(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー電池に使用するための液体電解液を電気化学セルを用いて処理する方法であって、前記電気化学セルは、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された電解液セパレータとを備え、前記一対の電極の一方は、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されており、前記一対の電極の他方は、前記フロー電池用の液体レドックス電解液を用いたレドックス反応のために構成されており、該方法は、
（ａ）前記液体レドックス電解液を前記電気化学セルの前記一対の電極の前記他方に供給し、前記ガス状還元剤を前記電気化学セルの前記一対の電極の前記一方に供給することと、
（ｂ）前記一対の電極の前記他方の前記液体レドックス電解液とのレドックス反応における還元剤として機能する前記ガス状還元剤を前記一対の電極の前記一方において使用して前記電気化学セル内の前記レドックス反応において前記液体レドックス電解液の少なくとも一部を電気化学的に還元することと
を含む方法。
【請求項２】
前記液体レドックス電解液は最初にバナジウム（ＩＶ）電解液であり、前記液体レドックス電解液の前記還元された部分はバナジウム（ＩＩＩ）電解液である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）の前記ガス状還元剤は水素含有ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、前記ガス状還元剤として水素を使用して、前記液体レドックス電解液の実質的に全てをバナジウム（ＩＶ）電解液からバナジウム（ＩＩＩ）電解液に電気化学的に還元することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）は、前記ガス状還元剤を使用して、前記工程（ｂ）の完了時に前記液体レドックス電解液中にイオン種の混合物が存在するように前記液体レドックス電解液の一部を電気化学的に還元することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記混合物は等モル量の前記イオン種を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
フロー電池の負側に前記混合物の量の半分を供給し、前記フロー電池の正側に前記混合物の量の残り半分を供給することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記電気化学セルと直列で水を電解して前記ガス状還元剤として水素（Ｈ2）を供給することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）の間、前記電気化学セルに電流を印加することによって前記電気化学的還元を促進することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
フロー電池システムであって、
第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極の間に配置された第１の電解液セパレータとを備えたフロー電池セルと、
前記フロー電池セルの外部の供給／貯蔵システムであって、第１及び第２の各再循環ループ内で前記フロー電池セルの前記各電極と流体連通された第１及び第２の容器を含む前記供給／貯蔵システムと
を含むフロー電池と
前記フロー電池の外部の電解液プロセスセルであって、
第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極の間に配置された第２の電解液セパレータとを備え、前記第２の一対の電極の一方は、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されており、前記第２の一対の電極の他方は、前記フロー電池用の液体レドックス電解液を用いたレドックス反応のために構成されている
前記電解液プロセスセルと
を含む前記フロー電池システム。
【請求項１１】
少なくとも前記ガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されている前記電極は金属−電極触媒を含み、前記第２の一対の電極の他方は金属−電極触媒を含まない、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電解液プロセスセルと直列の電解槽であって、前記電解液プロセスセルに水素を供給するように構成された前記電解槽を更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
再循環ループ内で前記第２の一対の電極の一方と流体連通されている別の容器を含む別の外部供給／貯蔵システムを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
ガス供給システムであって、前記ガス状還元剤を前記電極の一方に供給するように構成されており、かつ開ループである前記ガス供給システムを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フロー電池に使用するための液体電解液の処理方法およびフロー電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フロー電池は、レドックスフロー電池またはレドックスフローセルとしても知られているが、電気エネルギーを化学エネルギーに変換することより、この化学エネルギーを貯蔵し、その後、需要があるときにこのエネルギーを放出することができるように設計されている。一例として、風力発電システムなどの再生可能エネルギーシステムと共にフロー電池を使用して、消費者の需要を上回るエネルギーを貯蔵し、その後、それより大きい需要が発生したときにそのエネルギーを放出してもよい。フロー電池は、とりわけ、可逆的な電気化学反応に関わる反応物を含む１種以上の外部から供給される液体電解液の使用により、他の電気化学的装置とは区別される。
【０００３】
典型的なフロー電池は、電解質層によって分離された負極及び正極を有するレドックスフローセルを含み、この電解質層は、イオン交換膜などのセパレータを含み得る。電極は、黒鉛フェルトまたは黒鉛紙などの多孔性炭素材料とすることができる。負の液体電解液は負極に送られ、正の液体電解液は正極に送られて、電気化学的に可逆なレドックス反応を推進する。例えば、電解液は、Ｖ2Ｏ5から調製されているバナジウム電解液とすることができる。このＶ2Ｏ5は、シュウ酸を使用したバナジウム（Ｖ）からバナジウム（ＩＶ）への化学的還元を伴う。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一例に従ったフロー電池に使用するための液体電解液の処理方法は、（ａ）液体レドックス電解液を電気化学セルの第１の半電池に供給し、ガス状還元剤を電気化学セルの第２の半電池に供給することと、（ｂ）ガス状還元剤を使用して電気化学セル内の液体レドックス電解液の少なくとも一部を電気化学的に還元することとを含む。
【０００５】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、液体レドックス電解液は最初にバナジウム（ＩＶ）電解液であり、液体レドックス電解液の還元された部分はバナジウム（ＩＩＩ）電解液である。
【０００６】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、工程（ｂ）のガス状還元剤は水素含有ガスである。
【０００７】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、工程（ｂ）は、ガス状還元剤として水素を使用して、液体レドックス電解液の実質的に全てをバナジウム（ＩＶ）電解液からバナジウム（ＩＩＩ）電解液に電気化学的に還元することを含む。
【０００８】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、工程（ｂ）は、ガス状還元剤を使用して、工程（ｂ）の完了時に液体レドックス電解液中にイオン種の混合物が存在するように液体レドックス電解液一部を電気化学的に還元することを含む。
【０００９】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、混合物は約等モル量のイオン種を有する。
【００１０】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、フロー電池の負側に混合物の量の約半分を供給し、フロー電池の正側に混合物の量の残り半分を供給することを含む。
【００１１】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、電気化学セルと直列で水を電解してガス状還元剤として水素（Ｈ2）を供給することを含む。
【００１２】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、工程（ｂ）の間、電気化学セルに電流を印加することによって電気化学的還元を促進することを含む。
【００１３】
本開示の一例に従ったフロー電池システムは、第１の一対の電極と、第１の一対の電極の間に配置された第１の電解液セパレータとを有するフロー電池セルと、フロー電池セルの外部の供給／貯蔵システムとを備えたフロー電池を含む。供給／貯蔵システムは、第１及び第２の各再循環ループ内でフロー電池セルの各電極と流体連通された第１及び第２の容器を含む。電解液プロセスセルは、フロー電池の外部にある。電解液プロセスセルは、第２の一対の電極と、第２の一対の電極の間に配置された第２の電解液セパレータとを備える。第２の一対の電極の一方は、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されており、第２の一対の電極の他方は、フロー電池用の液体レドックス電解液を用いたレドックス反応のために構成されている。
【００１４】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態において、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されている電極は金属−電極触媒を含み、第２の一対の電極の他方は金属−電極触媒を含まない。
【００１５】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、電解液プロセスセルと直列の電解槽であって、電解液プロセスセルに水素を供給するように構成された電解槽を含む。
【００１６】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、再循環ループ内で第２の一対の電極の一方と流体連通されている別の容器を含む別の外部供給／貯蔵システムを含む。
【００１７】
前述の実施形態のいずれかの更なる実施形態は、ガス供給システムであって、ガス状還元剤を電極の一方に供給するように構成されており、かつ開ループであるガス供給システムを含む。
【００１８】
本開示の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明から当業者にとって明らかになるであろう。詳細な説明に付随する図面は、以下のように簡単に説明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電解液プロセスセルを含む例示的なフロー電池システムを示す。
【図２】フロー電池に使用するための液体電解液を処理するための例示的な電解液プロセスセルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書では、フロー電池に使用するための液体レドックス電解液の例示的な処理方法を開示する。液体レドックス電解液は、選択された溶液中で複数の可逆的酸化状態を有する元素のイオンを含んでもよい。そのような溶液としては、水溶液または１〜５Ｍの硫酸などの希水性酸などがあるが、これらに限定されることはない。いくつかの例において、複数の酸化状態は、遷移金属などの非ゼロの酸化状態である。このような遷移金属には、バナジウム、鉄、マンガン、クロム、亜鉛、モリブデン及びこれらの組み合わせ、ならびに硫黄、セリウム、鉛、スズ、チタン、ゲルマニウム及びこれらの組み合わせを非限定的に含む他の元素が含まれるが、これらに限定されることはない。いくつかの例において、複数の酸化状態は、ゼロの酸化状態で、選択された溶液に元素が易溶性である場合、ゼロの酸化状態を含むことができる。かかる元素は、臭素、塩素及びこれらの組み合わせなどのハロゲンを含むことができる。電気化学的活性種は、キノン、アルコール及びケトンなどの、電気化学的可逆反応を受ける基を含む有機分子とすることもできる。これらの分子は、イオン的に中性の水溶液または有機溶液中に存在してもよい。
【００２１】
フロー電池用の液体レドックス電解液を調製または処理することは、比較的高価かつ複雑になる可能性がある。代表例としてバナジウムを使用すると、バナジウム電解液は、硫酸などの溶液中に粉末を溶かすことにより、バナジウム（Ｖ）として、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）粉末から生成することができ、次いで、このバナジウム（Ｖ）をバナジウム（ＩＶ）に還元する。ローマ数字は、バナジウムの酸化状態を示すが、電気化学的活性種の酸化状態に必ずしも対応しているわけではない。例えば、フロー電池用のバナジウム電解液の電気化学的活性バナジウム種は、ＶＯ2+、ＶＯ2+、Ｖ3+及びＶ2+とすることができ、これらは、それぞれバナジウム（Ｖ）、バナジウム（ＩＶ）、バナジウム（ＩＩＩ）及びバナジウム（ＩＩ）に対応する。
【００２２】
フロー電池に通常必要とされる量の場合、バナジウム（Ｖ）からバナジウム（ＩＶ）に還元するには約１日かかる可能性がある。還元した後、バナジウム（ＩＶ）電解液をフロー電池に移送することができる。次いで、この溶液を帯電させて、一方の側でバナジウム（Ｖ）電解液を、他方の側でバナジウム（ＩＩＩ）電解液をそれぞれ生成させる。この帯電作業には約１日かかる可能性がある。次いで、シュウ酸または他の還元剤を使用して、バナジウム（Ｖ）電解液をバナジウム（ＩＶ）電解液に還元する。その結果、フロー電池の平均バナジウム酸化状態は約３．５となる。この還元は、相当量のシュウ酸を必要とし、約３日かかる可能性のある比較的遅いプロセスである。代替的なプロセスは、正の貯蔵部内のバナジウム（ＩＶ）電解液の２倍から開始し、バナジウム（ＩＶ）電解液を帯電させて再利用した後にバナジウム（Ｖ）の半分を取り出すものであり、それによって平均酸化状態が３．５になる。本明細書に開示される例示的な方法を使用することにより、より少ない工程で、かつ例えば、シュウ酸も他の還元剤も使用せずに、バナジウム電解液などの液体レドックス電解液を調製することができる。
【００２３】
方法は、供給工程及び還元工程を含む。供給工程において、最初の液体レドックス電解液を電気化学セルの第１の半電池に供給し、ガス状還元剤を電気化学セルの第２の半電池に供給する。次いで還元工程において、電気化学セル内の液体レドックス電解液の少なくとも一部を、ガス状還元剤を使用して電気化学的に還元する。
【００２４】
バナジウム電解液を一例として使用すると、一実施形態において、バナジウム電解液を還元するためのエネルギー障壁は比較的低く、電気化学反応は従って自発的である。しかしながら、この還元は、還元工程の間、電気化学セルの電気回路に電圧を印加して電流を増加させることによって促進することができる。
【００２５】
更なる例において、バナジウム電解液は最初にバナジウム（ＩＶ）電解液であり、バナジウム電解液の還元された部分はバナジウム（ＩＩＩ）電解液である。半電池反応及びかかる反応の電位は、以下の通りである。
【００２６】
２Ｖ+4＋２Ｈ+＋２ｅ-→２Ｖ+3（＋）
Ｅ＝＋０．３４Ｖ
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-（−）
Ｅ＝−０．２６Ｖ
Ｅ全体＝＋０．６０Ｖ
バナジウム電解液は、バナジウム電解液をフロー電池にどのように混和するかに応じて、バナジウム種の開始濃度及び終了濃度に対して、実質的に完全に還元することができ、または部分的にのみ還元することができる。例えば、ガス状還元剤を使用して、バナジウム電解液の一部のみを電気化学的に還元することにより、電気化学的還元工程の完了時にバナジウム（ＩＶ）電解液とバナジウム（ＩＩＩ）電解液の混合物が存在するようにすることができる。
【００２７】
混合物は、約等モル濃度のバナジウム（ＩＶ）種とバナジウム（ＩＩＩ）種を有することができる。充電状態を決定する光学的方法などの既知の方法を使用して、種の濃度を決定または推定することができる。次いで、混合物の量の約半分をフロー電池の負側に供給することができ、混合物の量の残り半分をフロー電池の正側に供給することができる。次いで、フロー電池を、外部電流の印加によって充電することができ、通常動作で使用することができる。
【００２８】
あるいは、バナジウム電解液の最初の未処理の量の約半分を、電気化学セルに供給し、バナジウム（ＩＶ）電解液からバナジウム（ＩＩＩ）電解液に実質的に完全に電気化学的に還元することができる。次いで、バナジウム（ＩＩＩ）電解液及び処理していない最初のバナジウム（ＩＶ）電解液を、フロー電池の正側及び負側にそれぞれ供給することにより、フロー電池の両側に混合物を供給した場合に起きる０％未満の充電状態ではなく約０％の充電状態からフロー電池を開始させることができる。これにより、起こり得る過電圧を回避または抑制してもよい。
【００２９】
図２は、電解液プロセスセル２０ｂとして表された、例示的な電気化学セルを示す。このセルは、上記の方法のために使用することができる。電解液プロセスセル２０ｂは、第１及び第２の離間された電極５０／５２、ならびに電極５０／５２の間に配置された電解液セパレータ５４を備える。電極５０／５２は、電気回路５３に接続されている。第１の電極５０は、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されているが、より一般的には、ガス状還元剤及びガス状酸化剤のそれぞれを用いる。第２の電極５２は、バナジウム電解液などの液体レドックス電解液を用いたレドックス反応のために構成されている。
【００３０】
一例において、第１の電極５０は金属−電極触媒５０ａを含み、第２の電極５２は金属−電極触媒を含まない。電極触媒５０ａは、白金及び白金の合金などの貴金属とすることができるが、これらに限定されることはない。更なる例において、貴金属触媒は、水素や（空気または純酸素としての）酸素などの、使用される対象のガス状還元剤及びガス状酸化剤に対して活性となるように選択することができる。電極触媒５０ａは、担持粒子上に堆積または担持された貴金属などの担持電極触媒とすることができるが、これに限定されることはない。第２の電極５２は、フロー電池のセルの電極と同様に炭素電極とすることができるが、これについては以下で更に詳しく説明する。
【００３１】
電解液プロセスセル２０ｂは、再循環ループ６０内で第２の電極５２と流体連通された少なくとも１つの容器５８を備えた外部供給／貯蔵システム５６（図１参照）を含むことができる。容器５８は、電解液プロセスセル２０ｂの動作中、第２の電極５２を介した再循環のために液体レドックス電解液を保持することができる。更なる例において、外部供給／貯蔵システム５６を排除し、再循環ループ６０をフロー電池に接続することができる。再循環ループ６０はまた、液体レドックス電解液の再循環を容易にするためにポンプ６２を含んでもよい。
【００３２】
少なくとも１つのガス状反応物源６４は、水素含有ガスまたは酸素含有ガスなどの１種以上のガス状反応物を開ループ内の第１の電極５０に供給するように動作可能である。すなわち、電解液プロセスセル２０ｂ内で一旦使用されると、反応物及び／または副生物は、電解液プロセスセル２０ｂを介して再循環されるのではなく排出される。
【００３３】
更なる例において、ガス供給源の少なくとも１つは、加圧ガスタンクとすることができる。加えて、または代わりに、ガス供給源の少なくとも１つを電解槽として、水電解し、第１の電極５０にガス状還元剤として水素を直列供給することができる。電解槽は、ガス状還元剤を供給するために需要に応じた方式で動作することができる。更なる例において、酸化性のガス状反応物源として酸素を用いた場合、送風機（またはコンプレッサ）を使用することによって空気を供給することができ、あるいは、電解槽を使用して、純酸素の流れを需要に応じて供給することができる。弁を設けることにより、いずれかのガス状反応物及びその流量に関して、ガスの供給を制御することができる。例えば、ソフトウェア、ハードウェアまたはその両方を有するコントローラを使用して、弁及びガスフローを制御してもよい。
【００３４】
従って、電解液プロセスセル２０ｂを使用することにより、シュウ酸などの個別の還元剤をフロー電池に直接添加せずにフロー電池に使用するための液体レドックス電解液を調製または処理することができる。加えて、電解液プロセスセル２０ｂを使用して液体レドックス電解液を調製する方法は、還元剤を直接利用する方法と比較して調製時間及びフロー電池に対する損傷の危険度を低減させることができ、溶液を「完成させる」ためにフロー電池を利用することなく調製することができる。
【００３５】
電解液プロセスセル２０ｂを使用して、フロー電池電解液に対して定期的な保守を行うこともできる。例えば、バナジウム電解液の場合、平均酸化状態を３．５とする必要がある。平均酸化状態が３．５より大きい場合、電解液の混合物（バナジウム（Ｖ）とバナジウム（ＩＶ））を方法に従って電気化学的に還元することにより、バナジウム（Ｖ）の一部をバナジウム（ＩＶ）に還元させることができる。同様に、平均酸化状態が３．５未満である場合、１つには酸素（または空気）を使用して混合物を酸化させることができる。
【００３６】
方法及び電解液プロセスセル２０ｂは、フロー電池と組み合わせて使用することもできる。その例を図１のフロー電池システム１０に示す。この例において、システム１０は、フロー電池２０ａ及び電解液プロセスセル２０ｂを含む。フロー電池２０ａは、電気化学的活性種２４を有する液体電解液２２を含む。この活性種は、充放電条件下で、電気化学的活性種２８を有する別の電解液２６に対してレドックス対の役割を果たす。液体電解液２２／２６（液体レドックス電解液）は、第１及び第２の容器３２／３４及びポンプ３５を含む供給／貯蔵システム３０内に含まれる。
【００３７】
液体電解液２２／２６は、ポンプ３５を使用して、第１及び第２の容器３２／３４から少なくとも１つのセル３６に各供給線３８を介して循環される。電解液２２／２６は、セル３６から容器３２／３４に戻り線４０を経由して戻される。供給線３８及び戻り線４０は、容器３２／３４をセル３６の第１及び第２の電極４２／４４とそれぞれ接続している。他の構成では、多数のセル３６をスタックとして設けることができる。
【００３８】
１つ以上のセル３６はそれぞれ、第１の電極４２、第１の電極４２から離間された第２の電極４４、及び第１の電極４２と第２の電極４４の間に配置された電解液セパレータ層４６を備える。例えば、電極４２／４４は、炭素紙または炭素フェルトなどの多孔性炭素構造体である。炭素構造体の表面は、貴金属などの金属−電極触媒を個別に添加することも使用することもなく電気化学的活性種２４／２８に関して活性とすることができる。バナジウム電解液を必要とするレドックス反応では、反応に対するエネルギー障壁が比較的低いため、酸素または水素などのガス状反応物を利用する電気化学的装置と同様に、金属−電極触媒材料を通常必要としない。１つの更なる例において、電極材料は炭素であり、炭素材料の汚れを取り、活性状態の電気化学的部位として機能する炭素表面を生じさせる先の熱処理プロセス及び／または化学処理プロセスを使用して活性化される。
【００３９】
一般に、１つ以上のセル３６は、流れ場流路を介して電極４２／４４に電解液２２／２６を送るために、バイポーラ板、マニホールドなどを含むことができる。バイポーラ板は、例えば、炭素板とすることができるが、これ以外の構成を使用可能であることを理解すべきである。例えば、１つ以上のセル３６は、代わりに、流れ場流路を使用せずに電解液２２／２６を電極４２／４４に直接送り込むフロースルー動作のために構成することができる。
【００４０】
電解液セパレータ層４６は、イオン交換膜、不活性の微孔性ポリマー膜または（炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの）電気絶縁性の微孔性基材材料とすることができ、電極４２／４４を電気的に絶縁しつつ、電解液２２／２６が自由かつ急激に混合しないようにする一方で選択されたイオンを通過させてレドックス反応を完了させる。その際、電解液２２／２６は通常、充電状態、放電状態及び停止状態などのフロー電池２０ａの通常動作中、互いに隔離されている。
【００４１】
電解液２２／２６は、セル３６に送られて、電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、または逆反応において、放電可能な電気エネルギーに化学エネルギーを変換する。電気エネルギーは、電極４２／４４と電気的に接続された電気回路４８を介してセル３６と送受される。
【００４２】
電解液プロセスセル２０ｂの容器５８を、１本以上の線６６によってフロー電池２０ａの容器３２／３４の一方または両方と接続することにより、電解液プロセスセルとフロー電池の間で液体電解液２２／２６などの液体レドックス電解液を移送することができる。線６６は、こうした移送を制御するための１つ以上のポンプ及び弁を含んでもよい。あるいは、線６６を排除し、液体レドックス電解液を手動で移送することができる。
【００４３】
動作の際、電解液プロセスセル２０ｂを使用して、フロー電池２０ａに使用するための液体電解液２２／２６を調製または処理することができる。限定されるものではないが、電解液プロセスセル２０ｂを使用することにより、フロー電池２０ａでその後使用するために所望の１つ以上の酸化状態で、上記の方法に従って液体レドックス電解液を最初に調製することができる。電解液プロセスセル２０ｂは、フロー電池２０ａの動作中に緩やかに生じる副反応によって保守プロセスが電解液の平均酸化状態を調節するのに使用することもできる。
【００４４】
図示された例には各特徴の組み合わせを示しているが、本開示の様々な実施形態の利点を実現するために、これらの特徴の全てを組み合わせる必要はない。換言すれば、本開示の実施形態に従って設計されたシステムは、各図のいずれか１つに示された特徴の全てまたは各図に概略的に示された部分の全てを必ずしも含むものではない。更に、ある例示的な実施形態の選択された特徴を他の例示的な実施形態の選択された特徴と組み合わせてもよい。
【００４５】
上記の説明は、本質的に限定するものではなく例示である。開示された例に対する変形及び修正は、本開示の本質を必ずしも逸脱しないことが当業者にとって明らかとなり得る。本開示に付与される法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定することができる。
なお、好ましい、フロー電池に使用するための液体電解液の処理方法について、以下に記載する。
好ましい、フロー電池に使用するための液体電解液の処理方法は、
（ａ）液体レドックス電解液を電気化学セルの第１の半電池に供給し、ガス状還元剤を前記電気化学セルの第２の半電池に供給することと、
（ｂ）前記ガス状還元剤を使用して前記電気化学セル内の前記液体レドックス電解液の少なくとも一部を電気化学的に還元することと
を含む。
好ましくは、前記液体レドックス電解液は最初にバナジウム（ＩＶ）電解液であり、前記液体レドックス電解液の前記還元された部分はバナジウム（ＩＩＩ）電解液である、
好ましくは、前記工程（ｂ）の前記ガス状還元剤は水素含有ガスである。
好ましくは、前記工程（ｂ）は、前記ガス状還元剤として水素を使用して、前記液体レドックス電解液の実質的に全てをバナジウム（ＩＶ）電解液からバナジウム（ＩＩＩ）電解液に電気化学的に還元することを含む。
好ましくは、前記工程（ｂ）は、前記ガス状還元剤を使用して、前記工程（ｂ）の完了時に前記液体レドックス電解液中にイオン種の混合物が存在するように前記液体レドックス電解液一部を電気化学的に還元することを含む。
好ましくは、前記混合物は約等モル量の前記イオン種を有する。
好ましくは、前記方法は、フロー電池の負側に前記混合物の量の約半分を供給し、前記フロー電池の正側に前記混合物の量の残り半分を供給することを更に含む。
好ましくは、前記方法は、前記電気化学セルと直列で水を電解して前記ガス状還元剤として水素（Ｈ2）を供給することを更に含む。
好ましくは、前記方法は、前記工程（ｂ）の間、前記電気化学セルに電流を印加することによって前記電気化学的還元を促進することを更に含む。
また、好ましいフロー電池システムについて、以下に記載する。
好ましいフロー電池システムは、
第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極の間に配置された第１の電解液セパレータとを備えたフロー電池セルと、
前記フロー電池セルの外部の供給／貯蔵システムであって、第１及び第２の各再循環ループ内で前記フロー電池セルの前記各電極と流体連通された第１及び第２の容器を含む前記供給／貯蔵システムと
を含むフロー電池と
前記フロー電池の外部の電解液プロセスセルであって、
第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極の間に配置された第２の電解液セパレータとを備え、前記第２の一対の電極の一方は、少なくともガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されており、前記第２の一対の電極の他方は、前記フロー電池用の液体レドックス電解液を用いたレドックス反応のために構成されている
前記電解液プロセスセルと
を含む。
好ましくは、少なくとも前記ガス状還元剤を用いたレドックス反応のために構成されている前記電極は金属−電極触媒を含み、前記第２の一対の電極の他方は金属−電極触媒を含まない。
好ましくは、前記システムは、前記電解液プロセスセルと直列の電解槽であって、前記電解液プロセスセルに水素を供給するように構成された前記電解槽を更に含む。
好ましくは、前記システムは、再循環ループ内で前記第２の一対の電極の一方と流体連通されている別の容器を含む別の外部供給／貯蔵システムを更に含む。
好ましくは、前記システムは、ガス供給システムであって、前記ガス状還元剤を前記電極の一方に供給するように構成されており、かつ開ループである前記ガス供給システムを更に含む。
【図１】
0006547002.tif 000002
【図２】
0006547002.tif 000003