(57)【要約】【課題】従来技術においては、高い放電電位を有するフロー電池の実現が望まれる。【解決手段】フロー電池は、第１電極メディエータが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、前記第１電極と前記第１活物質との間で前記第１液体を循環させる第１循環機構と、を備え、前記第１電極メディエータは、テトラチアフルバレン誘導体を含み、前記テトラチアフルバレン誘導体のテトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位には、環状に置換基が結合している。【選択図】図１
2018060782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極メディエータが溶解した第１液体と、
前記第１液体に浸漬される第１電極と、
前記第１液体に浸漬される第１活物質と、
前記第１電極と前記第１活物質との間で前記第１液体を循環させる第１循環機構と、
を備え、
前記第１電極メディエータは、テトラチアフルバレン誘導体を含み、
前記テトラチアフルバレン誘導体のテトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位には、環状に置換基が結合している、
フロー電池。
【請求項２】
前記テトラチアフルバレン誘導体は、下記の一般式（１）に示されるテトラチアフルバレン誘導体であり、
【化１】
2018060782.tif 000005
一般式（１）において、Ｘは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子またはテルル原子であり、かつ、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、鎖状飽和炭化水素、鎖状不飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子、テルル原子からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のフロー電池。
【請求項３】
前記Ｘの位置に、硫黄原子、窒素原子、酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の電子求引基が結合している、
請求項２に記載のフロー電池。
【請求項４】
前記Ｒ１および前記Ｒ２の位置に、直鎖状の置換基を備える、
請求項２または３に記載のフロー電池。
【請求項５】
前記Ｒ１および前記Ｒ２の位置に結合する置換基は、ＣｎＨ２ｎ（ｎは、１≦ｎ≦４を満たす整数）である、
請求項２から４のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項６】
前記テトラチアフルバレン誘導体は、下記の一般式（２）に示されるテトラチアフルバレン誘導体であり、
【化２】
2018060782.tif 000006
Ｒ３およびＲ４およびＲ５およびＲ６はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素、鎖状不飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子またはテルル原子からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項２から５のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項７】
前記Ｒ１および前記Ｒ２の位置に結合する置換基は、ホウ素、窒素、酸素、フッ素、珪素、燐、硫黄、塩素、臭素、ヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種類以上の元素を含む、
請求項２から６のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項８】
前記テトラチアフルバレン誘導体は、４，４’，５，５’−ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項２から５のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項９】
前記テトラチアフルバレン誘導体は、第１酸化還元電位と第２酸化還元電位とを有し、
前記第１活物質の平衡電位は、前記第１酸化還元電位よりも高く、かつ、前記第２酸化還元電位よりも低い、
請求項１から８のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１０】
前記第１循環機構は、第１収容部を備え、
前記第１活物質と前記第１液体とは、前記第１収容部に、収容され、
前記第１循環機構は、前記第１電極と前記第１収容部との間で、前記第１液体を循環させ、
前記第１収容部において前記第１活物質と前記第１液体とが接触することにより、前記第１活物質と前記第１電極メディエータと間の酸化反応と還元反応とのうちの少なくとも一方が行われる、
請求項１から９のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１１】
前記第１循環機構は、前記第１活物質の透過を抑制する第１透過抑制部を備え、
前記第１透過抑制部は、前記第１液体が前記第１収容部から前記第１電極に流出する経路に、設けられる、
請求項１０に記載のフロー電池。
【請求項１２】
充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第２液体と、
前記第２液体に浸漬される第２電極と、
前記第２液体に浸漬される第２活物質と、
前記第１電極および前記第１液体と前記第２電極および前記第２液体との間を隔離する隔離部と、
をさらに備え、
前記充電メディエータの平衡電位は、前記第２活物質の平衡電位よりも、低く、
前記放電メディエータの平衡電位は、前記第２活物質の平衡電位よりも、高い、
請求項１から１１のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１３】
前記第２液体には、リチウムが溶解され、
前記第２活物質は、前記リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であり、
充電時においては、前記充電メディエータは前記第２電極上において還元され、かつ、前記第２電極上において還元された前記充電メディエータは前記第２活物質により酸化されるとともに前記第２活物質は前記リチウムを吸蔵し、
放電時においては、前記リチウムを吸蔵した前記第２活物質は前記放電メディエータを還元するとともに前記第２活物質は前記リチウムを放出し、かつ、前記第２活物質により還元された前記放電メディエータは前記第２電極上において酸化される、
請求項１２に記載のフロー電池。
【請求項１４】
前記充電時においては、前記放電メディエータは前記第２電極上において還元され、
前記放電時においては、前記充電メディエータは前記第２電極上において酸化される、
請求項１３に記載のフロー電池。
【請求項１５】
前記充電メディエータと前記放電メディエータとは、縮合芳香族化合物であり、
前記縮合芳香族化合物が溶解した前記第２液体は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、前記リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する、
請求項１２から１４のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１６】
前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項１５に記載のフロー電池。
【請求項１７】
前記放電メディエータは、フェナントロリン、２，２’ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項１５または１６に記載のフロー電池。
【請求項１８】
第２収容部を備える第２循環機構をさらに備え、
前記第２活物質と前記第２液体とは、前記第２収容部に、収容され、
前記第２循環機構は、前記第２電極と前記第２収容部との間で、前記第２液体を循環させ、
前記第２収容部において前記第２活物質と前記第２液体とが接触することにより、前記第２活物質による前記充電メディエータの酸化反応と、前記第２活物質による前記放電メディエータの還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる、
請求項１２から１７のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１９】
前記第２循環機構は、前記第２活物質の透過を抑制する第２透過抑制部を備え、
前記第２透過抑制部は、前記第２液体が前記第２収容部から前記第２電極に流出する経路に、設けられる、
請求項１８に記載のフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フロー電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レドックスメディエータを含有するエネルギー貯蔵器を有しているレドックスフロー電池システムが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５２４１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、高い放電電位を有するフロー電池の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一様態におけるフロー電池は、第１電極メディエータが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、前記第１電極と前記第１活物質との間で前記第１液体を循環させる第１循環機構と、を備え、前記第１電極メディエータは、テトラチアフルバレン誘導体を含み、前記テトラチアフルバレン誘導体のテトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位には、環状に置換基が結合している。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１電極メディエータ１１１として用いられうるテトラチアフルバレン誘導体の電位の測定結果を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、充電メディエータ１２１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位を示す図である。
【図６】図６は、放電メディエータ１２２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
実施の形態１におけるフロー電池１０００は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、第１循環機構５１０と、を備える。
【００１１】
第１液体１１０は、第１電極メディエータ１１１が溶解した液体である。
【００１２】
第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
【００１３】
第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
【００１４】
第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で第１液体１１０を循環させる機構である。
【００１５】
第１電極メディエータ１１１は、テトラチアフルバレン誘導体を含む。
【００１６】
テトラチアフルバレン誘導体のテトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位には、環状に置換基が結合している。
【００１７】
以上の構成によれば、高い放電電位と高いエネルギー密度と長いサイクル寿命とを有するフロー電池を実現できる。
【００１８】
すなわち、以上の構成によれば、テトラチアフルバレン誘導体のテトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位に環状の置換基（電子吸引性の置換基）が結合していることで、テトラチアフルバレン誘導体から電子が放出し難くできる。これにより、当該置換基を有していないテトラチアフルバレン誘導体（例えば、３．２Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度）と比較して、充電電位および放電電位をより高くできる。したがって、平衡電位が高い活物質（例えば、３．５Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度）を第１活物質３１０として用いた場合であっても、当該第１活物質３１０の平衡電位により近い放電電位を有するメディエータを実現できる。したがって、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００１９】
また、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１活物質３１０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。
【００２０】
また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、第１電極メディエータ１１１が溶解した第１液体１１０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命が長いフロー電池を実現できる。
【００２１】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、テトラチアフルバレン誘導体は、下記の一般式（１）に示されるテトラチアフルバレン誘導体であってもよい。
【００２２】
【化１】
2018060782.tif 000003
【００２３】
ここで、一般式（１）において、Ｘは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子またはテルル原子である。かつ、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、鎖状飽和炭化水素、鎖状不飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子、テルル原子からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
【００２４】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００２５】
なお、炭化水素は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、珪素原子などから選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００２６】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、一般式（１）で表されるテトラチアフルバレン誘導体は、Ｘの位置に、硫黄原子、窒素原子、酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の電子求引基が結合していてもよい。
【００２７】
以上の構成によれば、電子吸引性の原子の存在により、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。特に、Ｘの位置に硫黄原子が結合している場合には、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００２８】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、一般式（１）で表されるテトラチアフルバレン誘導体は、Ｒ１およびＲ２の位置に、直鎖状の置換基を備えてもよい。
【００２９】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００３０】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、一般式（１）で表されるテトラチアフルバレン誘導体において、Ｒ１およびＲ２の位置に結合する置換基は、ＣｎＨ２ｎ（ｎは、１≦ｎ≦４を満たす整数）であってもよい。
【００３１】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。また、ｎ≧５であるテトラチアフルバレン誘導体（特に、置換基が鎖状飽和炭化水素のみからなる場合）において、融点の上昇とともに生じる、溶解性の低下を抑制できる。すなわち、Ｒ１およびＲ２の位置に結合する置換基として、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、など、を備えるテトラチアフルバレン誘導体を用いることで、第１液体１１０への溶解性の低下を抑制できる。
【００３２】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、テトラチアフルバレン誘導体は、下記の一般式（２）に示されるテトラチアフルバレン誘導体であってもよい。
【００３３】
【化２】
2018060782.tif 000004
【００３４】
ここで、Ｒ３およびＲ４およびＲ５およびＲ６はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素、鎖状不飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、セレン原子またはテルル原子からなる群より選ばれる少なくとも１種である。また、Ｒ１およびＲ２およびＸについては、上述の一般式（１）と同じ構成が採用されうる。
【００３５】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００３６】
一般式（２）で表されるテトラチアフルバレン誘導体は、Ｒ１およびＲ２の位置に結合する置換基として、分岐を有する置換基を備えている。
【００３７】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、一般式（１）または（２）で表されるテトラチアフルバレン誘導体において、Ｒ１およびＲ２の位置に結合する置換基は、ホウ素、窒素、酸素、フッ素、珪素、燐、硫黄、塩素、臭素、ヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種類以上の元素（非金属元素）を含んでもよい。
【００３８】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００３９】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、テトラチアフルバレン誘導体は、４，４’，５，５’−ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレンからなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００４０】
以上の構成によれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００４１】
図２は、第１電極メディエータ１１１として用いられうるテトラチアフルバレン誘導体の電位の測定結果を示す図である。
【００４２】
１Ｍの電解質（ＬｉＢＦ４）を溶媒であるプロピレンカーボネートに溶解させた電解液を準備した。当該電解液に図２に示される各化合物をそれぞれ１ｍＭ溶解することで、図２に示される各化合物に対応する電解液を得た。それぞれの電解液と対極（１ｘ１ｃｍのＰｔ箔）と作用極（電気化学測定用グラッシーカーボン電極（φ６ｍｍ））と参照極（銀線（Ａｇ／Ａｇ＋））とで、図２に示される各化合物に対応する電位測定用セルを作成した。それぞれの電位測定用セルを用いて、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により、図２に示される各化合物の充放電電位を測定した。図２には、測定された充放電電位がリチウム金属基準で換算された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が、示されている。
【００４３】
テトラチアフルバレンおよびその誘導体の酸化体は芳香族性を示し、二段階の酸化還元反応を示す。このため、テトラチアフルバレンおよびその誘導体は、一種類で充放電メディエータとして用いることができる。一段階目の酸化還元反応の平衡電位（第１酸化還元電位：Ｅ１（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋））は、放電メディエータの電位となる。二段階目の酸化還元反応の平衡電位（第２酸化還元電位：Ｅ２（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋））は、充電メディエータの電位となる。
【００４４】
図２に示される各化合物のうち、上述の実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体（環状の置換基を有するテトラチアフルバレン誘導体）である、４，４’，５，５’−ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレンは、環状の置換基を有していないテトラチアフルバレンと比較して、第１酸化還元電位Ｅ１（放電電位）が高い。
【００４５】
フロー電池の放電電位は、正極側の放電メディエータの電位により決まる。このため、環状の置換基を有していないテトラチアフルバレン（３．２Ｖ付近に放電電位を有する）よりも高電位側に放電電位を有する、上述の実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体（環状の置換基を有するテトラチアフルバレン誘導体）であれば、より高い放電電位を有するフロー電池を実現できる。
【００４６】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１電極メディエータ１１１は、上述の実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体の条件を満たす１種のテトラチアフルバレン誘導体のみを含んでもよい。
【００４７】
もしくは、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１電極メディエータ１１１は、上述の実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体の条件を満たす２種以上のテトラチアフルバレン誘導体を含んでもよい。
【００４８】
上述のように、実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体は、第１酸化還元電位Ｅ１と第２酸化還元電位Ｅ２とを有する。
【００４９】
このとき、第１活物質３１０の平衡電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）は、第１酸化還元電位Ｅ１よりも高く、かつ、第２酸化還元電位Ｅ２よりも低くてもよい。
【００５０】
以上の構成によれば、第１酸化還元電位Ｅ１よりも高い平衡電位を有する（第１酸化還元電位Ｅ１よりも貴な電位を示す）活物質を第１活物質３１０として用いることで、実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体を放電メディエータとして機能させることができる。また、第２酸化還元電位Ｅ２よりも低い平衡電位を有する（第２酸化還元電位Ｅ２よりも卑な電位を示す）活物質を第１活物質３１０として用いることで、実施の形態１におけるテトラチアフルバレン誘導体を充電メディエータとして機能させることができる。
【００５１】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１活物質３１０は、ＬｉｘＭｙＯ２で表される金属酸化物であってもよい。ここで、Ｍは、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、からなる群より選ばれる少なくとも１種である。ｘおよびｙは、任意の値である。当該金属酸化物は、３．２〜３．８Ｖに平衡電位を有する。
【００５２】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１活物質３１０は、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００５３】
ここで、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位は、３．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋である。このとき、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位よりも貴な電位に放電電位を有し、かつ、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位よりも卑な電位に充電電位を有する化合物を第１電極メディエータ１１１（充放電用メディエータ）として使用すれば、ＬｉＦｅＰＯ４を活物質としたメディエータ型の正極を構成できる。このとき、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位と第１電極メディエータ１１１の充放電位との電位差がより少ないほうが、充放電エネルギー効率に優れる。例えば、第１電極メディエータ１１１の放電電位が、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位よりも低く、かつ、ＬｉＦｅＰＯ４の平衡電位により近い場合には、フロー電池の放電電位はより高くなる。
【００５４】
したがって、第１活物質３１０としてＬｉＦｅＰＯ４を用いる場合には、第１電極メディエータ１１１として４，４’，５，５’−ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（エチレンジチオ）テトラチアフルバレン、４，４’，５，５’−ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレンを用いることで、フロー電池の放電電位をより高くできる。すなわち、この場合、第１電極メディエータ１１１として環状の置換基を有していないテトラチアフルバレン（３．２Ｖ付近に放電電位を有する）を用いる場合と比較して、およそ０．１〜０．３Ｖ程度、放電電位を高めることができる。
【００５５】
なお、第１活物質３１０として、固体の活物質（例えば、粉末状の活物質）が用いられてもよい。第１活物質３１０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【００５６】
もしくは、第１活物質３１０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第１活物質３１０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【００５７】
もしくは、第１活物質３１０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
【００５８】
なお、第１活物質３１０は、第１液体１１０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第１液体１１０とともに第１電極メディエータ１１１は循環させるが、第１活物質３１０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
【００５９】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる群より選ばれる少なくとも一種類であってもよい。
【００６０】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０は、上述の第１液体１１０として用いられうる材料を溶媒とした、電解質を含む電解液であってもよい。当該電解質（塩）は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。また、当該溶媒は、その誘電率が高く、かつ、Ｌｉイオンとの反応性が低く、かつ、その電位窓が４Ｖ付近までであってもよい。
【００６１】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
【００６２】
なお、第２電極２２０として、相対的に電位の高い電極を用いれば、第１電極２１０は、負極にもなりうる。
【００６３】
すなわち、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【００６４】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、例えば、第１液体１１０が第１電極２１０に接触することにより、第１電極メディエータ１１１は、第１電極２１０により、酸化または還元される。
【００６５】
第１電極２１０は、第１電極メディエータ１１１の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
【００６６】
この場合、第１電極２１０として、第１液体１１０に対して安定な材料（例えば、第１液体１１０に不溶である材料）が用いられうる。さらに、第１電極２１０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第１電極２１０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
【００６７】
第１電極２１０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第１電極２１０の比表面積が大きくなる。これにより、第１電極メディエータ１１１の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
【００６８】
第２電極２２０は、集電体と、集電体上に設けられた活物質と、を備える構成であってもよい。これにより、例えば、高容量な活物質を用いることができる。第２電極２２０の活物質としては、リチウムイオンを可逆に吸蔵および放出する特性を有する化合物が用いられうる。
【００６９】
もしくは、第２電極２２０は、リチウム金属であってもよい。第２電極２２０として、リチウム金属を用いた場合、金属正極としての溶解析出の制御が容易となり、かつ、高容量を実現できる。
【００７０】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００は、隔離部４００をさらに備えてもよい。
【００７１】
隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０との間を隔離する。
【００７２】
隔離部４００は、公知の二次電池に用いられるような、微多孔膜（多孔体）であってもよい。
【００７３】
もしくは、隔離部４００は、ガラス繊維を不織布に織り込んだガラスペーパーなどの多孔膜であってもよい。
【００７４】
もしくは、隔離部４００は、イオン伝導性（リチウムイオン伝導性）を有する隔膜であってもよい。例えば、隔離部４００は、イオン交換樹脂膜（例えば、カチオン交換膜、アニオン交換膜、など）、または、固体電解質膜、など、であってもよい。
【００７５】
第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、第１液体１１０を循環させる機構である。
【００７６】
以上の構成によれば、第１液体１１０とともに第１電極メディエータ１１１を、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【００７７】
第１循環機構５１０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
【００７８】
第１循環機構５１０の具体的な一例としては、後述する実施の形態２の構成などが、挙げられる。
【００７９】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態１におけるフロー電池１０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【００８０】
なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
【００８１】
すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、正極であり、カーボンブラックであるとする。
【００８２】
また、本動作例では、第１液体１１０は、第１電極メディエータ１１１が溶解したエーテル溶液であるとする。
【００８３】
また、本動作例では、第１電極メディエータ１１１は、上述された実施の形態１のテトラチアフルバレン誘導体（以下、ＴＴＦと表記される）であるとする。
【００８４】
また、本動作例では、第１活物質３１０は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）であるとする。
【００８５】
また、本動作例では、第２電極２２０は、負極であり、リチウム金属であるとする。
【００８６】
［充電プロセスの説明］
まず、充電反応が、説明される。
【００８７】
第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
【００８８】
（負極側の反応）
電圧の印加により、負極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、負極である第２電極２２０では、還元反応が起こる。すなわち、負極は、充電状態となる。
【００８９】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  Ｌｉ
【００９０】
（正極側の反応）
電圧の印加により、正極である第１電極２１０では、第１電極メディエータ１１１の酸化反応が起こる。すなわち、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が酸化される。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【００９１】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ  →  ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【００９２】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された第１電極メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【００９３】
このとき、第１電極２１０上において酸化された第１電極メディエータ１１１は、第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、第１電極メディエータ１１１によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【００９４】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ２＋  →  ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ＋
【００９５】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された第１電極メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【００９６】
このとき、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が酸化される。
【００９７】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【００９８】
なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第２電極２２０側に移動しうる。
【００９９】
以上のように、第１電極メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０１００】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、充電状態となる。
【０１０１】
以上のように、第１電極２１０側においては、ＴＴＦ＋が充電メディエータ（第１電極側充電メディエータ）となっている。
【０１０２】
完全充電状態では、第１液体１１０にはＴＴＦ２＋が存在し、第１活物質３１０はＦｅＰＯ４となる。このとき、充電電位は、ＴＴＦ２＋への酸化電位で決定される。
【０１０３】
以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、第２電極２２０が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０１０４】
［放電プロセスの説明］
次に、満充電からの放電反応が、説明される。
【０１０５】
満充電では、第１活物質３１０と第２電極２２０とは、充電状態となっている。
【０１０６】
放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
【０１０７】
（負極側の反応）
負極である第２電極２２０では、酸化反応が起こる。すなわち、負極は、放電状態となる。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０１０８】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｌｉ  →  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
【０１０９】
（正極側の反応）
電池の放電により、正極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、第１電極メディエータ１１１の還元反応が起こる。すなわち、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が還元される。
【０１１０】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ＋
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０１１１】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された第１電極メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０１１２】
このとき、第１電極２１０上において還元された第１電極メディエータ１１１は、第１活物質３１０により、酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、第１電極メディエータ１１１により、還元される。これにより、第１活物質３１０は、リチウムを吸蔵する。
【０１１３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ  →  ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ＋
【０１１４】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された第１電極メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０１１５】
このとき、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が還元される。
【０１１６】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０１１７】
なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第２電極２２０側から供給されうる。
【０１１８】
以上のように、第１電極メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０１１９】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
【０１２０】
以上のように、第１電極２１０側においては、ＴＴＦが放電メディエータ（第１電極側放電メディエータ）となっている。
【０１２１】
完全放電状態では、第１液体１１０にはＴＴＦが存在し、第１活物質３１０はＬｉＦｅＰＯ４となる。このとき、放電電位は、ＴＴＦへの還元電位で決定される。
【０１２２】
以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、第２電極２２０が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０１２３】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
【０１２４】
図３は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。
【０１２５】
実施の形態２におけるフロー電池２０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０１２６】
すなわち、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１収容部５１１を備える。
【０１２７】
第１活物質３１０と第１液体１１０とは、第１収容部５１１に、収容される。
【０１２８】
第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１収容部５１１との間で、第１液体１１０を循環させる。
【０１２９】
第１収容部５１１において第１活物質３１０と第１液体１１０とが接触することにより、第１活物質３１０による第１電極メディエータ１１１の酸化反応と還元反応とのうちの少なくとも一方が行われる。
【０１３０】
以上の構成によれば、第１収容部５１１において、第１液体１１０と第１活物質３１０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触面積を、より大きくできる。また、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触時間を、より長くできる。このため、第１活物質３１０による第１電極メディエータ１１１の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０１３１】
なお、実施の形態２においては、第１収容部５１１は、例えば、タンクであってもよい。
【０１３２】
また、第１収容部５１１は、例えば、充填された第１活物質３１０の隙間に、第１電極メディエータ１１１が溶解した第１液体１１０を、収容していてもよい。
【０１３３】
また、図３に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００は、電気化学反応部６００と、正極端子２１１と、負極端子２２１と、をさらに備えてもよい。
【０１３４】
電気化学反応部６００は、隔離部４００により、正極室６１０と負極室６２０とに、分離されている。
【０１３５】
正極室６１０には、正極となる電極（図３に示される例では、第１電極２１０）が、配置される。
【０１３６】
正極端子２１１は、正極となる電極に、接続される。
【０１３７】
負極室６２０には、負極となる電極（図３に示される例では、第２電極２２０）が、配置される。
【０１３８】
負極端子２２１は、負極となる電極に、接続される。
【０１３９】
正極端子２１１と負極端子２２１とは、例えば、充放電装置に接続される。充放電装置により、正極端子２１１と負極端子２２１との間に電圧が印加されるか、または、正極端子２１１と負極端子２２１との間から電力が取り出される。
【０１４０】
また、図３に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、配管５１４と、配管５１３と、ポンプ５１５と、を備えてもよい。
【０１４１】
配管５１４の一端は、正極室６１０と負極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図３に示される例では、正極室６１０）に、接続される。
【０１４２】
配管５１４の別の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流入口側に、接続される。
【０１４３】
配管５１３の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流出口側に、接続される。
【０１４４】
配管５１３の別の一端は、正極室６１０と負極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図３に示される例では、正極室６１０）に、接続される。
【０１４５】
ポンプ５１５は、例えば、配管５１４に設けられる。もしくは、ポンプ５１５は、配管５１３に設けられてもよい。
【０１４６】
なお、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１透過抑制部５１２を備えてもよい。
【０１４７】
第１透過抑制部５１２は、第１活物質３１０の透過を抑制する。
【０１４８】
第１透過抑制部５１２は、第１液体１１０が第１収容部５１１から第１電極２１０に流出する経路（図３に示される例では、配管５１３）に、設けられる。
【０１４９】
以上の構成によれば、第１活物質３１０が第１収容部５１１以外（例えば、第１電極２１０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第１活物質３１０は、第１収容部５１１に留まる。これにより、第１活物質３１０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１循環機構５１０の部材（例えば、配管）の内部の第１活物質３１０による目詰まりを防止できる。また、第１活物質３１０が第１電極２１０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
【０１５０】
第１透過抑制部５１２は、例えば、第１収容部５１１と配管５１３との接合部に、設けられてもよい。
【０１５１】
第１透過抑制部５１２は、例えば、第１活物質３１０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第１活物質３１０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第１活物質３１０および第１液体１１０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
【０１５２】
以上の構成によれば、第１収容部５１１の内部において、第１液体１１０の流動とともに、第１活物質３１０の流動が生じても、第１活物質３１０が第１収容部５１１から流出することを防止できる。
【０１５３】
図３に示される例では、第１収容部５１１に収容されている第１液体１１０は、第１透過抑制部５１２と配管５１３とを通過して、正極室６１０に、供給される。
【０１５４】
これにより、第１液体１１０に溶解している第１電極メディエータ１１１は、第１電極２１０により、酸化または還元される。
【０１５５】
その後、酸化または還元された第１電極メディエータ１１１が溶解した第１液体１１０は、配管５１４とポンプ５１５とを通過して、第１収容部５１１に、供給される。
【０１５６】
これにより、第１液体１１０に溶解している第１電極メディエータ１１１に対して、第１活物質３１０による第１電極メディエータ１１１の酸化反応と還元反応とのうちの少なくとも一方が行われる。
【０１５７】
なお、第１液体１１０の循環の制御は、例えば、ポンプ５１５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５１５により、適宜、第１液体１１０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
【０１５８】
もしくは、第１液体１１０の循環の制御は、ポンプ５１５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
【０１５９】
なお、図３においては、一例として、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であるとして、表記されている。
【０１６０】
ここで、第２電極２２０として、相対的に電位の高い電極を用いれば、第１電極２１０は、負極にもなりうる。
【０１６１】
すなわち、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【０１６２】
なお、隔離部４００を隔てて、正極室６１０側と負極室６２０側とで、それぞれ、異なる組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
【０１６３】
もしくは、正極室６１０側と負極室６２０側とで、同じ組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
【０１６４】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３が説明される。なお、上述の実施の形態１または実施の形態２と重複する説明は、適宜、省略される。
【０１６５】
実施の形態３として、第１電極側および第２電極側の両方において電解液を循環させる構成が、示される。
【０１６６】
図４は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。
【０１６７】
実施の形態３におけるフロー電池３０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０１６８】
すなわち、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２液体１２０と、第２電極２２０と、第２活物質３２０と、隔離部４００と、をさらに備える。
【０１６９】
第２液体１２０は、充電メディエータ１２１（第２電極側充電メディエータ）と放電メディエータ１２２（第２電極側放電メディエータ）とが溶解した液体である。
【０１７０】
第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
【０１７１】
第２活物質３２０は、第２液体１２０に浸漬される活物質である。
【０１７２】
隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
【０１７３】
充電メディエータ１２１の平衡電位は、第２活物質３２０の平衡電位よりも、低い。
【０１７４】
放電メディエータ１２２の平衡電位は、第２活物質３２０の平衡電位よりも、高い。
【０１７５】
以上の構成によれば、より高い電池電圧と、より高いエネルギー密度と、より長いサイクル寿命と、を有するフロー電池を実現できる。
【０１７６】
すなわち、以上の構成によれば、第２活物質３２０として平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い活物質（例えば、黒鉛）を用いることで、放電メディエータ１２２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０１７７】
また、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２活物質３２０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。
【０１７８】
また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とが溶解した第２液体１２０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命が長いフロー電池を実現できる。
【０１７９】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２液体１２０には、リチウムが溶解されてもよい。
【０１８０】
第２活物質３２０は、リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であってもよい。
【０１８１】
フロー電池３０００の充電時（すなわち、フロー電池３０００の外部から第２電極２２０に電子が供給される状態）においては、充電メディエータ１２１は第２電極２２０上において還元され、かつ、第２電極２２０上において還元された充電メディエータ１２１は第２活物質３２０により酸化されるとともに第２活物質３２０はリチウムを吸蔵してもよい。
【０１８２】
フロー電池３０００の放電時（すなわち、第２電極２２０からフロー電池３０００の外部に電子が放出される状態）においては、リチウムを吸蔵した第２活物質３２０は放電メディエータ１２２を還元するとともに第２活物質３２０はリチウムを放出し、かつ、第２活物質３２０により還元された放電メディエータ１２２は第２電極２２０上において酸化されてもよい。
【０１８３】
以上の構成によれば、第２活物質３２０として、例えば、リチウム（例えば、リチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出する性質を有する活物質を、使用できる。これにより、第２活物質３２０の材料設計が、より容易となる。また、より高い容量を実現できる。
【０１８４】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、充電時においては、放電メディエータ１２２は第２電極２２０上において還元されてもよい。
【０１８５】
また、放電時においては、充電メディエータ１２１は第２電極２２０上において酸化されてもよい。
【０１８６】
以上の構成によれば、より高いエネルギー密度およびより高い容量を実現できる。すなわち、充電時において放電メディエータ１２２を第２電極２２０により還元することで、放電時において第２電極２２０により酸化される放電メディエータ１２２の量を、増加させることができる。さらに、放電時において充電メディエータ１２１を第２電極２２０により酸化することで、充電時において第２電極２２０により還元される充電メディエータ１２１の量を、増加させることができる。これにより、充放電の容量を増加させることができる。
【０１８７】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とは、縮合芳香族化合物であってもよい。
【０１８８】
縮合芳香族化合物が溶解した第２液体１２０は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する。
【０１８９】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１２１および放電メディエータ１２２を実現できる。縮合芳香族化合物を含む溶液（例えば、エーテル溶液）は、リチウム（例えば、リチウム金属）を溶解する能力を有する。リチウムは、電子を離して、カチオンとなり易い。このため、溶液中の縮合芳香族化合物に電子を渡して、カチオンとなり、当該溶液に溶解する。このとき、電子を受け取った縮合芳香族化合物は電子と溶媒和する。電子と溶媒和することで、縮合芳香族化合物は、アニオンとして振る舞う。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液そのものがイオン導電性を有する。ここで、縮合芳香族化合物を含む溶液中には、Ｌｉカチオンと電子が当量存在する。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液自体には、還元性の強い（言い換えれば、電位的に卑な）性質を持たせることができる。
【０１９０】
例えば、縮合芳香族化合物が溶解した第２液体１２０にリチウムと反応しない電極を浸漬し、リチウム金属との電位を測定すれば、かなり卑な電位が観測される。観測される電位は、縮合芳香族化合物と電子の溶媒和の程度（すなわち、縮合芳香族化合物の種類）によって、決定される。卑な電位を生じる縮合芳香族化合物としては、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、フェナントロリン、２，２’ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、など、が挙げられる。
【０１９１】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、充電メディエータ１２１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０１９２】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１２１を実現できる。より具体的には、特定の第２活物質３２０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０１９３】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、放電メディエータ１２２は、フェナントロリン、２，２’ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０１９４】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１２２を実現できる。より具体的には、特定の第２活物質３２０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１２２を実現できる。
【０１９５】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、放電メディエータ１２２は、２，２’ビピリジル、スティルベン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０１９６】
以上の構成によれば、放電メディエータ１２２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０１９７】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２液体１２０は、エーテル溶液であってもよい。
【０１９８】
以上の構成によれば、第２液体１２０として、充電メディエータ１２１および放電メディエータ１２２を含んだ電解液を実現できる。すなわち、充電メディエータ１２１および放電メディエータ１２２の溶媒が電子導電性を持たないエーテル溶液であるので、当該エーテル溶液自体が電解液としての性質を有することができる。
【０１９９】
エーテルとしては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，３−ジオキサン（１，３ＤＯ）、４−メチル−１，３−ジオキサン（４Ｍｅ１，３ＤＯ）、など、が用いられうる。
【０２００】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２活物質３２０は、黒鉛であってもよい。
【０２０１】
以上の構成によれば、第２活物質３２０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１２２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０２０２】
なお、実施の形態３においては、第２活物質３２０として、リチウムを吸蔵した黒鉛（すなわち、充電時に生成される黒鉛層間化合物）の組成は、Ｃ２４Ｌｉ、Ｃ１８Ｌｉ、Ｃ１２Ｌｉ、Ｃ６Ｌｉ、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【０２０３】
第２活物質３２０として、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いた場合、リチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、リチウムを吸蔵してＣ６Ｌｉとなる）。このとき、このＣ６Ｌｉの電位は、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、Ｃ６Ｌｉの電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、Ｃ６Ｌｉの電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０２０４】
図５は、充電メディエータ１２１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位を示す図である。
【０２０５】
図６は、放電メディエータ１２２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位を示す図である。
【０２０６】
２×２ｃｍの銅箔をポリプロピレン製微多孔性セパレータで包んだものの全体を、多量のリチウム金属箔で包む。これに、銅箔とリチウム金属にタブを取り付ける。その後、これに、ラミネート外装を取り付ける。これに、図５と図６とに示される各モル濃度（Ｍ）で縮合芳香族化合物を溶かした２ＭｅＴＨＦを注液した後、ラミネート外装を熱融着して密閉する。以上により、縮合芳香族化合物ごとに電位測定用セルが作製される。図５と図６とには、この電位測定用セルを用いてリチウム金属基準で測定される電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。なお、この測定ではエーテルとして２ＭｅＴＨＦが使用されうるが、他のエーテルも同様に使用可能である。
【０２０７】
充電メディエータ１２１の場合は、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がない。一方、放電メディエータ１２２の場合は、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がある。この能力差は、これらのリチウム金属溶液の電位とＣ６Ｌｉの電位との差から、説明できる。すなわち、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より貴なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がある。一方で、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より卑なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がない。
【０２０８】
したがって、Ｃ６Ｌｉより電位が卑なものを充電メディエータ１２１として使用できる。また、Ｃ６Ｌｉより電位が貴なものを放電メディエータ１２２として使用できる。
【０２０９】
なお、縮合芳香族化合物としては、第２活物質３２０との電位差が少ないほうが、充放電エネルギー効率により優れる。したがって、第２活物質３２０として黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いる場合には、充電メディエータ１２１としては、フェナントレンまたはトリフェニレンまたはビフェニルを用いてもよい。また、放電メディエータ１２２としては、ｔｒａｎｓ−スティルベンまたはブチロフェノンまたはバレロフェノンまたはエチレンジアミンを用いてもよい。これにより、充放電エネルギー効率をより高めることができる。
【０２１０】
なお、エーテルとしては、黒鉛にＬｉイオンとともに共挿入されないエーテルを用いてもよい。これにより、黒鉛にエーテルが共挿入されず、容量密度をより向上できる。
【０２１１】
なお、第２活物質３２０として、固体の活物質（例えば、粉末状の活物質）が用いられてもよい。第２活物質３２０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【０２１２】
もしくは、第２活物質３２０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第２活物質３２０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【０２１３】
もしくは、第２活物質３２０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
【０２１４】
なお、第２活物質３２０は、第２液体１２０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第２液体１２０とともに充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とは循環させるが、第２活物質３２０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
【０２１５】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極２２０は負極であり、かつ、第１電極２１０は正極であってもよい。
【０２１６】
なお、第１電極２１０側として、相対的に電位の低い電極構造を用いれば、第２電極２２０側は、正極にもなりうる。
【０２１７】
すなわち、第２電極２２０は正極であり、かつ、第１電極２１０は負極であってもよい。
【０２１８】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、例えば、第２液体１２０が第２電極２２０に接触することにより、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とは、第２電極２２０により、酸化または還元される。すなわち、例えば、第２液体１２０が第２活物質３２０に接触することにより、第２活物質３２０による放電メディエータ１２２の還元反応が生じるか、または、第２活物質３２０による充電メディエータ１２１の酸化反応が生じる。
【０２１９】
第２電極２２０は、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
【０２２０】
この場合、第２電極２２０として、第２液体１２０に対して安定な材料（例えば、第２液体１２０に不溶である材料）が用いられうる。さらに、第２電極２２０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第２電極２２０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
【０２２１】
第２電極２２０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第２電極２２０の比表面積が大きくなる。これにより、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
【０２２２】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２循環機構５２０をさらに備えてもよい。
【０２２３】
第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、第２液体１２０を循環させる機構である。
【０２２４】
以上の構成によれば、第２液体１２０とともに充電メディエータ１２１および放電メディエータ１２２を、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０２２５】
第２循環機構５２０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
【０２２６】
第２循環機構５２０の具体的な一例としては、後述する実施の形態４の構成などが、挙げられる。
【０２２７】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態３におけるフロー電池３０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０２２８】
なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
【０２２９】
すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、正極であり、カーボンブラックであるとする。
【０２３０】
また、本動作例では、第１液体１１０は、第１電極メディエータ１１１が溶解したエーテル溶液であるとする。
【０２３１】
また、本動作例では、第１電極メディエータ１１１は、上述された実施の形態１のテトラチアフルバレン誘導体（以下、ＴＴＦと表記される）であるとする。
【０２３２】
また、本動作例では、第１活物質３１０は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）であるとする。
【０２３３】
また、本動作例では、第２電極２２０は、負極であり、ステンレス鋼であるとする。
【０２３４】
また、本動作例では、第２液体１２０は、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とが溶解したエーテル溶液であるとする。
【０２３５】
また、本動作例では、第２電極２２０側の充電メディエータ１２１は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＣｈＭｄと表記される）であるとする。
【０２３６】
また、本動作例では、第２電極２２０側の放電メディエータ１２２は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＤｃｈＭｄと表記される）であるとする。
【０２３７】
また、本動作例では、第２活物質３２０は、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）であるとする。
【０２３８】
また、本動作例では、隔離部４００は、リチウムイオン導電性の固体電解質膜であるとする。
【０２３９】
［充電プロセスの説明］
まず、充電反応が、説明される。
【０２４０】
第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
【０２４１】
（負極側の反応）
電圧の印加により、負極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第２電極２２０上では、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２との還元反応が起こる。
【０２４２】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＣｈＭｄ・Ｌｉ
ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０２４３】
第２循環機構５２０により、第２電極２２０により還元された充電メディエータ１２１が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２４４】
このとき、第２電極２２０上において還元された充電メディエータ１２１は第２活物質３２０により酸化される。すなわち、第２活物質３２０は、充電メディエータ１２１によって、還元される。これにより、第２活物質３２０はリチウムを吸蔵して、Ｃ６Ｌｉとなる。
【０２４５】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
６Ｃ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＣｈＭｄ
【０２４６】
第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により酸化された充電メディエータ１２１が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２４７】
以上のように、充電メディエータ１２１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２４８】
一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０は、充電状態となる。
【０２４９】
（正極側の反応）
電圧の印加により、正極である第１電極２１０では、第１電極メディエータ１１１の酸化反応が起こる。すなわち、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が酸化される。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０２５０】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ  →  ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【０２５１】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された第１電極メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２５２】
このとき、第１電極２１０上において酸化された第１電極メディエータ１１１は、第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、第１電極メディエータ１１１によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０２５３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ２＋  →  ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ＋
【０２５４】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された第１電極メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２５５】
このとき、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が酸化される。
【０２５６】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【０２５７】
なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第２電極２２０側に移動しうる。
【０２５８】
以上のように、第１電極メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２５９】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、充電状態となる。
【０２６０】
以上のように、第１電極２１０側においては、ＴＴＦ＋が充電メディエータ（第１電極側充電メディエータ）となっている。
【０２６１】
完全充電状態では、第１液体１１０にはＴＴＦ２＋が存在し、第１活物質３１０はＦｅＰＯ４となる。このとき、充電電位は、ＴＴＦ２＋への酸化電位で決定される。
【０２６２】
以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０２６３】
［放電プロセスの説明］
次に、満充電からの放電反応が、説明される。
【０２６４】
満充電では、第１活物質３１０と第２活物質３２０とは、充電状態となっている。
【０２６５】
放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
【０２６６】
（負極側の反応）
電池の放電により、負極である第２電極２２０上では、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２との酸化反応が起こる。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０２６７】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
【０２６８】
第２循環機構５２０により、第２電極２２０により酸化された放電メディエータ１２２が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２６９】
このとき、第２電極２２０上において酸化された放電メディエータ１２２は第２活物質３２０により還元される。すなわち、第２活物質３２０は、放電メディエータ１２２によって、酸化される。これにより、第２活物質３２０はリチウムを放出する。
【０２７０】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  ６Ｃ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０２７１】
第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により還元された放電メディエータ１２２が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２７２】
以上のように、放電メディエータ１２２は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２７３】
一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０が、放電状態となる。
【０２７４】
（正極側の反応）
電池の放電により、正極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、第１電極メディエータ１１１の還元反応が起こる。すなわち、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が還元される。
【０２７５】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ＋
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０２７６】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された第１電極メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２７７】
このとき、第１電極２１０上において還元された第１電極メディエータ１１１は、第１活物質３１０により、酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、第１電極メディエータ１１１により、還元される。これにより、第１活物質３１０は、リチウムを吸蔵する。
【０２７８】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ  →  ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ＋
【０２７９】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された第１電極メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２８０】
このとき、第１電極２１０の表面において、第１電極メディエータ１１１が還元される。
【０２８１】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０２８２】
なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第２電極２２０側から供給されうる。
【０２８３】
以上のように、第１電極メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２８４】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
【０２８５】
以上のように、第１電極２１０側においては、ＴＴＦが放電メディエータ（第１電極側放電メディエータ）となっている。
【０２８６】
完全放電状態では、第１液体１１０にはＴＴＦが存在し、第１活物質３１０はＬｉＦｅＰＯ４となる。このとき、放電電位は、ＴＴＦへの還元電位で決定される。
【０２８７】
以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０２８８】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０２８９】
図７は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【０２９０】
図７には、上述の図２に示される各化合物を第１電極メディエータ１１１として用いた場合で、かつ、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の動作例の条件で、かつ、充電メディエータ１２１がフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１２２がｔｒａｎｓ−スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
【０２９１】
図７に示される通り、テトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位に環状の置換基（電子吸引性の置換基）が結合しているテトラチアフルバレン誘導体を第１電極メディエータ１１１として用いることで、エネルギー密度が６５４〜６７２Ｗｈ／Ｌ程度のフロー電池を実現できる。
【０２９２】
これらに対して、従来のフロー電池（バナジウムを利用）の理論エネルギー密度は、３８Ｗｈ／Ｌ程度である。この結果から、従来のフロー電池と比較して、本開示のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０２９３】
また、図７に示される通り、環状の置換基を有していないテトラチアフルバレンを第１電極メディエータ１１１として用いる場合には、エネルギー密度が６３３Ｗｈ／Ｌ程度のフロー電池となる。この結果から、環状の置換基を有していないテトラチアフルバレンを用いる場合と比較して、環状の置換基を有するテトラチアフルバレン誘導体を用いたフロー電池の理論エネルギー密度は、より高いことがわかる。
【０２９４】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４が説明される。なお、上述の実施の形態１から３のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０２９５】
図８は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。
【０２９６】
実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態３におけるフロー電池３０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０２９７】
まず、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された第１循環機構５１０の構成を備える。
【０２９８】
さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された、電気化学反応部６００と、正極端子２１１と、負極端子２２１と、を備える。
【０２９９】
さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、第２循環機構５２０を備える。
【０３００】
第２循環機構５２０は、第２収容部５２１を備える。
【０３０１】
第２活物質３２０と第２液体１２０とは、第２収容部５２１に、収容される。
【０３０２】
第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２収容部５２１との間で、第２液体１２０を循環させる。
【０３０３】
第２収容部５２１において第２活物質３２０と第２液体１２０とが接触することにより、第２活物質３２０による充電メディエータ１２１の酸化反応と、第２活物質３２０による放電メディエータ１２２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
【０３０４】
以上の構成によれば、第２収容部５２１において、第２液体１２０と第２活物質３２０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触面積を、より大きくできる。また、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触時間を、より長くできる。このため、第２活物質３２０による充電メディエータ１２１の酸化反応と、第２活物質３２０による放電メディエータ１２２の還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０３０５】
なお、実施の形態４においては、第２収容部５２１は、例えば、タンクであってもよい。
【０３０６】
また、第２収容部５２１は、例えば、充填された第２活物質３２０の隙間に、充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とが溶解した第２液体１２０を、収容していてもよい。
【０３０７】
また、図８に示されるように、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、配管５２３と、配管５２４と、ポンプ５２５と、を備えてもよい。
【０３０８】
配管５２４の一端は、正極室６１０と負極室６２０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図８に示される例では、負極室６２０）に、接続される。
【０３０９】
配管５２４の別の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流入口側に、接続される。
【０３１０】
配管５２３の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流出口側に、接続される。
【０３１１】
配管５２３の別の一端は、正極室６１０と負極室６２０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図８に示される例では、負極室６２０）に、接続される。
【０３１２】
ポンプ５２５は、例えば、配管５２４に設けられる。もしくは、ポンプ５２５は、配管５２３に設けられてもよい。
【０３１３】
なお、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、第２透過抑制部５２２を備えてもよい。
【０３１４】
第２透過抑制部５２２は、第２活物質３２０の透過を抑制する。
【０３１５】
第２透過抑制部５２２は、第２液体１２０が第２収容部５２１から第２電極２２０に流出する経路（図８に示される例では、配管５２３）に、設けられる。
【０３１６】
以上の構成によれば、第２活物質３２０が第２収容部５２１以外（例えば、第２電極２２０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第２活物質３２０は、第２収容部５２１に留まる。これにより、第２活物質３２０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２循環機構５２０の部材（例えば、配管）の内部の第２活物質３２０による目詰まりを防止できる。また、第２活物質３２０が第２電極２２０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
【０３１７】
第２透過抑制部５２２は、例えば、第２収容部５２１と配管５２３との接合部に、設けられてもよい。
【０３１８】
第２透過抑制部５２２は、例えば、第２活物質３２０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第２活物質３２０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第２活物質３２０および第２液体１２０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
【０３１９】
以上の構成によれば、第２収容部５２１の内部において、第２液体１２０の流動とともに、第２活物質３２０の流動が生じても、第２活物質３２０が第２収容部５２１から流出することを防止できる。
【０３２０】
図８に示される例では、第２収容部５２１に収容されている第２液体１２０は、第２透過抑制部５２２と配管５２３とを通過して、負極室６２０に、供給される。
【０３２１】
これにより、第２液体１２０に溶解している充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とは、第２電極２２０により、酸化または還元される。
【０３２２】
その後、酸化または還元された充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２とが溶解した第２液体１２０は、配管５２４とポンプ５２５とを通過して、第２収容部５２１に、供給される。
【０３２３】
これにより、第２液体１２０に溶解している充電メディエータ１２１と放電メディエータ１２２に対して、第２活物質３２０による充電メディエータ１２１の酸化反応と、第２活物質３２０による放電メディエータ１２２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
【０３２４】
なお、第２液体１２０の循環の制御は、例えば、ポンプ５２５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５２５により、適宜、第２液体１２０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
【０３２５】
もしくは、第２液体１２０の循環の制御は、ポンプ５２５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
【０３２６】
なお、図８においては、一例として、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であるとして、表記されている。
【０３２７】
ここで、第１電極２１０側として、相対的に電位の低い電極構造を用いれば、第２電極２２０側は、正極にもなりうる。
【０３２８】
すなわち、第２電極２２０は正極であり、かつ、第１電極２１０は負極であってもよい。
【０３２９】
なお、本開示のテトラチアフルバレン誘導体（テトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位に環状の置換基が結合しているテトラチアフルバレン誘導体）であれば、テトラチアフルバレン骨格の４，４’位および５，５’位に鎖状の置換基が結合しているテトラチアフルバレン誘導体と比較して、より高い放電電位とより高いエネルギー密度とを有するフロー電池を実現できる。
【０３３０】
なお、上述の実施の形態１から４のそれぞれに記載の構成は、適宜、互いに、組み合わされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０３３１】
本開示のフロー電池は、例えば、蓄電デバイスまたは蓄電システムとして好適に使用できる。
【符号の説明】
【０３３２】
１１０  第１液体
１１１  第１電極メディエータ
１２０  第２液体
１２１  充電メディエータ
１２２  放電メディエータ
２１０  第１電極
２１１  正極端子
２２０  第２電極
２２１  負極端子
３１０  第１活物質
３２０  第２活物質
４００  隔離部
５１０  第１循環機構
５１１  第１収容部
５１２  第１透過抑制部
５２０  第２循環機構
５２１  第２収容部
５２２  第２透過抑制部
６００  電気化学反応部
６１０  正極室
６２０  負極室
１０００、２０００、３０００、４０００  フロー電池
【図１】
2018060782.tif 000007
【図２】
2018060782.tif 000008
【図３】
2018060782.tif 000009
【図４】
2018060782.tif 000010
【図５】
2018060782.tif 000011
【図６】
2018060782.tif 000012
【図７】
2018060782.tif 000013
【図８】
2018060782.tif 000014