバを備えている。カソードコンパートメント３１およびアノードコンパートメント３２は、電気的に絶縁性であってカソード液およびアノード液に含有されているイオンに対して透過性であるセパレータ３３によって分離されている。
【００３９】
カソードコンパートメント３１およびアノードコンパートメント３２は、それぞれ、セパレータ３３と、それぞれのコンパートメント専用の集電体（図示せず）との間に画定されている。集電体は、例えば金属プレートであるか、あるいは炭素で形成されたプレートであり、集電体自体は、レドックスアクティビティに影響されない。
【００４０】
それぞれのカソードコンパートメント３１およびアノードコンパートメント３２は、一方の端部に電解液（コンパートメントに応じてカソード液またはアノード液）の流れを受け取るための入口を備えており、また、もう一方の端部に電解液の流れを排出するための出口を備えている。
【００４１】
これらのセル３０は並列に流体接続されており、カソード液は、カソード液タンク１０とセル３０のカソードコンパートメント３１の間を流れ、カソード液の主供給ダクト４０の分岐としてカソード液の並列分配が実施される。したがってカソードコンパートメントには主供給ダクト４０に取り付けられた並列なダクトのネットワークによって供給される。カソード液は、カソード液をタンク１０へ戻す主出口ダクト４１と合流する他の並列なダクトとともにセルのカソードコンパートメントから離れる。このレイアウトは、アノード液タンク２０とセル３０のアノードコンパートメント３２の間を流れて、アノードコンパートメントの入口に並列に供給する主供給ダクト５０から分配され、かつ、第２のタンク２０に接続された主出口ダクト５１によってアノードコンパートメントの出口で回収されるアノード液に対しても同じである。
【００４２】
したがってタンク１０および２０は様々なセル３０によって共有されている。
【００４３】
電解液が流れる方向は矢印によって示されている。
【００４４】
示されている電池では、タンク（１０、２０）からセル３０へ電解液を流通させるために、電解液の種類ごとに単一のポンプ（６１、６２）が使用されている。
【００４５】
セル内における液体の分配は、圧力降下がそれぞれの分岐（それぞれの並列ダクト）内で同じになるように、したがって流れが同じになるように実施される。
【００４６】
アノードコンパートメントは、電気化学還元反応（電子の吸収）が生じる反応ゾーンであるカソードコンパートメントとは対照的に、電気化学酸化反応（電子の放出）が生じる反応ゾーンを意味しているものと理解される。
【００４７】
アノードコンパートメントは負電極すなわちアノードを含有しており、また、カソードコンパートメントは正電極すなわちカソードを含有している。
【００４８】
レドックス反応は可逆であるため、充電式電池であるレドックスフロー電池では、システムが放電しているか、あるいは充電しているかどうかに応じてこれらの役割が切り変わる。したがってアノードコンパートメントは、システムが通じる（放電する）と酸化反応が生じて電子の放出を可能にし、システムを再充電するためにシステムに電流が印加されると還元反応のサイトになる。
【００４９】
したがってアノードコンパートメントおよびカソードコンパートメントという表現は、この説明においては、参照としてシステムの放電動作状態を取り上げることによって定義される。
【００５０】
カソード液は、酸化された状態であり、電池が放電している間に正電極（カソード）で還元される特定のレドックスイオンを含有した電解液を表している。アノード液は、還元された状態であり、電池が放電している間に負電極（アノード）で酸化される特定のレドックスイオンを含有した電解液を表している。
【００５１】
図１では、システムは、放電方向における動作として示されている。セルのアノードで放出された電子は、アノードの集電体によって集められ、セルのカソードの集電体に接続された外部電気回路を介して流れる。
【００５２】
従来のレドックスフロー電池では、この説明の中で上で既に説明したように、電池を損傷するシャント電流が生成される。
【００５３】
レドックスフロー電池１００では、液体電解液の連続する流れが導電経路を生成する。セル３０内で生じる電気化学反応によってセル３０の入口と出口の間の電解液中に電位差が生成される。この場合、これらのセルのカソードコンパートメントをタンク１０に並列に流体接続している、ダクト４０および４１の２つの分岐の間のカソード液中にシャント電流が生成され得る。同様に、これらのセルのアノードコンパートメントをタンク２０に並列に流体接続している、ダクト５０および５１の２つの分岐の間にシャント電流が生成され得る。
【００５４】
本発明は、シャント電流を小さくするためのシステムを備えたレドックスフロー電池を提供する。
【００５５】
図２は、本発明の第１の実施形態による、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステム１０００を示したものである。
【００５６】
システムは、図１の従来の電池の場合と同様、放電の方向における動作として示されており、また、電解液が流れる方向は、矢印によって示されている。
【００５７】
電池１０００は、ｎが２以上の整数であるｎ個の直列に電気接続された電気化学セルを備えている。典型的には、このような電池は、モジュールを形成してもよい２個と６０個の間のセルを備えている。要求される電圧がもっと高い場合、これらのセルのいくつかのモジュールを直列に取り付けてもよい。例えば本発明による電池は、例えば２４Ｖの電圧を供給する直列に電気接続された２０個のセルを備えてもよい。
【００５８】
図２では、２個のセル３００が少なくとも部分的に直列に電気接続されている。
【００５９】
電気化学セルの構造および電池の一般的な動作は、図１に関連して説明した内容と同じであり、それぞれのセル３００は、カソード液を含有したカソードコンパートメント３１０およびアノード液を含有したアノードコンパートメント３２０によって形成されたチャンバを備えている。カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントは、電気的に絶縁性であってカソード液およびアノード液に含有されているイオンに対して透過性であるセパレータ３３０によって分離されている。カソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０は、それぞれのコンパートメント内にカソード液およびアノード液をそれぞれ流通させるための入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）をそれぞれ備えている。
【００６０】
また、電池１０００は、カソード液のための第１の貯蔵タンク１１０およびアノード液のための第２の貯蔵タンク１２０も備えている。
【００６１】
好ましくはポンプ６１０は、タンク１１０とセル３００のカソードコンパートメント３１０の間のカソード液の循環を可能にし、また、ポンプ６２０は、タンク１２０とセル３００のアノードコンパートメント３２０の間のアノード液の循環を可能にしている。
【００６２】
電解液の循環は、これらの電気化学セルが並列に流体接続されるように、第１のタンク１１０とそれぞれのセル３００のカソードコンパートメント３１０の間、および第２のタンク１２０とそれぞれのセル３００のアノードコンパートメント３２０の間を流体連絡させる手段によって実施される。
【００６３】
より詳細には、流体連絡させる手段は、第１のタンク１１０を電気化学セル３００のカソードコンパートメント３１０に接続する第１の主入口ダクト４００および第１の主出口ダクト４１０を備えており、また、第２のタンク１２０を電気化学セル３００のアノードコンパートメント３２０に接続する第２の主入口ダクト５００および第２の主出口ダクト５１０も備えている。
【００６４】
第１の主入口ダクト４００は、カソード液を第１のポンプ６１０によってカソードコンパートメント３１０の入口ダクト４０１中に分配するように構成され、また、第１の主出口ダクト４１０は、カソード液をカソードコンパートメント３１０の出口ダクト４０４から集めるように構成されている。同様に、第２の主入口ダクト５００は、アノード液を第２のポンプ６２０によってアノードコンパートメント３２０の入口ダクト５０１中に分配するように構成され、また、第２の主出口ダクト５１０は、アノード液をアノードコンパートメント３２０の出口ダクト５０４から集めるように構成されている。
【００６５】
好ましくは電気化学セル３００のカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の入口ダクト４０１および出口ダクト５０１は、電気的に絶縁されている。同様に、第１の主入口ダクト４００、第２の主入口ダクト５００について、また、第１の主出口ダクト４１０および第２の主出口ダクト５１０についても、これらは電気的に絶縁されている。
【００６６】
有利にはセルのカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の入口ダクト４０１および出口ダクト５０１、ならびに第１および第２の主入口ダクトおよび主出口ダクト（４００、５００、４１０、５１０）は、好ましくはポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）などの熱可塑性ポリマーから選択され、より優先的にはＰＶＣ、ＰＥおよびＰＰからなるリストから選択される１つまたは複数の電気絶縁材料からなっている。
【００６７】
別法としては、セルのカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の入口ダクト４０１および出口ダクト５０１、ならびに第１および第２の主入口ダクトおよび主出口ダクト（４００、５００、４１０、５１０）は、
−  １つまたは複数の導電材料からなるボディと、
−  カソード液またはアノード液と接触するように配された電気絶縁内部コーティングと
を備えている。内部コーティングは、電気絶縁材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または過フルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などの、好ましくはＰＴＦＥおよびＰＦＡからなるリストから選択される電気絶縁フッ素樹脂からなっていてもよい。
【００６８】
本発明によれば、要素７００および８００の組合せによって形成されたシステムによってシャント電流が低減され、さらには除去される。シャント電流を小さくするためのシステムは、
−  （ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４，５０４）中に、当該入口ダクト（４０１、５０１）および出口ダクト（４０４、５０４）内にガス気泡を形成するために、ガスを注入する手段７００と、
−  前記（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の入口ダクト（４０１、５０１）に配置される、ガス気泡を除去するためのデバイス８００であって、ガスを注入する手段７００の下流側、およびカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０の上流側、すなわちカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口（３１０ａ、３２０ａ）の上流側に配置されるデバイスと
を備えている。
【００６９】
図２に示されているように電池が２個のセル３００を有している場合、シャント電流を小さくするためのシステムは、シャント電流を小さくするために、単一のセルの電解液の流路に配置された、ガスを注入する手段７００とガス気泡を除去するデバイス８００との組を一つだけ備えてもよい。この構成は、ｎ個のセルを備えた電池に対して一般化することができ、当該電池は、（ｎ−１）個のセルについてだけ、ガスを注入する手段７００およびガス気泡を除去するためのデバイス８００を備えてもよい。図２では、ガスを注入する手段およびガス気泡を除去するためのデバイスは、それぞれの電池に提供されている。
【００７０】
本発明によれば、ガスは、前記入口ダクトおよび出口ダクト内にガス気泡を生成するために、カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクト中に注入される。この方法によれば、電解液中の電気通路を「破壊する」液体流の不連続性が生成され、それによりシャント電流を小さくするか、さらには取り除くことができる。
【００７１】
好ましくは使用されるガスは、電解液に含有されている反応物との反応を防止するために不活性ガスであり、例えば窒素（dinitrogen）である。
【００７２】
有利にはガス気泡の最大寸法は、電解液の電気絶縁を最適化するために、前記（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクトおよび出口ダクトの直径の１．５倍以上である。
【００７３】
図３は、カソード液が流れるセル３００の入口ダクト４０１中にガスを注入するためのインジェクタを示したものである。注入は、アノード液をセルへ輸送する入口流路５０１およびセル３００のカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの出口ダクト４０４および５０４における方法および手段と同じ方法および手段で実施される。
【００７４】
ガスインジェクタは、カソードコンパートメントの入口ダクト４０１中に開口している、ガスのタンク（示されていない）に接続されたガス供給パイプ７２０を備えている。注入されたガスは、入口ダクトの第１の部分４０２を通ってカソード液と共にカソードコンパートメントへ輸送される気泡７３０を生成する。
【００７５】
好ましくはガスを注入する手段は、前記タンクを加圧状態に維持するためにガスのタンクに接続された少なくとも１つのファンまたはガス圧縮機を備えている。
【００７６】
より優先的にはガスを注入する手段は、セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの様々な（various）入口ダクトおよび出口ダクト中にガスを注入するために、いくつかの（several）図３に示されるようなインジェクタに接続された単一のガスポンプを備えている。
【００７７】
ガス供給は、ガスタンクの下流側のガス供給パイプ７２０に配置された弁によって制御されてもよい。したがってガスを注入する手段は、少なくとも１つの弁、好ましくはガス供給パイプ７２０の数と同じ数の弁を備えてもよい。
【００７８】
別法としては、ガス供給パイプは、ベンチュリ効果によってカソードコンパートメントの入口ダクト４０１中にガスが注入されるような流路面積を有している。
【００７９】
一例として、導電性電解液を含むダクト内にガス気泡が存在することによって得られる電気絶縁を示すために、レドックスフロー電池の電解液の流れのシミュレーションがＣＯＭＳＯＬ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（登録商標）Ｍｏｄｅｌｉｎｇソフトウェア上で実施された。モデリングは、従来のレドックスフロー電池のイオン導電率すなわち１０Ｓ／ｍに匹敵するイオン導電率を有する電解液を含む、直径５ｍｍ、長さ１００ｍｍのダクトに関している。ダクトの２つの端部の間に１Ａ／ｍ２の電流が印加される。ガス気泡がない電解液を含むダクトの端部同士の間の電圧差は１０ｍＶ程度で極めて小さく、抵抗が小さいこと、したがってレドックスフロー電池内にかなりの大きさのシャント電流を生成する可能性を示している。一方、長さ６ｍｍの窒素気泡を含んだ電解液を含むダクトの端部同士の間の電圧差は８１６Ｖに等しく、これはガス気泡によるダクトのこれら端部の著しい電気絶縁を意味している。
【００８０】
ガス気泡は、電解液（カソード液およびアノード液）がセル３００のカソードコンパートメント３１０およびアノードコンパートメント３２０に入る前に除去される。したがって電解液の反応物と電極の間の最大交換面積が維持される。そのために、ガス気泡を除去するためのデバイス８００は、入口ダクト（４０１、５０１）中にガスを注入するためのインジェクタの下流側で、かつ、カソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口（３１０ａ、３２０ａ）の上流側に配置されている。
【００８１】
本明細書においては、流体、典型的には電解液（また、場合により、適切であればガス）が流れる方向に対する上流側および下流側の位置が参照されている。
【００８２】
ガス気泡を除去するためのデバイスの例は図４に示されている。デバイス８００は、液体（すなわち電解液）相とガス（気泡を形成するために注入されるガス）相との分離器として動作する。示されている気泡除去デバイス以外の気泡除去デバイスを、本発明による電池のシャント電流を小さくするためのデバイスに使用してもよい。例えば、液体凝縮物をガスから分離するためのベーパトラップと同様のトラップであって、ただし添加したガスを液体から分離するために逆方向にあるものを使用することができる。
【００８３】
ガス気泡を除去するためのデバイス８００は、密閉チャンバ８１０を備えており、密閉チャンバ８１０は、
−  チャンバ８１０の下側の部分８２０の液相であって、そのデバイスがカソードコンパートメントまたはアノードコンパートメントのどちらの電解液の供給ラインに存在しているかに応じてカソード液またはアノード液を含む液相と、
−  チャンバ８１０の上側の部分８３０の、気泡を形成するために注入されるガスと同じ種類のガスを含むガス相と、
−  チャンバ８１０の上側の部分８３０の頂部に配置された、ガスのための出口８４０、好ましくはリリーフ弁と
を備えている。
【００８４】
ガスが加えられたアノード液またはカソード液が流れる入口ダクトの第１の部分４０２は、チャンバ８１０の上側の部分８３０の中へ開口し、また、ガスが除去されたアノード液またはカソード液が流れる入口ダクトの第２の部分４０３は、チャンバ８１０の下側の部分８２０の中へ開口する。
【００８５】
入口ダクトの第１の部分４０２は、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０の入口ダクト４０１中にガスを注入する手段７００の下流側に配置されている。
【００８６】
入口ダクトの第２の部分４０３は、ガスを除去するためのデバイス８００の下流側で、かつ、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０の上流側に配置されている。
【００８７】
したがってセルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの入口ダクト（４０１、５０１）は、デバイス８００のチャンバの上側の部分の中へ開口する第１の部分４０２によって、およびデバイス８００のチャンバの底部８２０から電解液を引き出す第２の部分４０３によって、中断されつつ形成されており、セル３００のカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０の入口へ開口する。
【００８８】
ガス気泡を含有した電解液は、ガスを含むチャンバ８１０の上側の部分８３０の中へ流れ込む。したがって気泡からのガスはチャンバ８１０のガス相中に放出され、また、液体電解液は、チャンバの下側の部分８２０の中へ流入して蓄積する。とりわけデバイス８００の出口における液体とのガスの望ましくない同伴を防止するために、チャンバのこの下側の部分に液体ガード（liquid guard）が存在している。入口ダクトの第２の部分４０３は、電解液を含むチャンバの下側の部分８２０の中へ開口し、したがってガス気泡がない電解液がポンピングされて、セル３００のカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０へ輸送される。電解液ポンプ６１０および６２０によって生成される圧力差は、デバイス８００内の液体のこの吸込みに対する揚水に必要なエネルギーを提供し得る。
【００８９】
ガス相は、外部制御デバイスによって制御されても、あるいはチャンバの内部の制御デバイス、例えばフロートによって機械的に制御されてもよいリリーフ弁８４０によって排出される。
【００９０】
流量が少ない場合、電解液の滴１３０が示されている図４に示されているように、電解液は一滴ずつ流れ、電解液中に追加の電気絶縁を生成する。
【００９１】
本発明による電池では、セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントから離れる際にガス気泡を含有するカソード液およびアノード液は、ガスと液体の分離が実施されるそれぞれのタンク１１０および１２０へ送り返される。
【００９２】
図５は、本発明の第２の実施形態による、電気化学エネルギーを蓄積し、かつ、放出するためのレドックスフローシステム２０００を示したものである。
【００９３】
システム２０００およびその動作は、シャント電流を小さくするためのシステム、詳細にはガス気泡を除去するためのデバイス８００、および（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメントおよびアノードコンパートメントの出口ダクト中にガスを注入する手段を除き、あらゆる点でシステム１０００と同じである。
【００９４】
電池２０００では、ガスを注入する手段は、ガス気泡を除去するデバイス８００によって除去されたガスをリサイクルするための流路７１０を備えており、ガスは、（ｎ−１）個の電気化学セルのカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０の出口ダクト４０４および５０４中に再注入される。この実施形態によれば、リサイクル流路７１０は、デバイス８００のチャンバ８１０からのガスの出口８４０、および出口ダクト４０４または５０４にガスを供給するための供給パイプ７２０に接続されている。
【００９５】
リサイクル流路は、ガスを強制的に流通させる手段、例えばガスポンプを備えてもよい。ガスの供給は、ガス供給パイプ７２０に配置された弁によって制御されてもよく、あるいはフリーにしておいてもよく、導入されるガスの量は、出口８４０を介して除去されるガスの量と同じである。別法としては、ガス供給パイプは、とりわけ液体の流量がベンチュリ効果を可能にするのに十分である場合、ベンチュリ効果によってカソードコンパートメント３１０またはアノードコンパートメント３２０の出口ダクト（４０４、５０４）中にガスが注入されるような流路面積を有している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2019532475.tif 000009
2019532475.tif 000010
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