(57)【要約】      （修正有）【課題】大型化及び複雑せずに、シャントカレントロスを低減できるフロー電池の提供。【解決手段】積層された複数のセルの積層方向に延びる正極用及び負極用の電解液の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂと、複数のセルは夫々、イオン交換膜４と、イオン交換膜４を間に挟んで配置された、電極３ａ、３ｂが嵌まり込む収容空間７ａ、を有する正極用及び負極用のセルフレーム２ａ、２ｂと、を含み、イオン交換膜４、正極用及び負極用のセルフレーム２ａ、２ｂに夫々形成された貫通孔１０ａ、１０ｂが連通して構成された、正極用および負極用の供給用空間４２ａ、４２ｂと、正極用及び負極用の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂから正極用及び負極用の供給用空間４２ａ、４２ｂを経由して正極用および負極用セルフレーム２ａ、２ｂの収容空間７ａ、に連通する第１供給分散部、及び第２供給分散部１１ａ、と、を具備するフロー電池１。【選択図】図１
2018092749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルと、
前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の供給用マニホールドと、
前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の排出用マニホールドと、を有するとともに、
前記複数のセルはそれぞれ、
イオン交換性を有するイオン交換膜と、
前記イオン交換膜を間に挟んで配置された、電極が嵌まり込む収容空間を有する正極用および負極用のセルフレームと、
を含み、
前記イオン交換膜と、前記正極用および負極用の少なくとも一方のセルフレームとにそれぞれ形成された貫通孔が連通して構成された、正極用および負極用の電解液の供給用空間と、
前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用の供給用マニホールドとをそれぞれ連通する第１供給分散部と、
前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２供給分散部と、
を具備することを特徴とするフロー電池のセルスタック。
【請求項２】
前記供給用空間内には、前記電解液と、前記電解液の上方の空間とを具備することを特徴とする請求項１に記載のフロー電池のセルスタック。
【請求項３】
前記複数のセルはそれぞれ、
前記正極用のセルフレームと前記イオン交換膜との間、および前記負極用のセルフレームと前記イオン交換膜との間に配設された一対のパッキンを含み、
前記一対のパッキンは、前記正極用および負極用の供給用空間を形成するための貫通孔をそれぞれ有することを特徴とする請求項１または２に記載のフロー電池のセルスタック。
【請求項４】
前記正極用および負極用のセルフレームにはそれぞれ、正極用および負極用の第１供給用貫通孔と、正極用および負極用の第１排出用貫通孔と、が設けられ、
前記一対のパッキンにはそれぞれ、正極用および負極用の第２供給用貫通孔と、正極用および負極用の第２排出用貫通孔と、さらに前記電極が部分的に嵌まり込む収容空間と、が設けられ、
前記イオン交換膜には、正極用および負極用の第３供給用貫通孔と、正極用および負極用の第３排出用貫通孔と、が設けられ、
前記各セルフレームの前記第１供給用貫通孔と、前記各パッキンの前記第２供給用貫通孔と、前記イオン交換膜の前記第３供給用貫通孔とが連通して前記セルの積層方向に貫通する、前記正極用および負極用の供給用マニホールドを構成しており、
前記各セルフレームの前記第１排出用貫通孔と、前記各パッキンの前記第２排出用貫通孔と、前記イオン交換膜の前記第３排出用貫通孔とが連通して前記セルの積層方向に貫通する、前記正極用および負極用の排出用マニホールドを構成している、
ことを特徴とする請求項３に記載のフロー電池のセルスタック。
【請求項５】
前記供給用空間は、前記複数のセル間にわたって連続して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフロー電池のセルスタック。
【請求項６】
前記イオン交換膜と、前記正極用および負極用の少なくとも一方のセルフレームとにそれぞれ形成された前記貫通孔が連通して構成された、正極用および負極用の電解液の排出用空間と、
前記正極用および負極用の排出用空間と前記正極用および負極用の排出用マニホールドとをそれぞれ連通する第１排出分散部と、
前記正極用および負極用の排出用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２排出分散部とを具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のフロー電池のセルスタック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のフロー電池のセルスタックと、
前記正極用の電解液の供給用マニホールドと前記正極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された正極電解液用タンクと、
前記負極用の電解液の供給用マニホールドと前記負極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された負極電解液用タンクとを具備することを特徴とするフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロー電池のセルスタックおよびフロー電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、負荷の平準化、電力の瞬時低下、停電などの対策として、レドックスフロー電池を利用することが提案されている。レドックスフロー電池は、正極電解液に含まれるイオンと負極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位の差を利用して充放電を行う大容量の蓄電池であって、特にバナジウムイオンを用いるレドックスフロー電池は、電解液が単一元素系であるため、正極の電解液と負極の電解液とが混合しても、充電によって再生することができる等の多くの利点を有している。
【０００３】
このようなレドックスフロー電池およびそれに用いられるセルフレームの従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術のレドックスフロー電池は、水素イオンを透過させるイオン交換膜によって、正極セルと負極セルとに分離されたセルを備える。正極セルには、正極電極が内蔵され、正極電解液を貯留する正極電解液用タンクが導管を介して接続されている。また、負極セルには、負極電極が内蔵され、負極電解液を貯留する負極電解液用タンクが導管を介して接続され、各タンクからポンプによって電解液が供給され、各セルに循環される。
【０００４】
このようなセルは、複数積層されてセルスタックを構成する。このセルスタックは、枠体に一体化された双極板を備えるセルフレーム、正極電極、イオン交換膜および負極電極を複数積層し、その積層体を２枚のエンドプレートで挟み、各エンドプレートをボルトおよびナットで締め付けた構成とされ、一対の双極板の間に１つのセルが形成される。
【０００５】
セルスタックには、枠体に形成される正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドによって、電解液が循環して供給されるように構成される。具体的には、正極電解液は、正極電解液供給用マニホールドから枠体の下部に形成されるスリットを介して正極電極に供給され、枠体の上部に形成されるスリットを介して正極電解液排出用マニホールドに排出される。また、負極電解液は、負極電解液供給用マニホールドから枠体の下部に形成されるスリットを介して負極電極に供給され、枠体の上部に形成されるスリットを介して負極電解液排出用マニホールドに排出される。
【０００６】
このようなレドックスフロー電池では、セル間を正極電解液および負極電解液で接続しているため、これらの電解液を介して導通し、シャントカレントロスを生じる。この問題を解決するため、中心側に位置するセルフレームと端部側に位置するセルフレームの電解液用流路の構造を異ならせ、中心に位置するセルフレームから端部に位置するセルフレームになるにつれて、電解液用流路における電気抵抗が大きくなるようにして、シャントカレントロスを低減して、レドックスフロー電池のエネルギ効率の向上が図られている。
【０００７】
他の従来技術は、たとえば特許文献２に記載されている。この従来技術では、上記のシャントカレントロスを低減するために、セルスタックの外部で正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドに、正極電解液および負極電解液を滴下する構成を設けて、電解液の流路を電気的に遮断する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−８０６１１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１６４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１に記載される従来技術では、中心に位置するセルフレームから端部に位置するセルフレームになるにつれて、電解液用流路における電気抵抗が大きくなるように、中心側に位置するセルフレームと端部側に位置するセルフレームの電解液用流路の構造を異ならせる構成であり、セル間は正極電解液および負極電解液で接続されているので、未だシャントカレントロスが生じるという問題がある。
【００１０】
また、上記の特許文献２に記載される従来技術では、セルスタックの外部で正極電解液供給用マニホールドおよび負極電解液供給用マニホールドに、正極電解液および負極電解液を滴下する構成が設けられるので、構成が大型化および複雑化するという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、構成を大型化および複雑化することなく、シャントカレントロスを低減することができるフロー電池のセルスタックおよびフロー電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフロー電池のセルスタックは、厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルと、前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の供給用マニホールドと、前記複数のセルの積層方向に延びる正極用および負極用の電解液の排出用マニホールドと、を有するとともに、前記複数のセルはそれぞれ、イオン交換性を有するイオン交換膜と、前記イオン交換膜を間に挟んで配置された、電極が嵌まり込む収容空間を有する正極用および負極用のセルフレームと、を含み、前記イオン交換膜と、前記正極用および負極用の少なくとも一方のセルフレームとにそれぞれ形成された貫通孔が連通して構成された、正極用および負極用の電解液の供給用空間と、前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用の供給用マニホールドとをそれぞれ連通する第１供給分散部と、前記正極用および負極用の供給用空間と前記正極用および負極用のセルフレームの収容空間との間をそれぞれ連通する第２供給分散部と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明のフロー電池は、上記のフロー電池のセルスタックと、前記正極用の電解液の供給用マニホールドと前記正極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された正極電解液用タンクと、前記負極用の電解液の供給用マニホールドと前記負極用の電解液の排出用マニホールドとが接続された負極電解液用タンクとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電解液の流路に絶縁区間を介在させ、大型化および複雑化することなく簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のレドックスフロー電池のセルスタックの一部を示す分解斜視図である。
【図２】正極用セルフレームの断面図である。
【図３】負極用セルフレームの断面図である。
【図４】イオン交換膜の斜視図である。
【図５】パッキンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態のレドックスフロー電池のセルスタック１の一部を示す分解斜視図であり、図２は正極用セルフレーム２ａの断面図である。図３は負極用セルフレーム２ｂの断面図である。図４はイオン交換膜４の斜視図であり、図５はパッキン５の斜視図である。以下、セルスタック１の説明において、正極用の構成には添え字“ａ”を付した参照符を用い、負極用の構成には添え字“ｂ”を付した参照符を用いる。なお、総称する場合には、用語「正極」、「負極」を省略する場合がある。
【００１７】
セルスタック１は、厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルを有し、セル間の境界には双極板１５が配設されている。セルは、イオン交換性を有するイオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５と含む。一対のパッキン５，５のうち一方のパッキン５は、正極用セルフレーム２ａとイオン交換膜４との間に配設され、他方のパッキン５は、負極用セルフレーム２ｂとイオン交換膜４との間に配設されている。なお、パッキン５は、必ずしも設ける必要はない。
【００１８】
正極用セルフレーム２ａの上部には、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂを構成するための第１供給用貫通孔として、正極電解液供給用貫通孔６ａと負極電解液供給用貫通孔６ｂとが設けられている。正極電解液供給用貫通孔６ａに近接して、正極電解液供給用マニホールド４０ａから供給される電解液を分散して流出させる第１正極供給分散部８ａが配設されている。第１正極供給分散部８ａには、正極電解液供給用マニホールド４０ａに接続した第１正極スリット９ａが設けられている。第１正極供給分散部８ａの下方には、第１正極スリット９ａから滴下した正極電解液を分散して正極収容空間７ａに流出させる第２正極供給分散部１１ａが配設されている。第２正極供給分散部１１ａには正極収容空間７ａに接続した複数の第２正極スリット１２ａが設けられている。第２正極スリット１２ａに流入した正極電解液は、滴下して正極収容空間７ａへ流入する。第２正極スリット１２ａから正極収容空間７ａへは、電解液が必ずしも滴下する必要はない。正極収容空間７ａは、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。第１正極スリット９ａは、複数形成しても良い。
【００１９】
第１正極供給分散部８ａと第２正極供給分散部１１ａとの間には、正極側供給用空間４２ａを構成するための正極側供給用貫通孔１０ａが設けられている。正極側供給用貫通孔１０ａを構成する内周面の上部には、第１正極スリット９ａの流出口１３ａが開口し、正極側供給用貫通孔１０ａを構成する内周面の下部には、第２正極スリット１２ａの流入口１４ａが開口している。第１正極スリット９ａの流出口１３ａから電解液が滴下するように構成されている。
【００２０】
正極側供給用空間４２ａは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、第１正極スリット９ａの流出口１３ａと電解液の液面との間が、電気的絶縁区間（空間）とされている。このように、電解液の流路に電気的絶縁区間を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。
【００２１】
正極用セルフレーム２ａの下部には、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂを構成するための第１排出用貫通孔として、正極電解液排出用貫通孔１６ａと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとが設けられている。正極電解液排出用貫通孔１６ａは、中心軸Ｌに対して、正極電解液供給用貫通孔６ａの他方側に設けられている。
【００２２】
正極収容空間７ａと正極電解液排出用貫通孔１６ａとの間には、正極電解液排出用スリット１８ａが配設されている。正極電解液排出用スリット１８ａは、正極収容空間７ａの正極電解液を正極電解液排出用貫通孔１６ａに流通させる。正極電解液排出用スリット１８ａの途中には、正極用セルフレーム２ａの厚み方向に貫通し、正極側排出用空間４３ａを構成するための正極側排出用貫通孔１９ａが設けられている。
【００２３】
正極側排出用貫通孔１９ａを構成する内周面の上部には、正極電解液排出用スリット１８ａの流出口２０ａが開口しており、内周面の下部には、正極電解液排出用スリット１８ａの流入口２１ａが開口している。正極電解液排出用スリット１８ａの流出口２０ａから正極側排出用空間４３ａ内に電解液が滴下するように構成されている。このように、正極側排出用空間４３ａは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、電解液の流路に電気的絶縁区間（空間）を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。正極側排出用空間４３ａについては、必ずしも滴下する構成でなくても良い。
【００２４】
これらの第１正極スリット９ａ、第２正極スリット１２ａおよび正極電解液排出用スリット１８ａは、例えば、正極用セルフレーム２ａの一方の主面に形成された凹溝から成り、セルスタックとして組立てられた状態では、正極用セルフレーム２ａの一方の主面が、後述のパッキン５によって液密な状態で覆われ、正極電解液の流路を構成する。
【００２５】
なお、正極用セルフレーム２ａの中心軸Ｌに対して、正極電解液供給用貫通孔６ａと左右対称に負極電解液供給用貫通孔６ｂが設けられている。正極電解液供給用貫通孔６ａの下方に負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられ、負極電解液供給用貫通孔６ｂの下方に正極電解液排出用貫通孔１６ａが設けられている。負極電解液排出用貫通孔１６ｂと正極電解液排出用貫通孔１６ａとは、中心軸Ｌに対して左右対称である。また、中心軸Ｌに対して、正極側供給用貫通孔１０ａと左右対称に負極側供給用貫通孔１０ｂが設けられ、中心軸Ｌに対して、正極側排出用貫通孔１９ａと左右対称に負極側排出用貫通孔１９ｂとが設けられている。正極側供給用貫通孔１０ａと負極側供給用貫通孔１０ｂと、正極側排出用貫通孔１９ａと負極側排出用貫通孔１９ｂとは、必ずしも左右対称に設ける必要はない。
【００２６】
負極用セルフレーム２ｂの上部には、図３に示すように、負極電解液供給用貫通孔６ｂと正極電解液供給用貫通孔６ａとが設けられている。負極電解液供給用貫通孔６ｂに近接して、後述する負極電解液供給用マニホールド４０ｂから供給される電解液を分散して流出させる第１負極供給分散部８ｂが配設されている。第１負極供給分散部８ｂには、負極電解液供給用マニホールド４０ｂに接続した第１負極スリット９ｂが設けられている。第１負極供給分散部８ｂの下方には、第１負極スリット９ｂから流出した負極電解液を分散して負極収容空間７ｂに流出させる第２負極供給分散部１１ｂが配設されている。第２負極供給分散部１１ｂには、負極収容空間７ｂに接続した複数の第２負極スリット１２ｂが設けられている。第２負極スリット１２ｂに流入した負極電解液は、滴下して負極収容空間７ｂへ流入する。第２負極スリット１２ｂから負極収容空間７ｂへは、電解液が必ずしも滴下する必要はない。負極収容空間７ｂは、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。なお、図３には、イオン交換膜４側から見た負極用セルフレーム２ｂを記載した。
【００２７】
負極用セルフレーム２ｂには、第１負極供給分散部８ｂと第２負極供給分散部１１ｂとの間に、負極側供給用空間４２ｂを構成する負極側供給用貫通孔１０ｂが設けられている。負極側供給用貫通孔１０ｂを構成する内周面の上部には、第１負極スリット９ｂの流出口１３ｂが開口し、負極側供給用貫通孔１０ｂを構成する内周面の下部には、第２負極スリット１２ｂの流入口１４ｂが開口している。
負極側供給用空間４２ｂは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、負極側供給用空間４２ｂの底に電解液が溜まり、上方に空間が形成されている。
【００２８】
負極用セルフレーム２ｂの下部には、負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられている。負極電解液排出用貫通孔１６ｂは、中心軸Ｌに対して、負極電解液供給用貫通孔６ｂの他方側に設けられている。
【００２９】
負極収容空間７ｂと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとの間には、負極電解液排出用スリット１８ｂが配設されている。負極電解液排出用スリット１８ｂは、負極収容空間７ｂの負極電解液を負極電解液排出用貫通孔１６ｂに流通させる。負極電解液排出用スリット１８ｂの途中には、負極用セルフレーム２ｂの厚み方向に貫通する負極側排出用空間４３ｂを構成する負極側排出用貫通孔１９ｂが設けられている。
【００３０】
負極側排出用貫通孔１９ｂを構成する内周面の上部には、負極電解液排出用スリット１８ｂの流出口２０ｂが開口しており、内周面の下部には、負極電解液排出用スリット１８ｂの流入口２１ｂが開口している。負極電解液排出用スリット１８ｂの流出口２０ｂから負極側排出用空間４３ｂ内に電解液が滴下するように構成されている。このように、負極側排出用空間４３ｂは、電解液と、電解液の上方の空間とを具備しており、電解液の流路に電気的絶縁区間（空間）を介在させ、簡単な構成でシャントカレントの発生を抑制し、シャントカレントロスを低減することができる。負極側排出用空間４３ｂについては、必ずしも滴下する構成でなくても良い。
【００３１】
これらの第１負極スリット９ｂ、第２負極スリット１２ｂおよび負極電解液排出用スリット１８ｂは、負極用セルフレーム２ｂの一方の主面に形成された凹溝から成り、セルスタックとして組立てられた状態では、負極用セルフレーム２ｂの一方の主面が、後述のパッキン５によって液密な状態で覆われ、負極電解液の流路を構成する。
【００３２】
なお、負極用セルフレーム２ｂの中心軸Ｌに対して、負極電解液供給用貫通孔６ｂと左右対称に正極電解液供給用貫通孔６ａが設けられている。負極電解液供給用貫通孔６ｂの下方には正極電解液排出用貫通孔１６ａが設けられ、正極電解液供給用貫通孔６ａの下方には負極電解液排出用貫通孔１６ｂが設けられている。正極電解液排出用貫通孔１６ａと負極電解液排出用貫通孔１６ｂとは、中心軸Ｌを中心として左右対称である。また、中心軸Ｌに対して、負極側供給用貫通孔１０ｂと左右対称に正極側供給用貫通孔１０ａが設けられ、中心軸Ｌに対して、負極側排出用貫通孔１９ｂと左右対称に正極側排出用貫通孔１９ａとが設けられている。
【００３３】
イオン交換膜４の上部には、図４に示すように、正極用および負極用の電解液の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂを構成するための第３供給用貫通孔として、電解液供給用の貫通孔２４，２４が、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられ，イオン交換膜４の下部には、排出用マニホールド４１ａ、４１ｂを構成するための第３排出用貫通孔として、電解液排出用の貫通孔２５，２５が中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。
【００３４】
電解液供給用の貫通孔２４，２４に近接して、供給用空間４２ａ、４２ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔２６，２６が、イオン交換膜４の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。電解液排出用の貫通孔２５，２５の上部には、排出用空間４３ａ、４３ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔２７，２７がイオン交換膜４の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。
【００３５】
一対のパッキン５，５の上部には、図５に示すように、正極用および負極用の電解液の供給用マニホールド４０ａ、４０ｂを構成するための第２供給用貫通孔として、電解液供給用の貫通孔２８，２８が、中心軸Ｌに対して左右対称に設けられ，パッキン５，５の下部には、排出用マニホールド４１ａ、４１ｂを構成するための第２排出用貫通孔として、電解液排出用の貫通孔２９，２９が中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。
【００３６】
電解液供給用の貫通孔２８，２８に近接して、供給用空間４２ａ、４２ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔３０，３０が、パッキン５，５の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。電解液排出用の貫通孔２９，２９の上部には、排出用空間４３ａ、４３ｂを構成するための貫通孔として、貫通孔３１，３１がパッキン５の中心軸Ｌに対して左右対称に設けられている。
【００３７】
一対のパッキン５，５には、各々電極３ａ，３ｂを部分的にはめ込む収容空間用貫通孔３２，３２が設けられている。
【００３８】
イオン交換膜４、一対のパッキン５，５、および正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂは、平面視が同一の矩形状に構成されており、イオン交換膜４に設けられている、電解液供給用の貫通孔２４，２４、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２６，２６、貫通孔２７，２７は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。一対のパッキン５，５に設けられている、貫通孔２８，２８、貫通孔２９，２９、貫通孔３０，３０、貫通孔３１，３１は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。一対の正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂとに設けられている、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、正極側供給用貫通孔１０ａ，負極側供給用貫通孔１０ｂ、正極側排出用貫通孔１９ａ，負極側排出用貫通孔１９ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称である。
【００３９】
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａと、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極電解液供給用貫通孔６ａ、負極電解液供給用貫通孔６ｂ、電解液供給用貫通孔２４，２４、貫通孔２８，２８とが連通することにより、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂが構成されている。イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａと、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極電解液排出用貫通孔１６ａ、負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２９，２９が連通することにより、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂが構成されている。
【００４０】
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とが積層されて、イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる、正極側供給用貫通孔１０ａ、負極側供給用貫通孔１０ｂ、貫通孔２６，２６、貫通孔３０，３０が連通することにより、正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂが構成されている。
【００４１】
イオン交換膜４と、正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、一対のパッキン５，５とに設けられる正極側排出用貫通孔１９ａ、負極側排出用貫通孔１９ｂ、貫通孔２７、２７，貫通孔３１が連通することにより、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂが構成されている。
【００４２】
なお、正極用セルフレーム２ａと正極分液板４４との間には、パッキン４５が介在され、負極用セルフレーム２ｂと不図示の負極分液板との間には、パッキン４５が介在されて、正極電解液および負極電解液の漏れが防止されている。パッキン４５には、正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂと正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂとを構成する貫通孔４８、４９が形成されている。また、パッキン４５には開口部４６が形成されており、この開口部４６内に双極板１５が収容されており、この双極板１５と電極３ａ、３ｂが接続し、複数のセルが直列に接続される。双極板１５は、フロー電池を構成した際には、電極３ａ、３ｂに当接し、かつセルフレーム２ａ、２ｂの収容空間７ａ、７ｂを塞ぎ、電解液の漏洩を防止するように構成されている。なお、セル間に配置されたパッキン４５に、供給用空間４２ａ、４２ｂに連通する貫通孔を形成し、複数のセル間に亘って連続する供給用空間を形成しても良い。この場合には、供給用空間に溜められる電解液を増加できる。また、図１では、パッキン４５に双極板１５を収容する開口部４６を形成したが、パッキン自体を双極板としても良い。この場合に、双極板に供給用空間４２ａ、４２ｂに連通する貫通孔を形成し、複数のセル間に亘って連続する供給用空間を形成しても良い。
【００４３】
イオン交換膜４の、貫通孔２４，２４、貫通孔２５，２５は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、一対のパッキン５，５の、貫通孔２８，２８、貫通孔２９，２９は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、正極用セルフレーム２ａ，負極用セルフレーム２ｂの、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であるので、簡便に形成することができ、簡便に正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂと正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂとを構成することができる。
【００４４】
さらに、イオン交換膜４の、貫通孔２６，２６、貫通孔２７，２７は、イオン交換膜４の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、一対のパッキン５，５の、貫通孔３０，３０、貫通孔３１，３１は、パッキン５の厚み方向に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であり、正極用セルフレーム２ａ，負極用セルフレーム２ｂの、正極側供給用貫通孔１０ａ，負極側供給用貫通孔１０ｂ、正極側排出用貫通孔１９ａ，負極側排出用貫通孔１９ｂは、厚み方向（図２または図３の紙面に垂直な方向）に見たときに、中心軸Ｌに関して左右対称であるので、簡便に形成することができ、簡便に正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂ、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂを構成することができる。
【００４５】
正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂとを同一形状とすることができ、さらに、一対のパッキン５，５を同一形状とすることができるので、セルを構成する部品の種類を少なくして、コスト削減を図ることができる。
【００４６】
正極用セルフレーム２ａ、負極用セルフレーム２ｂと、イオン交換膜４および一対のパッキン５，５に設けられている、正極電解液供給用貫通孔６ａ，負極電解液供給用貫通孔６ｂ、電解液供給用の貫通孔２４，２４、貫通孔２８，２８、正極電解液排出用貫通孔１６ａ，負極電解液排出用貫通孔１６ｂ、電解液排出用の貫通孔２５，２５、貫通孔２９，２９、正極側供給用貫通孔１０ａ、負極側供給用貫通孔１０ｂ、貫通孔２６，２６、貫通孔３０，３０および正極側排出用空間１９ａ、負極側排出用空間１９ｂ、貫通孔２７，２７、貫通孔３１，３１は、それぞれ中心軸Ｌに対して左右対称に設けられており、一対の正極用セルフレーム２ａと負極用セルフレーム２ｂ、イオン交換膜４および一対のパッキン５，５は表裏を気にせず、どちら向きでも積層することができる。
【００４７】
第１正極供給分散部８ａと第２正極供給分散部１１ａとの間、第１負極供給分散部８ｂと第２負極供給分散部１１ｂとの間には、正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂが設けられており、第１正極スリット９ａ、第１負極スリット９ｂに流入した電解液は、滴下して一旦正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂに蓄えられる。正極側供給用空間４２ａ、負極側供給用空間４２ｂに蓄えられた電解液は、第２正極スリット１２ａ、第２負極スリット１２ｂに流入し、正極収容空間７ａ、負極収容空間７ｂへ滴下する。正極電解液供給用マニホールド４０ａ、負極電解液供給用マニホールド４０ｂに流入する電解液の量が変動した場合であっても、第１正極スリット９ａ，第１負極スリット９ｂ、第２正極スリット１２ａ、第２負極スリット１２ｂの断面サイズ、空間４２の容量を適当に選択することによって、適当な量の電解液を一旦空間４２に蓄えて、一定量の電解液を正極収容空間７ａ，負極収容空間７ｂに供給することができる。
【００４８】
正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂの途中には、正極側排出用貫通孔１９ａ、負極側排出用貫通孔１９ｂが設けられており、正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂに排出された電解液は、滴下して一旦正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えられる。正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えられた電解液は、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂ下方の正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂに流入し、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂに排出される。正極電解液排出用スリット１８ａ、負極電解液排出用スリット１８ｂの断面サイズ、正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂの容量を適当に選択することによって、正極電解液排出用マニホールド４１ａ、負極電解液排出用マニホールド４１ｂから排出する電解液の量が変動した場合であっても、適当な量の電解液を一旦正極側排出用空間４３ａ、負極側排出用空間４３ｂに蓄えて、一定の量の電解液を正極収容空間７ａ、負極収容空間７ｂから排出させることができる。
【００４９】
本発明のフロー電池は、上記のセルスタック１と、正極用電解液供給用マニホールド４０ａと正極用電解液排出用マニホールド４１ａとが接続された正極電解液用タンクと、負極用電解液供給用マニホールド４０ｂと負極用電解液排出用マニホールド４１ｂとが接続された負極電解液用タンクとを具備して構成されている。言い換えれば、正極用電解液供給用マニホールド４０ａと正極用電解液排出用マニホールド４１ａとの間に正極電解液用タンクが配置され、正極電解液用タンクの電解液がポンプによりセルスタック１を循環するように構成されている。また、負極用電解液供給用マニホールド４０ｂと負極用電解液排出用マニホールド４１ｂとの間に負極電解液用タンクが配置され、負極電解液用タンクの電解液がポンプによりセルスタック１を循環するように構成されている。
【符号の説明】
【００５０】
１  セルスタック
２ａ  正極用セルフレーム
２ｂ  負極用セルフレーム
３ａ，３ｂ  電極
４  イオン交換膜
５  パッキン
６ａ  正極電解液供給用貫通孔
６ｂ  負極電解液供給用貫通孔
７ａ  正極収容空間
７ｂ  負極収容空間
８ａ  第１正極供給分散部
８ｂ  第１負極供給分散部
９ａ  第１正極スリット
９ｂ  第１負極スリット
１０ａ  正極側供給用貫通孔
１０ｂ  負極側供給用貫通孔
１１ａ  第２正極供給分散部
１１ｂ  第２負極供給分散部
１２ａ  第２正極スリット
１２ｂ  第２負極スリット
１３ａ，１３ｂ，２０ａ，２０ｂ  流出口
１４ａ，１４ｂ，２１ａ，２１ｂ  流入口
１５  双極板
１６ａ  正極電解液排出用貫通孔
１６ｂ  負極電解液排出用貫通孔
１８ａ  正極電解液排出用スリット
１８ｂ  負極電解液排出用スリット
１９ａ  正極側排出用貫通孔
１９ｂ  負極側排出用貫通孔
２４，２８  電解液供給用の貫通孔
２５，２９  電解液排出用の貫通孔
２６，２７，３０，３１，４８，４９  貫通孔
３２  収容空間用貫通孔
４０ａ  正極電解液供給用マニホールド
４０ｂ  負極電解液供給用マニホールド
４１ａ  正極電解液排出用マニホールド
４１ｂ  負極電解液排出用マニホールド
４２ａ  正極側供給用空間
４２ｂ  負極側供給用空間
４３ａ  正極側排出用空間
４３ｂ  負極側排出用空間
４４  正極分液板
４５  パッキン
４６  開口部
Ｌ  中心軸
【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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