(57)【要約】【課題】瞬低用途や非常用途だけでなく、負荷平準化に用いても、シャント電流によるロスを低減し、かつエネルギー効率をより増大することができるレドックスフロー電池を提供する。【解決手段】セルフレーム１と電極とを重ねたセル構造を有するレドックスフロー電池である。セルフレーム１は、電極上面よりも上方に配置される給液用マニホールド２及び排液用マニホールド３と、給液用マニホールド２から電極に至る給液用スリット４及び電極から排液用マニホールド３に至る排液用スリット５とを具える。電極の縦方向の長さＨと横方向の長さＬとの比Ｈ／Ｌが０．１以上０．５以下であり、給液用スリット４の断面積Ｓ１と排液用スリット５の断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２が２以上３以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフレームと電極とを重ねたセル構造を有するレドックスフロー電池であって、
前記セルフレームは、電極上面よりも上方に配置される給液用マニホールド及び排液用マニホールドと、給液用マニホールドから電極に至る給液用スリット及び電極から排液用マニホールドに至る排液用スリットとを具え、
前記電極の縦方向の長さＨと横方向の長さＬとの比Ｈ／Ｌが０．１以上０．５以下であり、
前記給液用スリットの断面積Ｓ１と排液用スリットの断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２が２以上３以下であることを特徴とするレドックスフロー電池。
【請求項２】
更に、セルフレームは、電極上面及び下面に沿って形成され、電解液を横方向に整流させる溝を具え、
前記溝の縦方向の長さｈと電極の縦方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．０２以上０．０７以下であることを特徴とする請求項１に記載のレドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レドックスフロー電池に関するものである。特に、瞬低用途や非常用途だけでなく、負荷平準化に用いても、シャント電流（自己放電）によるロスを低減し、かつエネルギー効率をより増大することができるレドックスフロー電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レドックスフロー電池は、従来、負荷平準化や瞬低対策などとして利用されている。図３はレドックスフロー電池の動作原理を示す説明図である。この電池は、イオン交換膜からなる隔膜１０３で正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂとに分離されたセル１００を具える。正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂの各々には正極電極１０４と負極電極１０５とを内蔵している。正極セル１００Ａには正極電解液を供給・排出するための正極用タンク１０１が導管１０６、１０７を介して接続されている。負極セル１００Ｂにも負極電解液を導入・排出する負極用タンク１０２が同様に導管１０９、１１０を介して接続されている。各電解液にはバナジウムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、ポンプ１０８、１１１で循環させ、正負極電極１０４、１０５におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。例えば、バナジウムイオンを含む電解液を用いた場合、セル内で充放電時に生じる反応は次のとおりである。
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【０００３】
図４は、上記電池に用いるセルスタックの概略構成図である。通常、上記電池には、複数のセルを積層してサブセルスタック２０１と呼ばれる積層体を形成し、このサブセルスタック２０１を複数積層させたセルスタック２００と呼ばれる構成が利用される。各セルは、隔膜１０３の両側にカーボンフェルト製の正極電極１０４及び負極電極１０５を具える。そして、正極電極１０４及び負極電極１０５の各々の外側には、セルフレーム１２０が配置される。セルフレーム１２０は、プラスチックカーボン製の双極板１２１と、その外周に形成されるフレーム枠１２２とを具える。フレーム枠１２２には、電極１０４、１０５に電解液を供給する給液用マニホールド１２３と、電極１０４、１０５からの電解液を外部に排出する排液用マニホールド１２４とが複数形成されている。給液用マニホールド１２３は、電極１０４、１０５の下方に、排液用マニホールド１２４は、電極１０４、１０５の上方に通常設けられている。図４に示すセルフレーム１２０では、電極１０４、１０５の下方に４つ、電極１０４、１０５の上方に４つの合計８つのマニホールドが設けられ、同下方の２つが正極電解液の給液用マニホールド１２３Ａ、残り２つが負極電解液の給液用マニホールド１２３Ｂ、同上方の２つが正極電解液の排液用マニホールド１２４Ａ、残り２つが負極電解液の排液用マニホールド１２４Ｂとなっている。これらマニホールド１２３、１２４は、多数のセルを積層することで電解液の流路を構成し、図３における導管１０６、１０７、１０９、１１０へと接続される。また、フレーム枠１２２には、給液用マニホードル１２３から双極板１２１に配置された電極１０４、１０５までの間、及び同電極１０４、１０５から排液用マニホールドまでの間に電解液を流通する給液用スリット１２５Ａ、１２５Ｂ及び排液用スリット１２６Ａ、１２６Ｂがそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記マニホールド１２３、１２４は、多数のセルを積層することで電解液の流路を構成し、サブセルスタック２０１の両側に配置される給排板２０２を介して図３における導管１０６、１０７、１０９、１１０へと接続される。給排板２０２は、電解液を供給する給液口２０３及び電解液を排出する排液口２０４を具える。また、図４では、図示していないが、セルスタック２００の両側には、中央部に双極板が配置されると共に、出力端子を突出させた銅製のプレートが配置され、この出力端子を介して電極を負荷側に供給する。
【０００５】
このようなレドックスフロー電池として、例えば、特許文献１に記載のものがある。このレドックスフロー電池は、電圧効力及び電力効率を高くするべく、電極の形状を規定している。また、瞬低用、非常用のレドックスフロー電池として、待機中にセル内の自己放電を抑制するべく、給液用マニホールド及び排液用マニホールドを電極の上方に設けたレドックスフロー電池がある（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１２２６０号公報（特許請求の範囲、図１参照）
【特許文献２】
特開２００２−１７５８２２号公報（特許請求の範囲、図１参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、瞬低対策、非常用途だけでなく、負荷平準化に用いた場合であってもポンプの圧力損失（ポンプ圧損）が小さく、エネルギー効率をより向上させることが求められている。
【０００８】
瞬低対策、非常用のレドックスフロー電池では、通常、充放電中、電解液を循環させるポンプを作動させ、待機中、同ポンプを停止する。待機中のレドックスフロー電池は、一般に、セル内に残留する電解液にて充放電が可能な状態、即ち、電解液を循環させた充放電操作を行わないが非常時などで稼動できる状態にある。また、瞬低用、非常用のレドックスフロー電池は、通常、待機中における稼動（充放電）頻度が数秒〜数時間／年程度である。特許文献２に記載されるレドックスフロー電池では、この瞬低用途、非常用途を前提としており、給液用マニホールド及び排液用マニホールドを双極板よりも高い、即ち、電極上面の上方に設けることで、待機中、充電状態でポンプを停止しても、上記マニホールドに電解液がほとんど残留しないため、マニホールドを介して発生するシャント電流によるロスを効果的に抑制することができる。しかし、特許文献２に記載される電池を負荷平準化に用いると、給液用スリットが比較的長いことで、セル圧損、特にスリット部分での圧損が大きくなり易く、ポンプ電力によるロスが大きくなるため、エネルギー効率の更なる向上が難しい。
【０００９】
また、特許文献１に記載されるレドックスフロー電池では、エネルギー効率の向上を図るべく、電極の縦横比が規定されている。しかし、本発明者らが検討した結果、エネルギー効率の更なる向上には、電極の形状だけでなく、給液用スリット及び排液用スリットの形状をも考慮する必要があるとの知見を得た。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、瞬低用途や非常用途だけでなく、負荷平準化に用いてもエネルギー効率をより向上することができるレドックスフロー電池を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、給液用マニホールド及び排液用マニホールドの配置位置、及び電極の形状、給液用スリット及び排液用スリットの形状を規定することで、上記目的を達成する。
【００１２】
即ち、本発明は、セルフレームと電極とを重ねたセル構造を有するレドックスフロー電池であり、以下を特徴とする。
セルフレームは、電極上面よりも上方に配置される給液用マニホールド及び排液用マニホールドと、給液用マニホールドから電極に至る給液用スリット及び電極から排液用マニホールドに至る排液用スリットとを具える。
電極の縦方向の長さＨと横方向の長さＬとの比Ｈ／Ｌが０．１以上０．５以下である。
給液用スリットの断面積と排液用スリットの断面積の比が２以上３以下である。
【００１３】
瞬低用途や非常用途のレドックスフロー電池に比較して、負荷平準用途のレドックスフロー電池では、例えば、毎日夜間９時間充電し、昼間８時間放電するといった稼動を目的としている。そのため、ポンプを用いて稼動を行っている際、即ち、電解液循環の際の充放電エネルギー効率が重視され、通常、８０％以上の効率が望まれ、この効率を実現するべく、電池の電力効率は、８５％以上であることが求められる。エネルギー効率を向上するためには、シャント電流による損失（ロス）を小さくすること、及びポンプ電力による損失（ロス）を小さくする必要がある。セルからマニホールドを介して生じるシャント電流によるロスを小さくするには、電極とマニホールドとを繋いで電解液の流路となるスリット部分における電気抵抗を大きくすればよい。スリット部分における電気抵抗を大きくするには、スリットの距離を長くし、かつ断面積を小さくする必要がある。一方、ポンプ電力によるロスを小さくするには、スリット部分における圧損を小さくすればよい。スリット部分における圧損を小さくするには、スリットの距離を短くし、かつ断面積を大きくする必要がある。即ち、シャント電流によるロスの低減を図るための対策と、ポンプ電力によるロスの低減を図るための対策とは、トレードオフの関係にある。
【００１４】
ここで、特許文献２に記載されるレドックスフロー電池では、電極中の下面側から上面側に向かって電解液を流通させるべく、給液用マニホールドから電極に至る給液用スリットをＪ字状に設けている。即ち、電極上面の上方に設けた給液用マニホールドから下方に向かって延び、電極の下面付近で横方向（水平方向）に曲がり、更に上方に向かって曲がった形状である。この形状により特許文献２に記載されるレドックスフロー電池の給液用スリットは、図４に示す従来のレドックスフロー電池の給液用スリットよりも長いため、スリット部分における電気抵抗をある程度大きくすることができる。しかし、逆に給液用スリットが長いことで、ポンプ電力によるロスが大きくなる。また、スリットの断面積についても何ら考慮していない。従って、特許文献２に記載されるレドックスフロー電池を負荷平準化に用いる場合、エネルギー効率の更なる向上が実現しにくい。
【００１５】
一方、特許文献１に記載されるレドックスフロー電池では、スリットの断面積について考慮されておらず、やはりエネルギー効率の更なる向上が望みにくい。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づき、電極の縦横比に加えて、スリットの断面積比を規定するものである。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１７】
本発明レドックスフロー電池は、セルフレームと電極とを重ねたセル構造とする。基本的構成は、図３に示す従来と同様としてもよい。セルフレームは、例えば、プラスチックカーボンなどからなる双極板と、その外周に形成される塩化ビニルなどからなるフレーム枠とを具える構造のものが挙げられる。
【００１８】
電極は、例えば、カーボンフェルトなどからなるものが挙げられ、上記双極板の両面にそれぞれ配置され、一方を正極電極、他方を負極電極とする。そして、本発明では、形状のうち、特に、電極の縦方向の長さと横方向の長さの比（縦横比）を規定する。具体的には、電極の縦方向の長さＨと、横方向の長さＬとの比Ｈ／Ｌを０．１以上０．５以下とする。特に、同比Ｈ／Ｌが０．２以上０．４以下であることが好ましい。電極の縦方向の長さＨとは、本発明レドックスフロー電池を配置した際において垂直方向の長さ、即ち、上下方向の長さとし、電極の横方向の長さＬとは、同水平方向の長さ、即ち、左右方向の長さとする。
【００１９】
本発明においてセルフレームには、電解液を電極に供給する給液用マニホールド、及び電極から電解液を外部に排出する排液用マニホールドを具える。特に、これらのマニホールドは、瞬低用途や非常用途の場合、ポンプを停止する待機中にマニホールドを介したシャント電流によるロスを低減するべく、待機中、マニホールドに電解液が残存しにくいように、電極上面よりも上方に配置する。具体的には、上記セルフレームのフレーム枠の一辺に並べて上記両マニホールドを形成し、これらマニホールドが形成されている側をレドックスフロー電池の上方とするとよい。給液用マニホールド及び排液用マニホールドは、いずれも単数でもよいし、複数でもよい。
【００２０】
セルフレームの双極板に配置された電極から上記各マニホールドに至るまでの間には、電解液の流路となるスリットを設ける。具体的には、上記セルフレームのフレーム枠に形成された給液用マニホールドからセルフレームに配置された電極に至るまでの間に給液用スリットを、セルフレームに配置された電極からフレーム枠に形成された排液用マニホールドに至るまでの間に排液用スリットを形成する。ここで、電極への電解液の供給が十分に行われるように、電解液は、電極の下面側から上面側に向かって供給されることが好ましい。従って、給液用スリットは、給液用マニホールドと、セルフレームの双極板に配置された電極の上面側とを結ぶのではなく、同電極の下面側とを結ぶように形成されることが好ましい。より具体的な形状としては、給液用マニホールドから電極に向かったＪ字状が挙げられる。排液用スリットに対しては、排液用マニホールドとセルフレームの双極板に配置された電極の上面側とを結ぶ直線状やＬ字状が挙げられる。このような形状のスリットを具えることで、待機中などでポンプを停止した際、電解液は、自重により、各マニホールドから各スリットを介してこれらマニホールドの下方に配置される電極側に向かい、これらマニホールドに電解液が残存することを防止する。給液用マニホールド及び排液用マニホールドに対して設けるスリット数は、それぞれ単数でもよいし複数でもよい。
【００２１】
なお、電極上面とは、本発明レドックスフロー電池を組み立てて設置した際、電極において双極板との接触面と直交する面で上方側の面、電極下面とは、同下方側の面とする。例えば、図４に示すレドックスフロー電池の場合、正極電極１０４及び負極電極１０５において、双極板１２１との接触面（図３では、×印が付してある面及びこの面との対向する面）に直交する面で上方の面Ａが電極上面であり、同下方の面Ｂが電極下面である。
【００２２】
そして、本発明では、上記スリットの形状のうち、特に、給液用マニホールドと排液用マニホールドの断面積比を規定する。具体的には、給液用スリットの断面積Ｓ１と排液用スリットの断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２を２以上３以下とする。特に、同比Ｓ１／Ｓ２が２．２以上２．８以下であることが好ましい。なお、給液用スリット、排液用スリットを複数設ける場合、上記断面積Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ複数の断面積の総和とする。
【００２３】
本発明において上記電極の長さの比Ｈ／Ｌを０．１以上０．５以下とするのは、以下の理由による。即ち、上記スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が２以上３以下であっても、Ｈ／Ｌが０．１未満（Ｈ／Ｌ＜０．１）では、電極の縦方向の長さが小さくなることで、給液用スリットの縦方向の長さを小さくすることができる。従って、スリット部分における圧損を小さくでき、ポンプ電力によるロスを小さくできるが、過度に電極の横方向の長さが大きくなることで、電極中の電解液の流れ分布が不均一となり易く、電池性能が低下する。また、上記スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が２以上３以下であっても、Ｈ／Ｌが０．５超（Ｈ／Ｌ＞０．５）では、電極中の電解液の流れ分布が均一になり易く電池性能は良好であるが、電極の縦方向の長さが大きくなることで、給液用スリットの縦方向の長さも大きくなるため、スリット部分における圧損が大きくなり、ポンプ電力によるロスが大きくなる。
【００２４】
一方、本発明において上記スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２を２以上３以下とするのは、以下の理由による。即ち、上記電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．１以上０．５以下であっても、Ｓ１／Ｓ２が２未満（Ｓ１／Ｓ２＜２）では、給液用スリットの断面積が小さくなることで、シャント電流によるロスが小さく電池性能は良好であるが、スリット部分における圧損が極めて大きくなる。また、上記電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．１以上０．５以下であっても、Ｓ１／Ｓ２が３超（Ｓ１／Ｓ２＞３）では、給液用スリットの断面積が大きくなることで、スリット部分における圧損は小さくなるが、シャント電流によるロスが大きくなり電池性能が低下する。
【００２５】
更に、上記セルフレームには、電極の縦方向に電解液が均一に流れ易いように溝を形成することが好ましい。この溝は、セルフレームに配置した電極上面及び下面に沿って上記フレーム枠に形成するとよい。このような溝を設けることで、電解液を溝の横方向に整流し、電極内の流れ分布を均一にすることも可能である。そして、電池性能及びエネルギー効率を向上させるには、この溝の縦方向の長さｈと電極の縦方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．０２以上０．０７以下であることが好ましい。特に、０．０４以上０．０６以下が好ましい。この溝と電極の比ｈ／Ｈが０．０２未満（ｈ／Ｈ＜０．０２）では、溝が小さすぎて、溝による電解液の整流の効果が得られにくく、また、電極中の電解液の均一な分散が不十分になり易い。また、溝と電極の比ｈ／Ｈが０．０７超（ｈ／Ｈ＞０．０７）では、溝による電解液の整流の効果が飽和すると共に、溝の増大に伴って給液用スリットの縦方向の長さが２ｈ分長くなって、スリット部分の圧損が増大し易い。加えて、フレーム枠の大きさを一定にして溝を大きくし過ぎると、電極の面積が低下し易い。
【００２６】
このような本発明レドックスフロー電池は、瞬低用途、非常用途はもちろんのこと、負荷平準用途に適する。瞬低用途、非常用途と負荷平準用途とを併用してもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明レドックスフロー電池に具えるセルフレームの概略図である。セルフレーム１は、プラスチックカーボン製の双極板７と、その外周に形成されるフレーム枠８とを具える。双極板７の両面には、電極（図示せず）が配置される。本発明では、この双極板７に配置される電極の形状を規定する。具体的には、電極の縦方向（図１では垂直方向）の長さＨと、横方向（図１では水平方向）の長さＬとの比Ｈ／Ｌを０．１〜０．５とする。本例では、縦方向の長さＨを２０ｃｍ、横方向の長さＬを８０ｃｍとし、比Ｈ／Ｌを２０／８０＝０．２５とした。また、電極は、炭素繊維製のものを用いた。
【００２８】
フレーム枠８には、電極に電解液を供給する給液用マニホールド２、同電極から電解液を外部に排出する排液用マニホールド３とが形成されている。これらマニホールド２及び３は、共に双極板７の両面に配置される電極上面よりも上方（図１においてフレーム枠８の上方）に形成する。本例において各マニホールド２、３は、それぞれ１個ずつ設けたが、複数個でもよい。なお、本例においてフレーム枠は、塩化ビニルにて形成した。
【００２９】
また、フレーム枠８には、給液用マニホールド２から電極に電解液を供給するための供給路として、給液用マニホールド２から電極に向かって給液用スリット４が、電極から電解液を外部に排出するための排出路として、電極から排液用マニホールド３に向かって排液用スリット５とが形成されている。給液用スリット４は、電極の下面側から上面側に向かって電解液を供給するために、電極の上面側に接するではなく、電極の下面側に接する形状である。本例では、給液用マニホールド２から下方に向かって電極の縦方向の長さ程度に延び、そこから横方向に曲がり、更に上方に向かって、電極の下面と接する溝６ｂ（後述）に接するまで延びるＪ字状である。排液用スリット５は、電極の上面側に接する形状であり、本例では、電極の上面と接する溝６ａ（後述）から更に上方に向かって延び、そこから横方向に曲がったＬ字状である。本例において、各スリット４、５は、それぞれ１本ずつ設けたが、複数本でもよい。
【００３０】
そして、本発明では、給液用スリット４の断面積Ｓ１と排液用スリット５の断面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２を２〜３に規定する。本例では、給液用スリット４の断面積Ｓ１を０．１７ｃｍ２、排液用スリット５の断面積Ｓ２とし０．０７ｃｍ２、比Ｓ１／Ｓ２を０．１７／０．０７≒２．４とした。
【００３１】
更に、フレーム枠８には、電極上面及び下面に沿って、電極の縦方向に電解液を均一に流れ易くさせるための溝６ａ、６ｂを設けている。本例では、図１に示すように電極上面に接するように横方向に連続する溝６ａと、電極下面に接するように横方向に連続する溝６ｂとを設けた。図１では、省略しているが、溝６ａ、６ｂには、電解液を整流させ易いように複数の通路を設けている。また、本例では、各溝６ａ、６ｂの縦方向の長さｈを共に１．０ｃｍとし、溝６ａ、６ｂの縦方向の長さｈと電極の縦方向の長さＨの比ｈ／Ｈを０．０５とした。
【００３２】
このようなセルフレームと電極とを重ねたセル構造を有するレドックスフロー電池を作製し、以下の充放電条件で充放電を行い、ポンプ圧損（ポンプ動力によるロス）、電力効率を評価した。試験に用いたレドックスフロー電池は、図１に示す形状のセルフレームを用いた。このセルフレームと電極とを重ねたセルを１８セル積層してサブセルスタックを作製した。サブセルスタックの両側には、図２に示す給排板１０、及び出力端子を具えるプレートを配置した。このサブセルスタックを２直列して、図４に示すようなセルスタック（合計３６セル直列）を構成した。
【００３３】
給排板１０は、図２に示すように給液用マニホールド２’及び排液用マニホールド３’を具えると共に、図３に示す導管１０６又は導管１０９に接続されて給液用マニホールド２’に電解液を供給する供給管１１、及び図３に示す導管１０７又は導管１１０に接続されて排液用マニホールド３’から電解液を排出する排出管１２を内蔵する塩化ビニル製の板状体である。
【００３４】
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【００３５】
また、電極面積が同等、又は同程度の大きさのレドックスフロー電池を上記レドックスフロー電池（表１では試料Ｎｏ．１）と同様に別途作製し（表１では試料Ｎｏ．２〜１１）、同様の条件で充放電を行って、同様にポンプ圧損、電力効率を評価した。その結果を表１に示す。また、各レドックスフロー電池において、電極の縦方向の長さＨ（ｃｍ）、電極の横方向の長さＬ（ｃｍ）、電極の長さの比Ｈ／Ｌ、給液用スリットの断面積Ｓ１（ｃｍ２）、排液用スリットの断面積Ｓ２（ｃｍ２）、スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２を表１に示す。なお、試料Ｎｏ．２は、溝の縦方向の長さｈと電極の縦方向の長さＨとの比ｈ／Ｈが０．０７となるように溝を設け、その他は試料Ｎｏ．１と同様とした。試料Ｎｏ．３は、溝と電極の比ｈ／Ｈが０．０２となるように溝を設け、その他は試料Ｎｏ．１と同様とした。試料Ｎｏ．８は、溝と電極の比ｈ／Ｈが０．０８となるように溝を設け、その他は試料Ｎｏ．１と同様とした。試料Ｎｏ．４〜７及び９〜１１では、試料Ｎｏ．１と同様に溝と電極の比ｈ／Ｈが０．０５となるように溝を設けた。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示すように電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．１〜０．５で、スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が２〜３ある試料Ｎｏ．１〜８は、ポンプ圧損が小さく、電力効率が８５％以上であり、エネルギー効率に優れることがわかる。特に、電極長さの比Ｈ／Ｌが０．２〜０．４の範囲にあり、スリットの断面積の比が２．２〜２．８にある試料Ｎｏ．１は、ポンプ圧損が７０ｋＰａ未満、電力効率が８８％超であり、エネルギー効率に更に優れることがわかる。また、試料Ｎｏ．１〜７は、電極と溝の比ｈ／Ｈが０．０２〜０．０７の範囲にあることで、試料Ｎｏ．８と比較して給液用スリットの縦方向の長さが短いことから、圧損がより小さく、電池性能により優れることがわかる。特に、試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．２、３と比較して、圧損、電力効率の双方共に優れていた。
【００３８】
これに対し、試料Ｎｏ．９は、電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．２５であるが、スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が２未満であることから、スリット部分における圧損が大きくなって、ポンプ圧損が大きくなっていると推測される。試料Ｎｏ．１０も電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．２５であるが、スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が３超であることから、シャント電流によるロスが大きくなって電池性能が低下し、電力効率が小さくなっていると推測される。試料Ｎｏ．１１は、スリットの断面積の比Ｓ１／Ｓ２が２．４であるが、電極の長さの比Ｈ／Ｌが０．５超であることから、給液用スリットの長さが長くなり、スリット部分の圧損が大きくなって、ポンプ圧損が大きくなっていると推測される。
【００３９】
更に、試料Ｎｏ．１〜８の電池を瞬低用に用いてみた。すると、これらの試料Ｎｏ．１〜８は、いずれも給液用マニホールド及び排液用マニホールドを電極上面よりも上方に設けていることで、待機中に両マニホールドに電解液がほとんど残存せず、シャント電流によるロスがほとんどなかった。
【００４０】
これらのことから、本発明レドックスフロー電池は、瞬低用途や非常用途において待機中にシャント電流によるロスを低減すると共に、負荷平準用途においてエネルギー効率をも向上することができることがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明レドックスフロー電池によれば、電極の形状及びマニホールドの形状を工夫することで、瞬低用、非常用だけでなく、負荷平準化に用いても、セル圧損を低減して、エネルギー効率をより向上させることができるという優れた効果を奏し得る。特に、本発明電池では、マニホールドの配置位置を電極上面よりも上方とすることで、瞬低用、非常用に用いた際、待機中にマニホールドに電解液が残存しにくく、シャント電流による損失をより低減することができる。
【００４２】
また、本発明レドックスフロー電池は、上記に加えて、セルフレームに電極上面及び下面に沿った溝を設け、この溝の長さと電極の長さと比率を規定することで、電池性能、エネルギー効率により優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明レドックスフロー電池において、セルフレーム部分の拡大概略図である。
【図２】本発明レドックスフロー電池に用いられる給排板の概略図である。
【図３】レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。
【図４】従来のレドックスフロー電池に用いるセルスタックの概略構成図である。
【符号の説明】
１  セルフレーム  ２、２’  給液用マニホールド
３、３’  排液用マニホールド  ４  給液用スリット  ５  排液用スリット
６ａ、６ｂ  溝  ７  双極板  ８  フレーム枠
１０  給排板  １１  供給管  １２  排出管
１００  セル  １００Ａ  正極セル  １００Ｂ  負極セル  １０１  正極用タンク
１０２  負極用タンク  １０３  隔膜  １０４  正極電極
１０５  負極電極  １０６、１０７  導管  １０８  ポンプ  １０９、１１０  導管
１２０  セルフレーム  １２１  双極板  １２２  フレーム枠
１２３、１２３Ａ、１２３Ｂ  給液用マニホールド
１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ  排液用マニホールド  １２５Ａ、１２５Ｂ  給液用スリット
１２６Ａ、１２６Ｂ  排液用スリット
２００  セルスタック  ２０１  サブセルスタック  ２０２  給排板  ２０３  給液口
２０４  排液口
Ａ  上方の面  Ｂ  下方の面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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