(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液の流体に親水性を示し、電解液のより速い重量増加量を可能にするフローバッテリー用の電極を提供する。【解決手段】フローバッテリーのための電極１６ａ、１６ｂは、約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間の容積密度と乾燥重量と電解液内に水没後の平衡重量を有する炭化フェルトを備える。炭素フェルトは、乾燥重量の少なくとも２０倍の平衡重量を可能にする処理を受ける。【選択図】図１
0003203665.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有し、乾燥重量と電解液に水没後の平衡重量を有する炭化フェルト
を備えるフローバッテリー用の電極であって、
前記平衡重量は前記乾燥重量の少なくとも２０倍である電極。
【請求項２】
前記平衡重量は前記乾燥重量の少なくとも２１倍である、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記平衡重量は前記乾燥重量の少なくとも２２倍である、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記かさ密度は少なくとも約０．１×１０−６ｇ／ｍ３（約０．１ｇ／ｃｃ）である、請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記炭化フェルトは炭化レーヨン繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項６】
前記炭化フェルトは炭化ＰＡＮ繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項７】
前記炭化フェルトは炭化ピッチ繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項８】
前記炭化フェルトは炭化リグニン繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項９】
作動流体として電解液を有するフローバッテリー用の電極であって、
前記電極は、
約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有する炭化フェルト素材
を備え、
前記炭化フェルト素材は、０．７５ｃｍ厚の部材のとき重力作用で１５秒未満で前記電解液に沈む材質である電極。
【請求項１０】
前記かさ密度は少なくとも約０．１×１０−６ｇ／ｍ３（約０．１ｇ／ｃｃ）である、請求項９に記載の電極。
【請求項１１】
前記かさ密度は少なくとも約０．１５×１０−６ｇ／ｍ３（約０．１５ｇ／ｃｃ）である、請求項９に記載の電極。
【請求項１２】
前記炭化フェルトは炭化レーヨン繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項１３】
前記炭化フェルトは炭化ＰＡＮ繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項１４】
前記炭化フェルトは炭化ピッチ繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項１５】
前記炭化フェルトは炭化リグニン繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【考案の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
フローバッテリーは、電気化学セルを通して電解液が流れる燃料セルの一種である。上記セルは、化学エネルギーを電気に可逆的に変換する。電解液は、一般的にはタンクに貯蔵されバッテリーセルを通してポンプ循環する液体である。充電のためのパワー源が全くなくなったときは、電解液の流体を交換することにより再充電可能となる。
【０００２】
バナジウムレドックスバッテリー（ｖａｎａｄｉｕｍ  ｒｅｄｏｘ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、化学的ポテンシャルエネルギーを蓄積するために異なる酸化状態でのバナジウムイオンを使用する再充電可能なフローバッテリーである。バナジウムレドックスバッテリーは、４つの異なる酸化状態で溶存するバナジウムの性質に基づいて機能する。バナジウムレドックスバッテリー設計の１つの利点は、他のバッテリー技術に共通してみられる悪影響なしに長期間放電をさせることができる大きな貯蔵タンクの使用を通して、非常に大容量とすることができることである。
【０００３】
バナジウムレドックスバッテリーは、プロトン交換膜（ｐｒｏｔｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）で分割された２つの電解液が入ったパワーセルの組立部を一般に含む。双方の電解液はバナジウムベースで、陽極セルの電解液はＶＯ２＋とＶＯ２＋イオンを含み、陰極セルの電解液はＶ３＋とＶ２＋イオンを含む。電解液は、いくつかのプロセスにより用意される。例えば、１つのアプローチは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）に５酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）を電解で溶解するものを含む。派生溶液は典型的には強酸である。
【０００４】
バナジウムフローバッテリー内で、各ハーフセル（Ｈａｌｆ−ｃｅｌｌ）は、大量の電解液がセルを通して循環できるように貯蔵タンクとポンプに接続される。バナジウムバッテリーが充電されるとき、バッテリーの陽極端子から電子が抽出され陽極セル内のＶＯ２＋イオンはＶＯ２＋イオンに変換される。同様に、陰極セルではＶ３＋イオンからＶ２＋への変換が起こる。
【考案の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の１つの態様は、フローバッテリーの電極は、約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有し乾燥重量と電解液に水没後の平衡重量を有する炭化フェルトを含む。平衡重量は乾燥重量の少なくとも２０倍である。
【０００６】
他の態様として、フローバッテリーの電極は、作動流体として電解液を有する。電極は約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有する炭化フェルト素材を含む。炭化フェルト素材は、０．７５ｃｍ厚の部材のとき重力作用で１５秒未満で電解液に沈む材質である。
【０００７】
さらに他の態様として、フローバッテリーの電極の作成方法は、約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有する炭素フェルトを提供することを含む。炭素フェルトは酸溶液にさらされる。さらに炭素フェルトは少なくとも１時間少なくとも３００℃で熱処理される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案に係るフローバッテリーの部分的概略図である。
【図２】本考案に係るマルチセルフローバッテリーの部分的概略図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
図１にシングルセルバナジウムフローバッテリーが示され、全体を通して、符号１０が付されている。各セル１２は対向する電極１６間に位置するプロトン交換膜１４を有する。その膜１４に対しての各電極１６の反対側面にはプレート１８（また双極プレートとしても共通に参照される）がある。第１タンク２０は第１電解液の流体が入っており、第２タンク２２は第２電解液の流体が入っている。第１タンク２０は第１電極１６ａと流体で繋がっており、第２タンク２２は第２電極１６ｂと流体で繋がっている。動作電流を発生させるために、ポンプ２４は電極１６を通してタンク２０／２２から電解液の流体を選択的に吸引する。同様に、バッテリーを「充電する」ためにそこを通して電解液の流体を排出する間、電流がセル１２に供給される。
【００１０】
膜１４はプロトン交換膜である。膜１４は２つの電解液（正と負側を形成する）を分離するが、セルを導電性に維持するためにそこを通してＨ＋の移動を許す。膜１４は、好適には、例えばナフィオン（登録商標）から作られる。
【００１１】
電極１６は、バッテリーからワーキング電荷を発生する電気化学反応が可能な間、電解液の流体が流れるような多孔質素材が一般的である。特に好適な実施形態として、電極１６は多孔質炭素素材である。特に炭素繊維マトリックス（ｍａｔｒｉｘ）やフェルトは、耐化学性と比較的高い電気導電性を与えることからこの利用に特に適合することが示される。繊維は炭化レーヨンベースの繊維が好適である。他の実施形態では、繊維は炭化ＰＡＮベースの繊維である。さらに他の実施形態では、繊維は炭化ピッチ繊維又は他の石油関連製品の炭化繊維に由来するものである。さらにまた、炭化繊維はリグニンのようなセルロース繊維から生成された植物に由来するものがある。
【００１２】
電極１６は、約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）の間のかさ密度を有する。他の実施形態では、電極１６のかさ密度は約０．０６×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．０８×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０６ｇ／ｃｃ〜約０．０８ｇ／ｃｃ）の間である。さらに他の実施形態では、後述する電極の処理は、電極のかさ密度として少なくとも０．０８×１０−６ｇ／ｍ３（０．０８ｇ／ｃｃ）、より好適には少なくとも０．１×１０−６ｇ／ｍ３（０．１ｇ／ｃｃ）、さらに好適には少なくとも０．１５×１０−６ｇ／ｍ３（０．１５ｇ／ｃｃ）であることを許容する。
【００１３】
好適には、プレート１８はグラファイトシート素材で形成される。グラファイトシート製造の一般的方法は、その開示が参照できる米国特許３，４０４，０６１  Ｓｈａｎｅ  ｅｔ  ａｌ.に記述されている。１つの方法において、普通のグラファイトフレークは、挿入溶体（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）にフレークを拡散することにより挿入される。挿入容体は、硝酸、塩素酸カリウム、クロム酸、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリウム、重クロム酸カリウム酸、過塩素酸等この分野でよく知られている酸化又は他の挿入物質を含む。同様に、例えば、濃硝酸とカリウム、クロム酸とリン酸、硫酸と硝酸のような混合物、または、有機強酸、例えばトリフルオロ酢酸とその有機酸に溶解する強酸化物質の混合物でもよい。
【００１４】
上述のように処理されたグラファイトの粒子は、「挿入されたグラファイト粒子」（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ｇｒａｐｈｉｔｅ）と呼ばれることもある。例えば約７００℃から１０００℃さらに高温度の高温にさらすと、挿入されたグラファイト粒子は、ｃ方向（ｃ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）即ち構成グラファイト粒子の結晶平面に垂直な方向に蛇腹状の構成で原密度の約８０〜１０００倍程度に膨張する。膨張された即ち展開されたグラファイト粒子は外観上蠕虫状であり、このため一般にワーム（ｗｏｒｍｓ；虫）と呼ばれることもある。ワームは、元のグラファイトフレークと異なり、様々な形状に形成、切取りできる柔軟性シート内に互いに圧縮される。
【００１５】
グラファイトシートは密着性（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）で、適度な取扱い強度で、例えば、約０．０７５ｍｍ〜３．７５ｍｍの厚さ、より好適には約０．２〜約１．５ｍｍの間、さらに好適には約０．４ｍｍ〜約１．０ｍｍの間の厚さに適切に圧縮される。双極プレートに使用するためのグラファイトシートは、好適には１×１０−６立方メートル当たり約１．０〜２．０ｇの密度を有し、より好適には１×１０−６立方メートル当たり約１．５〜２．０ｇの間の密度を有する。さらなる実施形態において、グラファイトシートは、好適には１×１０−６立方メートル当たり約１．５ｇより大きい密度を有し、より好適には１×１０−６立方メートル当たり約１．８ｇより大きい密度を有する。
【００１６】
グラファイトシートは、好適にはレジンと吸収レジンで処理され、硬化後に、耐湿性と取扱い強度、即ち柔軟性グラファイトシートの剛性を強化する。適切なレジンシステムは、例えばエポキシ又はポリイミドベースのものである。適切なレジン成分は重量比約５〜５０％の間が望ましい、より望ましくは、重量比約１０〜約４０％の間である。本実施形態や他の実施形態において、レジン成分は重量比約６０％までである。レジンの密度は、そのレジンにもよるが、１．０×１０−６ｇ／ｍ３〜１．５×１０−６ｇ／ｍ３（１．０ｇ／ｃｃ〜１．５ｇ／ｃｃ）の間である。レジン含浸後のグラファイトシートの密度は約１．５×１０−６ｇ／ｍ３〜約２×１０−６ｇ／ｍ３（約１．５ｇ／ｃｃ〜約２ｇ／ｃｃ）の間である。さらに他の実施形態では、レジン含浸後のグラファイトシートは、約１．６×１０−６ｇ／ｍ３〜約１．８×１０−６ｇ／ｍ３（約１．６ｇ／ｃｃ〜約１．８ｇ／ｃｃ）の間である。
【００１７】
図２を参照すると、マルチセル  バナジウムレドックスバッテリーが図示され、全体を通して、符号１００が付されている。そして同じ数字は同じ要素を示している。マルチセルバッテリーは、複数のセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃが積層配列で配置されている以外は、単一セルの変形として実質的には同様に機能する。このようにバッテリー１００の稼働を通して発生した電流は、セル１２により連続して生成され、より高出力の利用を可能とする。
【００１８】
使用時、電極１６を通して電解液の流体が流れるので、電極１６にわたり電気ポテンシャルが発生する。電極１６は、動作回路に動作可能なように電気的に接続される。実際には、電極１６に発生する電流は電極インターフェース２６で隣接するプレート１８に流出する。好適には、電極１６とプレート１８の対向する主表面は実質的に同じサイズと輪郭である。他の実施他形態において、プレート１８の、好適には少なくとも７０％、より好適には８０％、さらに好適には少なくとも９５％の表面領域の部分が電極１６の表面に対応する。プレート１８は、直接に、(図示せぬ)セルの重なりの端部の電流コレクタを通して動作回路に、又は積層されたマルチセルバッテリーの場合には他の電極に、順に電気的に接続される。
【００１９】
電極インターフェース２６での電気接触抵抗を減らすことができれば、好適には性能は改良される。実際、接触抵抗の減少は、インターフェース２６を横切る電圧ロスの低下へと導く。さらに、より高いバッテリーパワー出力へと導く。好適には、プレート１８は普通シート状又は板状であり、さらに対向する主表面を有する。好適には、プレート１８の主表面の少なくとも１つはインターフェースでの電気抵抗を減少させる表面処理がされている。このように処理された表面は電極１６に隣接し接触して電極インターフェース２６を形成する。他の実施形態では、プレート１８の両主表面は表面処理を含むものである。
【００２０】
本発明の１つの観点によれば、表面処理されたプレート１８は以下の方法に基づいて作られる。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトシートは、上述のように作られる。その後、表面処理が電極１６に接続するプレート１８の表面に施される。表面処理は、望ましくは接触表面の領域を増加させ、結果的にインターフェース２６におけるインターフェース表面エネルギーを削減する。好適には表面処理は粗面化処理を含む。粗面化処理の例として、低パワーサンドブラスティング、研磨紙処理、落下砂ブラシ、ケミカルエッチング等が含まれる。
【００２１】
この開示の目的のため、表面粗さ測定（平均最大高さと算出平均粗さ）は、５．６９ｍｍ（０．２２４インチ(ｉｎ)）のトラバース検出距離を有するマール(登録商標)  メータ（Ｍａｈｒ  Ｍｅｔｅｒ）を使って測定される。１つの実施形態において、表面処理は、レジン含浸されたグラファイトシートの表面粗さをさらに大きくする。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレート１８は、表面処理前では、約０．１３μｍ〜約１．２７μｍ（約５マイクロインチ〜約５０マイクロインチ）間、より好適には約０．３８μｍ〜約１．０２μｍ（約１５マイクロインチ〜約４０マイクロインチ）間、さらに好適には約０．５１μｍ〜約０．８９μｍ（約２０マイクロインチ〜約３５マイクロインチ）間に算術平均粗さが示される。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理前では、２．５４μｍ（１００マイクロインチ）未満、より好適には約１．２７μｍ（約５０マイクロインチ）未満、さらに好適には約０．７７μｍ（約３０マイクロインチ）未満に算術平均粗さが示される。
【００２２】
さらに、レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理前では、約２．５４μｍ〜約５．０８μｍ（約１００マイクロインチ〜約２００マイクロインチ）間、より好適には約３．０５μｍ〜約４．５７μｍ（約１２０マイクロインチ〜約１８０マイクロインチ）間、さらに好適には約３．３０μｍ〜約４．３２μｍ（約１３０マイクロインチ〜約１７０マイクロインチ）間に平均最大高さが示される。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理前では、５．０８μｍ（２００マイクロインチ）未満、より好適には約４．５７μｍ（約１８０マイクロインチ）未満、さらに好適には約４．３２μｍ（約１７０マイクロインチ）未満に平均最大高さが示される。
【００２３】
レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理後では、約２．５４μｍ〜約１２．７μｍ（約１００マイクロインチ〜約５００マイクロインチ）間、より好適には約５．０８μｍ〜約１０．１６μｍ（約２００マイクロインチ〜約４００マイクロインチ）間、さらに好適には約６．３５μｍ〜約８．８９μｍ（約２５０マイクロインチ〜約３５０マイクロインチ）間に算術平均粗さが示される。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理後では、２．５４μｍ（１００マイクロインチ）より大きい、より好適には約５．０８μｍ（約２００マイクロインチ）より大きい、さらに好適には約７．６２μｍ（約３００マイクロインチ）より大きい算術平均粗さが示される。
【００２４】
さらに、レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理後では、約２５．４μｍ〜約６３．５μｍ（約１０００マイクロインチ〜約２５００マイクロインチ）間、より好適には約３０．４８μｍ〜約５０．８μｍ（約１２００マイクロインチ〜約２０００マイクロインチ）間、さらに好適には約３３．０２μｍ〜約４３．１８μｍ（約１３００マイクロインチ〜約１７００マイクロインチ）間に平均最大高さが示される。レジン含浸され、圧縮され、延伸された普通のグラファイトプレートは、表面処理後では、２５．４μｍ（１０００マイクロインチ）より大きい、より好適には約３１．７５μｍ（約１２５０マイクロインチ）より大きい、さらに好適には約３８．１（約１５００マイクロインチ）より大きい平均最大高さが示される。
【００２５】
好適には、表面処理前後の算術的平均粗さの比率（処理後の粗さ／処理前の粗さ）は少なくとも３以上が望ましく、より望ましくは少なくとも５、さらに望ましくは少なくとも１０である。同様に、表面処理前後の平均最大高さの比率（処理後の平均最大高さ／処理前の平均最大高さ）は少なくとも３以上が望ましく、より望ましくは少なくとも５、さらに望ましくは少なくとも１０である。
【００２６】
好適には、電極１６は、疎水性特性（電解液に関連する）を減少させる処理を受け、その結果、未処理電極と比べてより親水性を相対的に有する電極となる。上述したように、電極１６は炭素繊維フェルトである。その処理は、酸性溶液に炭素繊維電極をさらすことを含む。１つの実施形態において、酸は有機酸であり、より好適にはカルボン酸、さらに好適には、例えばシュウ酸のようなブレンステッド・ローリー酸である。他の実施形態では、酸は、例えば硫酸のような金属酸である。酸性溶液は約１．０〜５．０の間のｐＨをもつ。さらに他の実施形態では、酸は有機酸と金属酸の複合である。
【００２７】
有機酸は通常水に溶けにくく、約２〜約１０％との間となる。他の実施形態では、有機酸の濃度は約２〜約５％の間の濃度となる。さらに他の実施形態では、有機酸の濃度は約１５％未満である。金属酸の酸性溶液は通常高く、５０％より高く、より好適には７５％より高く、さらに好適には約９０％より高い。室温で、高濃度の金属酸（９０％より高い濃度）の酸浴槽内での滞留時間は約６０分より少なく、より好適には約３０分より少なく、さらに好適には約１５分より少ない。室温で、低濃度の有機酸（１０％より低い濃度）の酸浴槽内での滞留時間は約３時間より多く、より好適には約４時間より多く、さらに好適には約５時間より多い。室温で、低濃度の有機酸（１０％より低い濃度）の酸浴槽内での滞留時間は約４〜約８時間の間である。他の実施例で、低濃度の有機酸（１０％より低い濃度）の酸浴槽内での滞留時間は約５〜約７時間の間である。
【００２８】
さらに好適には、電極１６は、酸処理前に又は酸処理後にあるいは酸処理前後の双方において熱処理をされる。熱処理は、電極１６を空気中で約２５０℃〜約６００℃の間で加熱することを含む。他の実施形態では、熱処理は約３００℃〜約５００℃の間でされる。他の実施形態では、熱処理は約３５０℃〜約４５０℃の間でされる。さらに他の実施形態では、熱処理は少なくとも３００℃でされる。他の実施形態では、熱処理は少なくとも４００℃でされる。好適には、熱処理は、少なくとも１時間、より好適には少なくとも３時間、さらに好適には５時間、最高温度を維持する。
【００２９】
熱処理と結合した酸処理は炭素フェルト電極１６の親水性特性を著しく増加する。これは同様に、寄生ポンピングエネルギーロスを最小にするようにフローバッテリー内の電極の横断圧力の低下を減らす。さらに、処理された電極は、電極内のガス発生（即ち水素放出）を減らすことができるように、より容易に電解液の流体を吸収する。これは性能をさらに改良する。１つの実施形態において、電極１６の平衡重量の増加量（ピックアップ：ｐｉｃｋｕｐ）（後述する）は、未処理電極と比較して少なくとも１０％増加する。他の実施形態では、重量増加量は、未処理電極と比較して少なくとも２０％増加する。さらに他の実施形態では、重量増加量は、未処理電極と比較して少なくとも３０％に改良される。電極の重量増加量は、電解液溶液内に０．７５ｃｍ厚の電極素材を水没させて、定期的にそのサンプルを取り出し、その重さを量ることにより測定される。水没したときのサンプルは３７３，６３４８Ｐａ（１．５インチ水柱圧）であった。本実施形態又は他の実施形態において、処理済み電極の平衡後の電極重量は元の電極重量の少なくとも２０倍、より好適には少なくとも２１倍、もっと好適には少なくとも２２倍、さらには少なくとも２５倍である。
【００３０】
他の観点から、処理済電極の湿潤性は。電界液の溶液に自重で完全に水没するときのスピードによって特徴づけられる。好適には、電極は１分未満で、より好適には３０秒未満で、さらに好適には１５秒未満で完全に水没する。
実施例１
【００３１】
約０．６×１０ｍ−３（約０．６ｇ／ｃｃ）のかさ密度を有する厚さ０．７５ｃｍの炭化レーヨンフェルトの湿潤性（重量増加量等で特徴づけられる）を比較するためのデータが収集された。電極素材は５％のシュウ酸溶液に６時間沈められ、次に空気中で乾燥と４００℃で５時間の熱処理が施された。
【００３２】
第１の実験は時間の関数としての平衡重量増加量を比較した。電解液は、残余は水である２．５モルのＨ２ＳＯ４に１．６８モルのＶ４＋が加えられた。処理済サンプルは、０．５，５，１０，２０秒で重量測定された。重量は１０秒で安定し、０．５秒で全重量増加量の９５％に達した。重量増加量（即ち最終重量マイナス乾燥重量）は元の重量０．３１ｇに対して６．５２ｇとなった。未処理サンプルは、０．５、１０、２０、６０、１２０、２４０、３６０秒で重量測定された。未処理電極の重量は、１２０秒のとき５．２３ｇの重量増加量で安定した。したがって、処理済サンプルの平衡時の重量増加量は、未処理サンプルよりも約２０％多い。さらに平衡状態には１２倍速く到達した。
【００３３】
第２の実験では、処理済みと未処理の電極の湿潤性が電界液の溶液に自重で完全に水没するときのスピードによって特徴づけられた。処理済サンプルは１０秒で完全に水没した。未処理サンプルは４８時間重量増加量０で液面に浮かんでいた。
【００３４】
以上のように、処理済電極は、電解液の流体に親水性を示し、電解液のより速い重量増加量を可能にする。未処理のフェルトは疎水性を示し、電解液の重量増加量はゆっくりしている。本開示はバナジウムレドックスバッテリーに焦点を合わせているけれども、上述の改良された電極はフローバッテリーの他のタイプで利用されることを理解されたい。
【００３５】
以上の記述は、この分野の技術を有する者が本発明を実施できること可能にすることを意図したものである。本記載の知識により技術を有する者に明らかになる可能な変形と変更のすべてを詳述する意図を有するものではない。また一方で、以下のクレームにより規定される発明の観点には、そのような変更や変形すべてが含まれることを意図したものである。文脈上で特に反対を示さない限り、クレームは任意の配置や順序において本発明の目的を達成するのに有効であるように、表示された要素やステップをカバーすることを意図されている。
【図１】
0003203665.tif 000003
【図２】
0003203665.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月13日(2015.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有し、乾燥重量と電解液に水没後の平衡重量を有する炭化フェルト
を備えるフローバッテリー用の電極であって、
前記平衡重量は前記乾燥重量の少なくとも２０倍である電極。
【請求項２】
前記炭化フェルトは炭化リグニン繊維素材である、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
作動流体として電解液を有するフローバッテリー用の電極であって、
前記電極は、
約０．０５×１０−６ｇ／ｍ３〜約０．２×１０−６ｇ／ｍ３（約０．０５ｇ／ｃｃ〜約０．２ｇ／ｃｃ）間のかさ密度を有する炭化フェルト素材
を備え、
前記炭化フェルト素材は、０．７５ｃｍ厚の部材のとき重力作用で１５秒未満で前記電解液に沈む材質である電極。