(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄電池の充放電を、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で行うことが可能な蓄電システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】蓄電システム１は、蓄電池が複数組み合わされてなる組電池（蓄電池２２Ａ，蓄電池２２Ｂ）と、蓄電池２２Ａとの間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽２４Ａと、蓄電池２２Ｂとの間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽２４Ｂと、第１電解液供給手段２６Ａと、第２電解液供給手段２６Ｂと、組電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに相互に切り替える切替手段ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５と、切替手段の切り替えと第１電解液の流量及び第２電解液の流量とを制御する制御装置５０とを備え、充電時には、複数の蓄電池の接続が並列接続となり、放電時には、直列接続となるように運転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、第２電極、前記第１電極が保持される第１電解槽、前記第２電極が保持される第２電解槽、及び、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを隔離するセパレータを有する蓄電池が複数組み合わされてなると共に、電源によって給電される組電池と、
前記複数の蓄電池が有する前記第１電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第１電解槽との間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽と、
前記複数の蓄電池が有する前記第２電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第２電解槽との間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽と、
前記第１電解液貯槽に貯留される第１電解液を、前記複数の蓄電池の前記第１電解槽にそれぞれ供給する第１電解液供給手段と、
前記第２電解液貯槽に貯留される第２電解液を、前記複数の蓄電池の前記第２電解槽にそれぞれ供給する第２電解液供給手段と、
前記複数の蓄電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに切り替える切替手段と、
前記切替手段の切り替えと、前記第１電解液供給手段が供給する前記第１電解液の流量及び前記第２電解液供給手段が供給する前記第２電解液の流量とを制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池の接続が並列接続となるように前記切替手段を制御し、
前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池の接続が直列接続となるように前記切替手段を制御すると共に、
前記複数の蓄電池が直列接続された前記組電池における放電電圧範囲が、前記組電池の充電終止電圧以下の範囲となるように、前記第１電解液供給手段が供給する前記第１電解液の流量と、前記第２電解液供給手段が供給する前記第２電解液の流量とを減少させる
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記複数の蓄電池が並列接続であるときの前記組電池への入力電圧と、前記複数の蓄電池が直列接続であるときの前記組電池の出力電圧との電圧差が、前記蓄電システムに印加される最大電圧の１／１０以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
さらに、
前記第１電解液と前記第２電解液との間の開放電圧を計測する電圧計測手段と、
前記第１電解液と前記第２電解液のそれぞれにおける電解液温度を計測する温度計測手段とを備え、
前記制御装置は、
前記電圧計測手段が計測した開放電圧と前記蓄電池における放電電圧との電圧差、及び、前記温度計測手段が計測した電解液温度に基づいて前記第１電解液及び前記第２電解液の流量を減少させる
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記第１電解液及び前記第２電解液が、水溶液であり、
前記蓄電池が、水の電気分解によって水素ガス及び酸素ガスを生成する機能を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記第１電解液が、亜鉛を含む水溶液であり、
前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池が酸素ガスを生成し、
前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池が水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
第１電極、第２電極、前記第１電極が保持される第１電解槽、前記第２電極が保持される第２電解槽、及び、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを隔離するセパレータを有する蓄電池が複数組み合わされてなると共に、電源によって給電される組電池と、
前記複数の蓄電池が有する前記第１電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第１電解槽との間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽と、
前記複数の蓄電池が有する前記第２電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第２電解槽との間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽と、
前記第１電解液貯槽に貯留される第１電解液を、前記複数の蓄電池の前記第１電解槽にそれぞれ供給する第１電解液供給手段と、
前記第２電解液貯槽に貯留される第２電解液を、前記複数の蓄電池の前記第２電解槽にそれぞれ供給する第２電解液供給手段と、
前記複数の蓄電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに切り替える切替手段と、
を備える蓄電システムの運転方法であって、
前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池の接続が並列接続となるように前記切替手段を制御し、
前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池の接続が直列接続となるように前記切替手段を制御する
ことを特徴とする蓄電システムの運転方法。
【請求項８】
前記組電池の放電時には、さらに、前記複数の蓄電池が直列接続された前記組電池における放電電圧範囲が、前記組電池の充電終止電圧以下の範囲となるように、前記第１電解液供給手段が供給する前記第１電解液の流量と、前記第２電解液供給手段が供給する前記第２電解液の流量とを減少させる
ことを特徴とする請求項７に記載の蓄電システムの運転方法。
【請求項９】
前記複数の蓄電池が並列接続であるときの前記組電池への入力電圧と、前記複数の蓄電池が直列接続であるときの前記組電池の出力電圧との電圧差が、前記蓄電システムに印加される最大電圧の１／１０以下の範囲となるように、前記第１電解液供給手段が供給する前記第１電解液の流量と、前記第２電解液供給手段が供給する前記第２電解液の流量とを減少させる
ことを特徴とする請求項８に記載の蓄電システムの運転方法。
【請求項１０】
前記第１電解液と前記第２電解液との間の開放電圧と、前記第１電解液と前記第２電解液のそれぞれにおける電解液温度とを計測し、
前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池の接続が並列接続となるように前記切替手段を制御し、
前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池の接続が直列接続となるように前記切替手段を制御すると共に、
前記開放電圧と前記蓄電池における放電電圧との電圧差、及び、前記電解液温度に基づいて前記第１電解液及び前記第２電解液の流量を減少させる
ことを特徴とする請求項７に蓄電システムの運転方法。
【請求項１１】
第１電極、第２電極、前記第１電極が保持される第１電解槽、前記第２電極が保持される第２電解槽、及び、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを隔離するセパレータを有する蓄電池が複数組み合わされてなると共に、電源によって給電される組電池と、
前記複数の蓄電池が有する前記第１電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第１電解槽との間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽と、
前記複数の蓄電池が有する前記第２電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第２電解槽との間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽と、
前記第１電解液貯槽に貯留される第１電解液を、前記複数の蓄電池の前記第１電解槽にそれぞれ供給する第１電解液供給手段と、
前記第２電解液貯槽に貯留される第２電解液を、前記複数の蓄電池の前記第２電解槽にそれぞれ供給する第２電解液供給手段と、
前記複数の蓄電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに切り替える切替手段と、
を備え、
前記第１電解液及び前記第２電解液が、亜鉛を含む水溶液であり、
前記蓄電池が、水の電気分解によって水素ガス及び酸素ガスを生成する機能を備えている蓄電システムの運転方法であって、
前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池の接続が並列接続となるように前記切替手段を制御し、前記複数の蓄電池において酸素ガスを生成させ、
前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池の接続が直列接続となるように前記切替手段を制御し、前記複数の蓄電池において水素ガスを生成させる
ことを特徴とする蓄電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギを発電に利用した風力発電、太陽光発電等の再生可能エネルギ発電の普及が進められている。このような自然エネルギを利用した発電は、風況や天候等の影響を受け易く、単独で電力の安定的な供給を担う能力に乏しいことから、火力発電設備や揚水発電設備等を併設することによって、電力需給ギャップの補填を行うことが多くなっている。しかしながら、火力発電や揚水発電の設備を設置するための場所や費用は膨大なものとなるため、これらを再生可能エネルギ発電設備に併設するのが困難な場合がある。そこで、近年、大電力を貯蔵することが可能な蓄電池を利用する蓄電システムが注目されている。
【０００３】
蓄電池の一種として、レドックスフロー電池等のフロー型蓄電池が知られている。フロー型蓄電池は、金属イオン等の活物質を溶解させた電解液を電極槽に循環させることによって、活物質の酸化還元反応を進行させて充放電を行う蓄電池である。フロー型蓄電池によると、充電電力を溶液の形態で電解液タンクに貯蔵することができるため、電池容量の大容量化が容易である。そのため、電力平準化用をはじめとした蓄電システムへの適用が検討されている。特に、フロー型蓄電池は、活物質が溶解している電解液を、複数の蓄電池に共通の電解液タンクから供給する構成とされるため、電解液の流量を調整することによって、出力の調節を適切に行うことができる利点を有している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電解液が循環供給されて個々に起電力を発生させるセルの積層集合体からなるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、前記レドックスフロー電池システムを構成する各セル、各サブスタック、各セルスタック、各モジュールの単位の全て或いは一部の単位が電解液の流量を調整することができ、充電時に各単位の電圧を測定し、その測定結果に基づいて、各単位における電解液の流量を調整することにより、各単位の電圧を均等化することを特徴とするレドックスフロー電池システムの運転方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されるような従来の蓄電システム（比較例に係る蓄電システム１００）は、図４（ａ）に示すように、発電した電力を供給する電源部１０と、複数の蓄電池２２Ｃ１，２２Ｃ２が直列接続された構成の蓄電部２０Ｃとが、パワーコンディショナ３０を介して、商用交流電力系統等の負荷部４０に接続された構成を有する。図４（ｂ）はこのような蓄電システム１００における充電入力及び放電出力の関係を示す図である。図４（ｂ）において、横軸は、充電電圧又は放電電圧を示し、縦軸は、充電電流又は放電電流を示している。また、実線は、蓄電部２０Ｃの充放電特性線、破線は、電源部１０の出力特性線を示している。
【０００７】
蓄電システム１００では、図４（ｂ）に複数の破線で示すように、再生可能エネルギ発電設備等で構成される電源部１０が、エネルギ源の量変動（風況、天候等の変動）の影響を受けることで、出力（出力電流）変動を生じることがある。電源部１０からの出力電流は、抵抗成分を含む蓄電部２０Ｃ、電力変換器３０、負荷部４０の電圧に依存し、図４（ｂ）に破線で示すように、高電圧に設定するほど低下していく傾向を示すため、高電圧の電圧範囲では出力電流が低く、高電流の電流範囲では出力電圧が低くなる特性を示すことになる。そこで、蓄電部２０Ｃへの充電を行う場合には、図４（ｂ）の充電特性線１１０に示されるように、電力が最大となる最大電力点に電源部１０の出力を追従させて行う最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking；ＭＰＰＴ）形式による充電が採用されることが多い。その一方で、蓄電部２０Ｃからの放電を行う場合には、図４（ｂ）の放電特性線１２０に示されるように、放電開始電圧Ｖｄ１から放電終止電圧Ｖｄ２まで定電力放電が行われるのが一般的である。
【０００８】
パワーコンディショナ３０に電力を出力する蓄電池２２Ｃ１，２２Ｃ２は、充電時における入力電圧と比較して、放電時に大きな電圧降下を生じる性質を有しており、この電圧降下は、電流密度が高くなるほど顕著となる。そのため、大電流を扱うような蓄電システム１００では、蓄電部２０Ｃによる放電電圧の電圧範囲が、蓄電部２０Ｃへの充電電圧の電圧範囲から逸脱する傾向がある。すなわち、パワーコンデョショナ３０は、蓄電部２０Ｃへの充電にも用いられる電源部１０による出力の電圧範囲と蓄電部２０Ｃによる放電の電圧範囲との両方に対応し得るように、広い駆動電圧範囲（図４（ｂ）におけるＶｄ１−Ｖｃ２間の電圧範囲）を備えるように構成する必要が生じる。しかしながら、このようにしてパワーコンデョショナ３０の駆動電圧範囲が拡大すると、電力変換効率は低下してしまうため、電力を有効利用するにあたって障害となっている。
【０００９】
そこで、本発明は、蓄電池の充放電を、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で行うことが可能な蓄電システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明に係る蓄電システムは、第１電極、第２電極、前記第１電極が保持される第１電解槽、前記第２電極が保持される第２電解槽、及び、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを隔離するセパレータを有する蓄電池が複数組み合わされてなる組電池と、前記複数の蓄電池が有する前記第１電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第１電解槽との間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽と、前記複数の蓄電池が有する前記第２電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第２電解槽との間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽と、前記第１電解液貯槽に貯留される第１電解液を、前記複数の蓄電池の前記第１電解槽にそれぞれ供給する第１電解液供給手段と、前記第２電解液貯槽に貯留される第２電解液を、前記複数の蓄電池の前記第２電解槽にそれぞれ供給する第２電解液供給手段と、前記組電池に給電する電源と、前記複数の蓄電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに相互に切り替える切替手段と、前記切替手段の切り替えと、前記第１電解液供給手段が供給する前記第１電解液の流量と、前記第２電解液供給手段が供給する前記第２電解液の流量とを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記課題を解決するために本発明に係る蓄電システムの運転方法は、第１電極、第２電極、前記第１電極が保持される第１電解槽、前記第２電極が保持される第２電解槽、及び、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを隔離するセパレータを有する蓄電池が複数組み合わされてなると共に、電源によって給電される組電池と、前記複数の蓄電池が有する前記第１電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第１電解槽との間で循環される第１電解液を貯留する第１電解液貯槽と、前記複数の蓄電池が有する前記第２電解槽に往路配管及び復路配管を介して接続され、前記第２電解槽との間で循環される第２電解液を貯留する第２電解液貯槽と、前記第１電解液貯槽に貯留される第１電解液を、前記複数の蓄電池の前記第１電解槽にそれぞれ供給する第１電解液供給手段と、前記第２電解液貯槽に貯留される第２電解液を、前記複数の蓄電池の前記第２電解槽にそれぞれ供給する第２電解液供給手段と、前記複数の蓄電池の接続を、直列接続及び並列接続のいずれかに切り替える切替手段と、を備える蓄電システムの運転方法であって、前記組電池の充電時には、前記複数の蓄電池の接続が並列接続となるように前記切替手段を制御し、前記組電池の放電時には、前記複数の蓄電池の接続が直列接続となるように前記切替手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蓄電池の充放電を、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で行うことが可能な蓄電システム及びその運転方法を提供することができる。そして、例えば、蓄電システムに接続されるパワーコンデョショナ等の電力変換器において、電力変換効率を高い水準に維持したり、このような電力変換器の接続を省略したりすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は本実施形態に係る蓄電システムの充電時における回路の概略を示す図であり、（ｂ）は本実施形態に係る蓄電システムの放電時における回路の概略を示す図であり、（ｃ）は充電入力及び放電出力の関係を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）は比較例に係る蓄電システムの充放時における回路の概略を示す図であり、（ｂ）は充電入力及び放電出力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
はじめに、第１実施形態に係る蓄電システム及びその運転方法について説明する。
【００１５】
図１は、第１実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。図１では、第１実施形態に係る蓄電システムの構成と共に、結線の状態を実線で示している。
【００１６】
第１実施形態に係る蓄電システム１は、電源部１０によって給電される蓄電部２０と、制御装置５０とを備えている。蓄電部２０は、それぞれ主母線１１０ａ，１１０ｂに接続され、電源部１０及び電力変換器３０と電気的に接続されている。また、電力変換器３０は、負荷部４０と接続されている。制御装置５０は、後記する切替手段の切り替えと、第１電解液供給手段２４Ａ及び第２電解液供給手段２４Ｂがそれぞれ供給する電解液の流量とを制御する装置である。
【００１７】
電源部１０は、直流電力を出力する直流電源であって、発電装置等の電源によって構成されている。電源部１０としては、具体的には、例えば、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱発電機、水力発電機等の自然エネルギ発電機が備えられる。電源部１０は、不図示の直流−直流変換器等の変電設備を介して、主母線１１０ａと接続されている。そして、電源部１０が発電した電力は、蓄電部２０に給電されて蓄電部２０が充電されたり、電力変換器３０に出力されて直接に負荷部４０に給電されたりする。なお、蓄電部２０への充電は、負荷部４０への給電が過多となる場合等に行われ、蓄電部２０からの放電は、電源部１０からの出力が低下した場合等に行われるように、不図示の制御機器によって切替制御される。
【００１８】
蓄電部２０は、図１に一点鎖線で示されるように、複数のフロー型蓄電池（２２Ａ，２２Ｂ）からなる組電池で構成されている。蓄電部２０は、複数の切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）を介して、主母線１１０ａと接続されている。電源部１０からの給電によって充電された蓄電部２０は、蓄電された電力を、電力変換器３０に出力することができるようになっている。
【００１９】
電力変換器３０は、直流電力を交流電力に変換するパワーコンデョショナで構成されている。電力変換器３０は、図１に示すように、例えば、商用交流系統等の負荷部４０と接続され、電源部１０や蓄電部２０から出力される直流電力を、単相や三相の交流電力に変換して負荷部４０に出力する。なお、電力変換器３０は、蓄電システム１が直流負荷に直接に適用される場合には、設置を省略することもできる。
【００２０】
次に、蓄電システム１が備える蓄電部２０の構成について説明する。
【００２１】
蓄電部２０は、図１に示すように、複数のフロー型（電解液循環型）の蓄電池２２Ａ，２２Ｂからなる組電池と、電解液貯槽（２４Ａ，２４Ｂ）と、電解液供給手段（２６Ａ，２６Ｂ）とを備えている。また、これら蓄電池２２Ａ，２２Ｂと、電解液貯槽２４Ａ，２４Ｂとを接続する複数の配管２１１，２１２，２２１，２２２を備えている。このような構成の電解液循環型の蓄電池２２Ａ，２２Ｂとしては、具体的には、例えば、レドックスフロー電池、鉛蓄電池等がある。
【００２２】
蓄電池２２Ａ，２２Ｂは、筺体の内部に、第１電極２２１と、第２電極２２２と、第１電極電解槽２２３と、第２電極電解槽２２４と、セパレータ２２６とを有している。各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの筺体の内部は、イオン伝導性のセパレータ２２６によって、第１電極電解槽２２３と、第２電極電解槽２２４との二槽にそれぞれ区画されている。
【００２３】
セパレータ２２６は、蓄電池２２Ａ，２２Ｂの筺体の内部に保持される電解液の組成成分の移動を制約し、第１電極電解槽２２３には第１電極側電解液、第２電極電解槽２２４には第２電極側電解液が保持されるように区画している。なお、セパレータ２２６を介しては、一部のキャリアイオンのみの移動が許容される状態となる。セパレータ２２６は、例えば、多孔性とした樹脂材料等で構成され、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、フッ素樹脂、その他イオン交換膜等が用いられる。
【００２４】
第１電極２２１は、第１電極電解槽２２３に保持され、第１電極側電解液に浸漬されている。この第１電極２２１から引き出された引出配線は、電源部１０の正極（＋）側に接続される。また、第２電極２２２は、第２電極電解槽２２４に保持され、第２電極側電解液に浸漬されている。この第２電極２２２から引き出された引出配線は、電源部１０の負極（−）側に接続される。これら第１電極２２１や第２電極２２２としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、金、白金、これらの合金等の金属材料や、カーボンフェルト等の炭素材料が用いられる。
【００２５】
電解液貯槽（２４Ａ，２４Ｂ）としては、第１電極側電解液貯槽２４Ａと、第２電極側電解液貯槽２４Ｂとが備えられている。第１電極側電解液貯槽２４Ａと、第２電極側電解液貯槽２４Ｂとには、電気化学的に活性な活物質を含有する第１電極側電解液、第２電極側電解液がそれぞれ貯留されている。また、第１電極側電解液貯槽２４Ａ及び第２電極側電解液貯槽２４Ｂには、それぞれ開放電圧計測手段２４２が備えられている。第１電極側電解液貯槽２４Ａに備えられる開放電圧計測手段２４２と第２電極側電解液貯槽２４Ｂに備えられる開放電圧計測手段２４２とによる電圧計測値は、制御装置５０にそれぞれ出力され、第１電極側電解液と第２電極側電解液との電圧差が求められるようになっている。
【００２６】
電解液に含有させる活物質としては、酸化還元反応の可逆性が良好な公知の第１電極活物質と第２電極活物質とを組み合わせて用いることができる。第１電極活物質としては、例えば、銅、ニッケル、コバルト、銀、マンガン、バナジウム、鉄等の金属や、これらの合金や、臭素、ヨウ素等のハロゲン類や、酸素、酸化物と水酸化物との間の状態変化により充放電が可能なニッケル、マンガン、イリジウム等の金属化合物が挙げられる。一方、第２電極活物質としては、例えば、亜鉛、鉛、錫、チタン、バナジウム等が挙げられる。また、電解液としては、第１電極活物質及び第２電極活物質の種類に応じて、適宜の導電性溶液が使用される。例えば、第２電極活物質を亜鉛、第１電極活物質を臭素とした場合は、臭化亜鉛、臭化アンモニウム等を用いることができる。
【００２７】
第１電極側電解液貯槽２４Ａには、分岐を有する往路配管２１１の一端が接続され、往路配管２１１の他端は、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第１電極電解槽２２３とそれぞれ接続されている。また、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第１電極電解槽２２３には、復路配管２２１の一端がそれぞれ接続され、復路配管２２１の他端は、第１電極側電解液貯槽２４Ａと接続されている。このように、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂには、第１電極側電解液貯槽２４Ａから、往路配管２１１、第１電極電解槽２２３、復路配管２２１を順次経て、再び第１電極側電解液貯槽２４Ａに戻る環状の流路が設けられている。
【００２８】
同様にして、第２電極側電解液貯槽２４Ｂには、分岐を有する往路配管２１２の一端が接続され、往路配管２１２の他端は、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第２電極電解槽２２４とそれぞれ接続されている。また、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第２電極電解槽２２４には、復路配管２２２の一端がそれぞれ接続され、復路配管２２２の他端は、第２電極側電解液貯槽２４Ｂと接続されている。このように、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂには、第２電極側電解液貯槽２４Ｂから、往路配管２１２、第２電極電解槽２２４、復路配管２２２を順次経て、再び第２電極側電解液貯槽２４Ｂに戻る環状の流路が設けられている。
【００２９】
往路配管２１１，２１２には、電解液供給ポンプ２６Ａ，２６Ｂがそれぞれ備えられている。電解液供給ポンプ２６Ａ，２６Ｂは、制御装置５０からの制御信号を受けて吐出量、回転速度等を可変させ、電解液の供給量を調節する。そして、第１電極側電解液供給ポンプ２６Ａによって、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第１電極電解槽２２３には、第１電極側電解液貯槽２４Ａから同組成の第１電極側電解液がそれぞれ供給されると共に、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第１電極電解槽２２３から第１電極側電解液貯槽２４Ａに、反応後の第１電極側電解液が返流されるようになっている。また、第２電極側電解液供給ポンプ２６Ｂによって、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第２電極電解槽２２４には、第２電極側電解液貯槽２４Ｂから同組成の第２電極側電解液がそれぞれ供給されると共に、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの第２電極電解槽２２４から第２電極側電解液貯槽２４Ｂに、反応後の第２電極側電解液が返流されるようになっている。
【００３０】
このような構成を有する蓄電部２０では、例えば、電源部１０による電力供給が過剰である場合等には、電源部１０が発電した電力による充電が行われる。すなわち、第１電極２２１を保持する第１電極電解槽２２３で活物質の酸化反応が進行し、プロトン等のキャリアイオンがセパレータ２２６を透過して、第２電極電解槽２２４に移動する。そして、第２電極２２２を保持する第２電極電解槽２２４で活物質の還元反応が進行する。このとき、電解液供給ポンプ２６Ａ，２６Ｂが稼働されることによって、第１電極電解槽２２３には、第１電極側電解液貯槽２４Ａから、活物質が還元状態にある第１電極側電解液が供給され、第２電極電解槽２２４には、第２電極側電解液貯槽２４Ｂから、活物質が酸化状態にある第２電極側電解液が供給されて、充電反応が継続的に行われる。そして、活物質が酸化状態にある第１電極側電解液は、第１電極電解槽２２３から第１電極側電解液貯槽２４Ａに返流され、活物質が還元状態にある第２電極側電解液は、第２電極電解槽２２４から第２電極側電解液貯槽２４Ｂに返流されて、それぞれ貯蔵されることになる。
【００３１】
また、蓄電部２０では、例えば、負荷部４０の電力需要に対して、電源部１０による電力供給が不足している場合等には、蓄電された電力の放電が行われる。蓄電部２０の放電時においては、前記の充電時の逆反応（放電反応）が進行することになる。充放電における極性変換は、不図示の極性変換器を複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂ毎に設置して行ってよく、電力変換器３０において行ってもよい。なお、これらの充放電反応に伴う発熱は、第１電極電解槽２２３と第２電極電解槽２２４とにそれぞれ備えられる温度計測手段２２８によって計測される。温度計測手段２２８は、第１電解液と第２電解液のそれぞれにおける電解液温度の計測値を制御装置５０にそれぞれ出力するようになっている。
【００３２】
以上の蓄電部２０では、電気化学的に活性な活物質を、第１電極電解槽２２３、第２電極電解槽２２４とは別体の第１電極側電解液貯槽２４Ａ、第２電極側電解液貯槽２４Ｂにそれぞれ貯蔵することが可能であるため、電解液の容量の拡大のみによって、電気容量を増大させることができるという利点を有している。また、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂには、共通の電解液が供給されるため、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの両端電圧は平準化されることになる。そのため、一部の蓄電池に電流集中が生じるおそれが低く、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの充放電管理を行う装置を簡略化できるという利点がある。なお、蓄電池の個数は、図１に示される２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。また、複数の蓄電池の配列の形態は、特に制限されるものではなく、例えば、積層されてセルスタックを形成した形態であってもよい。
【００３３】
第１実施形態に係る蓄電システム１においては、蓄電部２０が備える複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂは、図１に例示されるように、複数の切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）を介して電源部１０及び電力変換器３０と接続される。切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）は、電気回路を開閉する開閉器、スイッチ、スイッチング素子等である。切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）は、制御装置５０からの制御信号に基いて開閉を制御され、複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂの接続状態を、直列接続及び並列接続のいずれかに相互に切り替え可能に配設される。
【００３４】
図２（ａ）は第１実施形態に係る蓄電システムの充電時における回路の概略を示す図であり、（ｂ）は第１実施形態に係る蓄電システムの放電時における回路の概略を示す図であり、（ｃ）は充電入力及び放電出力の関係を示す図である。図２（ｃ）において、横軸は、充電電圧又は放電電圧を示し、縦軸は、充電電流又は放電電流を示している。また、実線は、蓄電部２０の充放電特性線、破線は、電源部１０の出力特性線を示している。
【００３５】
切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）は、蓄電部２０の充電時には、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂが並列接続となるように開閉を制御される。すなわち、切替手段ＳＷ１，切替手段ＳＷ２，切替手段ＳＷ４を閉状態（ＯＮ）に、切替手段ＳＷ３，切替手段ＳＷ５を開状態（ＯＦＦ）に制御される。その一方で、切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）は、蓄電部２０の放電時には、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂが直列接続となるように開閉を制御される。すなわち、切替手段ＳＷ３，切替手段ＳＷ５を閉状態（ＯＮ）に、切替手段ＳＷ１，切替手段ＳＷ２，切替手段ＳＷ４を開状態（ＯＦＦ）に制御される。
【００３６】
このように第１実施形態に係る蓄電システムでは、蓄電部２０の充電時においては、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂを並列接続とすることによって、充電電流を各蓄電池間で平準化させると共に、充電電圧の電圧範囲が狭くなるようにしている。例えば、図２（ｃ）の充電特性線１１０で示されるように、最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking；ＭＰＰＴ）形式の充電を実施して、並列接続とされた複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂのそれぞれに略等しい電圧を印加して一律に充電することができる。
【００３７】
その一方で、蓄電部２０の放電時においては、各蓄電池２２Ａ，２２Ｂを直列接続とすることによって、所望の出力を実現しつつ、放電電圧の電圧範囲がより高い水準に維持されるようにしている。例えば、図２（ｃ）の放電特性線１３０で示されるように、放電開始電圧Ｖｄ１から放電終止電圧Ｖｄ２まで、直列接続とされた複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂのそれぞれによる定電力放電を行うことができる。放電特性線１３０が示すように、蓄電部２０からの放電における、放電開始電圧Ｖｄ１は、蓄電池２２Ａ，２２Ｂに生じる電圧降下によって、充電終止電圧Ｖｃ２から低下するものの、複数の蓄電池２２Ａ，２２Ｂが、直列接続に切り替えられているために、比較例に係る蓄電システム１００における場合（図４参照）と比較して、放電電圧は高い水準に維持されることになる。
【００３８】
なお、放電による出力電流は、出力電圧と開放電圧との差分、第１電解液及び第２電解液の流量、第１電解液及び第２電解液の温度に依存することになる。そのため、不図示の電圧計測器で計測される各蓄電池２２Ａ，２２Ｂの電極間電圧と、開放電圧計測手段２４２によって計測される第１電極側電解液貯槽２４Ａと第２電極側電解液貯槽２４Ｂの電圧差と、温度計測手段２２８によって計測される第１電極電解槽２２３及び第２電極電解槽２２４の電解液出口温度とに基づいて、所定の出力電流を達成するための第１電解液及び第２電解液の流量のモデル関数を事前に求めることが可能である。
【００３９】
蓄電池２２Ａ，２２Ｂからの放電による出力電流は、このようなモデル関数に基づいて、制御装置５０によって第１電解液供給手段２４Ａが供給する第１電解液の流量と、第２電解液供給手段２４Ｂが供給する第２電解液の流量とを減少させることで調節することができる。切替手段（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）の制御を行うと共に、第１電解液の流量と第２電解液の流量とを、組電池における放電電圧範囲が組電池の充電終止電圧以下の範囲となるように減少させることによって、蓄電池２２Ａ，２２Ｂの充放電を、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で行われるように、更に精密に調節することが可能である。具体的には、並列接続であるときの蓄電部２０への入力電圧と、直列接続であるときの蓄電部２０の出力電圧との電圧差が、蓄電システム１において印加される最大電圧の１／１０以下の範囲となるように調節することも可能となる。
【００４０】
このように、第１実施形態に係る蓄電システム１によれば、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で、蓄電池２２Ａ，２２Ｂの充放電を行うことができる。そして、電力変換器３０への入力電圧範囲の拡大が抑えられることから、電力変換器３０の駆動電圧範囲が広い範囲となるように構成する必要がなくなる。すなわち、電力変換器３０の電力変換効率を向上させて高い水準に維持することが可能となったり、交流変換を要しない場合には電力変換器３０の設置を省略したりすることも可能となったりする。なお、第１実施形態に係る蓄電システム１では、電源部１０による蓄電部２０の充電を、昼間に制限する等して限定的にすることによって、直列接続と並列接続との切り替え頻度を抑制して稼働させることができる。よって、充放電効率は、切替手段の開閉速度には依存しない利点がある。
【００４１】
次に、第２実施形態に係る蓄電システムについて説明する。なお、前記の第１実施形態に係る蓄電システムと、共通する構成については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００４２】
図３は、第２実施形態に係る蓄電システムの概略構成を示す図である。図３では、第２実施形態に係る蓄電システムの構成と共に、結線の状態を実線で示している。
【００４３】
第２実施形態に係る蓄電システム２は、電源部１０によって給電される蓄電部２０Ａと、制御装置５０Ａとを備えている。蓄電部２０Ａには、蓄電池として水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄが備えられている。蓄電部２０Ａは、それぞれ主母線１１０ａ，１１０ｂに接続され、電源部１０及び電力変換器３０と電気的に接続されている。また、電力変換器３０は、負荷部４０と接続されている。
【００４４】
水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、水を電気分解することによって、酸素（酸素ガス）と水素（水素ガス）とを生成する装置である。この水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、生成する酸素と水素との混合を避けるため、酸素と水素を異なるタイミングで発生させる機構を有しており、水の電気分解に伴って、酸化還元反応を可逆的に繰り返す中間生成物の酸化体又は還元体を生成する。水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、この酸化体と還元体の酸化還元電位差を利用して電力を貯蔵する蓄電池としての機能を有している。
【００４５】
水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、筺体の内部に、電解電極７２１と、中間電極７２２と、水電解槽７２３と、中間電解槽７２４と、セパレータ７２６とを有している。
【００４６】
各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの筺体の内部は、生成ガスの透過を遮断するセパレータ７２６によって、水電解槽７２３と、中間電解槽７２４との二槽にそれぞれ区画されている。セパレータ７２６によって、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの筺体の内部で発生したガスの移動が制約され、水電解槽７２３には電解電極側電解液、中間電解槽７２４には中間電極側電解液が保持されるようになっている。セパレータ７２６は、例えば、発生したガスの逆反応を防止可能な適宜の多孔質体等で構成される。
【００４７】
電解電極７２１は、水電解槽７２３に保持され、電解電極側電解液に浸漬されている。この電解電極７２１から引き出された引出配線は、電源部１０の正極（＋）側に接続される。また、中間電極７２２は、中間電解槽７２４に保持され、中間電極側電解液に浸漬されている。この中間電極７２２から引き出された引出配線は、電源部１０の負極（−）側に接続される。電解電極７２１としては、水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも高い電極材料が用いられ、好ましくは水素発生過電圧及び酸素発生過電圧が小さい、白金、ロジウム、ニッケル等が用いられる。また、中間電極７２２としては、水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも低い電極材料が用いられ、好ましくは亜鉛、銅、金、炭素等が用いられる。
【００４８】
電解液貯槽（７４Ａ，７４Ｂ）としては、電解電極側電解液貯槽７４Ａと、中間電極側電解液貯槽７４Ｂとが備えられている。電解電極側電解液貯槽７４Ａには、電解電極側電解液が貯留されている。また、中間電極側電解液貯槽７４Ｂには、中間生成物を溶解した中間電極側電解液が貯留されている。これらの電解電極側電解液貯槽７４Ａ及び中間電極側電解液貯槽７４Ｂには、それぞれ開放電圧計測手段２４２を設置することもできる。
【００４９】
電解電極側電解液は、水溶液であればよく、アルカリ性電解質溶液、めっき液等であってもよい。一方で、中間電極側電解液は、このような電解液に中間生成物が溶解された組成となる。電解液の電解質濃度としては、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。電解液の電解質濃度が、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｏｌ／Ｌ以下であれば、電力の貯蔵容量を確保しつつ、電解液の導電度の低下も避けることができる。
【００５０】
中間生成物としては、水素発生電位よりも酸化還元電位が高い物質であれば金属、有機分子、金属錯体のいずれでもよいが、酸化還元反応によって生じる還元体が、非水溶性であることが好ましい。還元体が非水溶性であると、電極に固体として析出することになるため、対極で逆反応が進行するのを避けることができる。このような中間生成物としては、例えば、亜鉛、鉄、鉛、錫、ニッケル、これらの合金等が挙げられるが、これらの中でも、亜鉛が好適である。
【００５１】
電解電極側電解液貯槽７４Ａには、分岐を有する往路配管７１１の一端が接続され、往路配管７１１の他端は、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの水電解槽７２３とそれぞれ接続されている。また、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの水電解槽７２３には、復路配管７２１の一端がそれぞれ接続され、復路配管７２１の他端は、電解電極側電解液貯槽７４Ａと接続されている。このように、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄには、電解電極側電解液貯槽７４Ａから、往路配管７１１、水電解槽７２３、復路配管７２１を順次経て、再び電解電極側電解液貯槽７４Ａに戻る環状の流路が設けられている。
【００５２】
同様にして、中間電極側電解液貯槽７４Ｂには、分岐を有する往路配管７１２の一端が接続され、往路配管７１２の他端は、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの中間電解槽７２４とそれぞれ接続されている。また、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの中間電解槽７２４には、復路配管７２２の一端がそれぞれ接続され、復路配管７２２の他端は、中間電極側電解液貯槽７４Ｂと接続されている。このように、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄには、中間電極側電解液貯槽７４Ｂから、往路配管７１２、中間電解槽７２４、復路配管７２２を順次経て、再び中間電極側電解液貯槽７４Ｂに戻る環状の流路が設けられている。
【００５３】
往路配管７１１，７１２には、電解液供給ポンプ７６Ａ，７６Ｂがそれぞれ備えられている。電解液供給ポンプ２６Ａ，２６Ｂは、制御装置５０Ａからの制御信号を受けて吐出量、回転数等を可変させ、電解液の供給量を調節する。電解電極側電解液供給ポンプ７６Ａによって、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの水電解槽７２３には、電解電極側電解液貯槽７４Ａから同組成の電解電極側電解液がそれぞれ供給されると共に、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの水電解槽７２３から電解電極側電解液貯槽７４Ａに、反応後の電解電極側電解液が返流されるようになっている。また、中間電極側電解液供給ポンプ７６Ｂによって、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの中間電解槽７２４には、中間電極側電解液貯槽７４Ｂから同組成の中間電極側電解液がそれぞれ供給されると共に、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの中間電解槽７２４から中間電極側電解液貯槽７４Ｂに、反応後の中間電極側電解液が返流されるようになっている。
【００５４】
蓄電部２０Ａの充電時においては、電解電極７２１と中間電極７２２との間に直流電圧が印加されると、中間電極７２２では、次の反応式１にしたがって、中間生成物の還元反応が進行する。これは、中間電極７２２の水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも低くなるようにされていると共に、中間生成物の水素発生電位が酸化還元電位よりも低くなるようにされているためである。なお、反応式１では、中間生成物の例として亜鉛を挙げている。
Ｚｎ２＋＋２ｅ−  →  Ｚｎ・・・（反応式１）
その一方で、電解電極７２１では、次の反応式２にしたがって、水が電気分解されて酸素ガスが生成する。
２Ｈ２Ｏ  →  Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−・・・（反応式２）
【００５５】
これに対して、蓄電部２０Ａの放電時においては、電解電極７２１と中間電極７２２とを短絡させたり負荷と接続させると、中間電極７２２では、次の反応式３にしたがって、還元されていた中間生成物の酸化反応が進行する。これは、中間生成物の酸化還元電位が電解電極７２１の水素発生電位よりも低くなるようにされていることで、電解電極７２１において還元反応が進行するためである。なお、反応式３では、中間生成物の例として亜鉛を挙げている。
Ｚｎ  →  Ｚｎ２＋＋２ｅ−・・・（反応式３）
その一方で、電解電極７２１では、次の反応式４にしたがって、水素ガスが生成する。
２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２・・・（反応式４）
【００５６】
このような構成を有する蓄電部２０Ａでは、電解電極７２１における水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位を低くし、中間電極７２２における水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位を高くし、中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位を高く構成することによって、蓄電部２０Ａの充電時には、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄで水を電気分解して、水素ガスの発生を伴わず、酸素ガスのみを生成させることができる。このとき、中間生成物の酸化体は、酸化還元反応によって、還元体に変換されて蓄電に利用される。
【００５７】
また、蓄電部２０Ａでは、蓄電部２０Ａの放電時には、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄで水を電気分解して、酸素ガスの発生を伴わず、水素ガスのみを生成させることができる。このとき、中間生成物の還元体は、酸化還元反応によって、酸化体に変換されて放電に利用される。なお、これらの充放電反応に伴う発熱は、水電解槽７２３、中間電解槽７２４に備えられる温度計測手段２２８によって計測するようにしてもよい。
【００５８】
第２実施形態に係る蓄電システム２においては、蓄電部２０Ａが備える複数の水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、図３に例示されるように、複数の切替手段（ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ４，ＳＷ５）を介して電源部１０及び電力変換器３０と接続される。これらの切替手段は、制御装置５０Ａからの制御信号に基いて開閉を制御され、複数の水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの接続状態を、直列接続及び並列接続のいずれかに相互に切り替え可能に配設される。
【００５９】
切替手段は、蓄電部２０Ａの充電時には、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄが並列接続となるように開閉を制御される。すなわち、切替手段ＳＷ１１，切替手段ＳＷ１２，切替手段ＳＷ１３，切替手段ＳＷ２１，切替手段ＳＷ２２，切替手段ＳＷ２３，切替手段ＳＷ４を閉状態（ＯＮ）に、切替手段ＳＷ３１，切替手段ＳＷ３２，切替手段ＳＷ３３，切替手段ＳＷ５を開状態（ＯＦＦ）に制御される。その一方で、切替手段は、蓄電部２０Ａの放電時には、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄが直列接続となるように開閉を制御される。すなわち、切替手段ＳＷ３１，切替手段ＳＷ３２，切替手段ＳＷ３３，切替手段ＳＷ５を閉状態（ＯＮ）に、切替手段ＳＷ１１，切替手段ＳＷ１２，切替手段ＳＷ１３，切替手段ＳＷ２１，切替手段ＳＷ２２，切替手段ＳＷ２３，切替手段ＳＷ４を開状態（ＯＦＦ）に制御される。
【００６０】
このように蓄電部２０Ａの充電時において、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを並列接続とすることによって、充電電流を各蓄電池間で平準化させると共に、充電電圧の電圧範囲が狭くなるようにすることができる。その一方で、蓄電部２０Ａの放電時において、各水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを直列接続とすることによって、所望の出力を実現しつつ、放電電圧の電圧範囲がより高い水準に維持されるようにすることができる。
【００６１】
また、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄからの放電による出力電流は、制御装置５０Ａによって電解液供給ポンプ７６Ａが供給する電解電極側電解液の流量と、電解液供給ポンプ７６Ｂが供給する中間電極側電解液の流量とを減少させることで調節することができる。切替手段の制御を行うと共に、電解電極側電解液の流量と中間電極側電解液の流量とを、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄにおける放電電圧範囲が水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの充電終止電圧以下の範囲となるように減少させることによって、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの充放電を、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で行われるように、更に精密に調節することが可能である。
【００６２】
このように、第２実施形態に係る蓄電システム２によれば、充電電圧と放電電圧との電圧差が小さい電圧範囲で、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの充放電を行うことができる。そして、蓄電部２０Ａに充電された電力を、酸素ガスや水素ガスの製造に利用できる他、生成されるガスをエネルギ源として別途利用することが可能となる。通常、水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄでは、中間生成物を亜鉛とした場合には、酸素ガスの生成と亜鉛の還元に要する電圧は、約１．９Ｖ程度となるのに対し、水素ガスの生成と亜鉛の酸化に要する電圧は、約０．５Ｖ程度となり、充電電圧と放電電圧との電圧差が大きくなる。しかしながら、複数の水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの接続を、酸素ガスの生成時に並列接続とし、水素ガスの生成時に直列接続とすることが可能であるため、放電時に水電気分解装置７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを４直列とすることで、充電電圧と放電電圧との電圧差が略一致する電圧範囲で、酸素ガスや水素ガスを生成することができる。なお、第２実施形態に係る蓄電システム２では、酸素ガスの生成と水素ガスの生成を時間的に分離させることができるため、直列接続と並列接続との切り替え頻度を抑制して稼働させることができる。よって、ガス生成効率や充放電効率は、切替手段の開閉速度には依存しない利点を有している。
【符号の説明】
【００６３】
１  蓄電システム
１０  電源部（電源）
２０  蓄電部
２２Ａ，２２Ｂ  蓄電池
２４Ａ  第１電解液貯槽
２４Ｂ  第２電解液貯槽
２６Ａ  第１電解液供給手段
２６Ｂ  第２電解液供給手段
２２１  第１電極
２２２  第２電極
２２３  第１電極電解槽
２２４  第２電極電解槽
２２６  セパレータ
２２８  温度計測手段
２４２  電圧計測手段
３０  電力変換器
４０  負荷部
５０  制御装置
【図１】
2015207500.tif 000003
【図２】
2015207500.tif 000004
【図３】
2015207500.tif 000005
【図４】
2015207500.tif 000006