(57)【要約】【課題】セルスタック内に形成された正負の電解液流路から滲み出た正極電解液と負極電解液の接触を回避させて内部短絡の発生を防止することのできる、寿命の長いフロー電池のセルスタックを提供する。【解決手段】隔膜１と、正極セルフレーム２Ａと、負極セルフレーム２Ｂと、複数の枠状のシール部材４とを備えるセルを複数積層したセルスタック１０であって、少なくとも、正極セルフレーム２Ａとこれに当接するシール部材（４Ｃ）との界面および負極セルフレーム２Ｂとこれに当接するシール部材（４Ｄ）との界面を含む、複数の界面のそれぞれに、該界面に滲出した正極電解液（＋）と負極電解液（−）との接触を防止する、突条４ｐ形状や溝形状等の、電解液の短絡防止手段が設けられている。これにより、界面に滲出した電解液の周囲への拡散が防止されている。【選択図】図１
2017168273.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、
セル間の境界を構成する、複数の双極板と、を有するセルスタックであって、
前記セルは、それぞれ、
イオン交換性を有する隔膜と、
枠状の、内側に正極用の電極を収容する電極収容空間が形成された正極セルフレームと、
枠状の、内側に負極用の電極を収容する電極収容空間が形成された負極セルフレームと、
複数の、枠状のシール部材と、を備え、
前記複数のシール部材は、
前記隔膜と前記正極セルフレームとの間に挟持された第１のシール部材と、
前記隔膜と前記負極セルフレームとの間に挟持された第２のシール部材と、
前記正極セルフレームと隣接する双極板との間に挟持された第３のシール部材と、
前記負極セルフレームと隣接する双極板との間に挟持された第４のシール部材と、
を含み、
前記セルスタックは、
正極電解液流路と負極電解液流路とをさらに有し、
正極電解液流路および負極電解液流路は、それぞれ、
セルの積層方向に貫通するマニホールドと、
前記マニホールドから分岐して前記各セルフレームの電極収容空間に連通する枠部流路と、を備え、
隔膜と第１のシール部材との界面、
第１のシール部材と正極セルフレームとの界面、
正極セルフレームと第３のシール部材との界面、
第３のシール部材と双極板との界面、
隔膜と第２のシール部材との界面、
第２のシール部材と負極セルフレームとの界面、
負極セルフレームと第４のシール部材との界面、および、
第４のシール部材と双極板との界面、
のうち、いずれかの界面に、該界面に滲出した正極電解液と負極電解液との接触を防止する、電解液の短絡防止手段が設けられてい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】
前記電解液の短絡防止手段が、前記界面の全てに設けられてい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】
前記電解液の短絡防止手段が、それぞれの界面に設けられた突条であ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】
前記電解液の短絡防止手段が、それぞれの界面に設けられた溝であ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５】
前記電解液の短絡防止手段が、前記界面に滲出した電解液を前記電極セルフレーム内の電極収容空間まで案内する案内路と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】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のセルスタックを、少なくとも１つ含む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従来のセルスタック（セルの積層体）の代表的な構成は、たとえば特許文献１，２に記載されている。このセルスタックは、水素イオンを透過させるイオン交換膜（隔膜）を挟んで正極側と負極側とに分けられたセル（１組の単位セル）を備え、このようなセルを複数組（複数単位）積層することにより構成されている。
【０００４】
具体的には、図５の分解斜視図に示すように、前記セルスタック（符号３０）は、各セルの積層方向（積み重ね方向、図においては左右方向）中央に位置する隔膜１と、その両側に配置された矩形枠状の電極セルフレーム２（正極用２Ａおよび負極用２Ｂ。以下、正極セルフレーム２Ａ，負極セルフレーム２Ｂという。）と、各セルの積層方向両端部（セルとセルの境界）を形成する双極板３と、これら各セルフレームおよび隔膜の間にそれぞれ配置された、液封用の矩形枠状（フレーム形）のシール部材４（それぞれ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，・・・）と、セルスタックの厚み方向端部を形成する分液板５Ａ，５Ｂおよびエンドプレート（押さえ板）６Ａ，６Ｂ等から構成されている。
【０００５】
なお、前記セルスタック３０を構成する各部材の外形は、積層した際にセルスタック３０の外側面（外形）が凹凸の少ない滑らかな面となるように、ほぼ同一の形状に統一されている。また、セルスタック端部の分液板５Ａ（５Ｂ）と双極板３との間には、電池の充放電に用いる集電板（導電板）が配設されているが、この例では他の部材の陰に隠れて見えない。
【０００６】
セルスタック３０を構成する各構成部材（なかでも、矩形枠状の電極セルフレーム２，双極セルフレーム３ａおよびシール部材４）には、これらを厚み方向に重ね合わせた際に積層方向に重畳する共通部位（この例においては枠状またはフレーム形。以下、各部材の「共通重畳領域」という）が存在しており、この共通重畳領域内の同じ場所に相当する位置（図５の例では矩形枠状の四隅近傍の領域）に、ほぼ同じ開口形状の穴が、各部材それぞれに形成されている。
【０００７】
そして、図５のように、前記各部材を所定の順に厚み方向に積み重ねてセル（単位セル）を形成し、このセルを１組として厚み方向に複数組積み重ね、前記エンドプレート６Ａ，６Ｂ間に挟み込んだ状態で、これらエンドプレート６Ａ，６Ｂ間をボルト，ナット等の締結具（図示省略）を用いて積層方向に圧締めすることにより、前記各穴（たとえば、１ｓ，２ｓ，３ｓ，４ｓ，５ｓ等）がセル積層方向に連通して、このセルスタック３０の内部で電解液の配管の役割を担う「マニホールド」と呼ばれる、積層方向の貫通孔が形成される。
【０００８】
たとえば、この例では、セル積層方向に連通する前記貫通孔により、セルスタック３０のフレーム形状の下部（矩形枠状の下側領域または下辺部）に相当する位置には、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとが形成され、フレーム形状の上部（矩形枠状の上側領域または上辺部）に相当する位置には、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとが形成されている。
【０００９】
そして、一方の正極電解液（黒抜き矢印と「＋」で表示）は、前記正極電解液供給用マニホールドＳを介してセルスタック３０内に供給され、各正極セルフレーム２Ａに設けられた電解液供給用の枠部流路２ｐを通じて、正極電極１１を収容する各正極収容空間２１に分配されるようになっている。
【００１０】
また、各正極収容空間２１内で反応（充放電）が完了した正極電解液は、各正極収容空間２１の上部に設けられた電解液排出用の枠部流路２ｑを通じて、正極電解液排出用マニホールドＵに向けて流出し、このマニホールドＵを介して、電解液タンク等の貯蔵手段に回収される。すなわち、通常、フロー電池のセルスタックにおいては、一方の正極電解液と、他方の負極電解液とは、互いに触れ合うことなく、安全に循環するようになっている。なお、負極側（負極電解液：白抜き矢印と「−」で表示）も同様であるため、説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１５５７５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−８０６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記レドックスフロー電池のセルスタックにおいては、前述のように、セルスタック全体を締結具によって積層方向に圧縮（圧締め）し、セルを構成する各部材〔電極セルフレーム２，双極板３（双極セルフレーム３ａ）および隔膜１〕間に介在配置された各シール部材４を、前記各部材の表裏面に密着させることにより、前記電極収容空間（２１，２２）の密封と、前記各マニホールドＳ，Ｔ，Ｕ，Ｖ周りの液密とを維持している。
【００１３】
しかしながら、上記のような構成をとるセルスタックの場合、液密を担うシール部材の経年劣化や、部分的な締結具の緩み等に起因して、前記各マニホールドＳ，Ｔ，Ｕ，Ｖの周囲、特にポンプ等の圧送による圧力のかかる供給側の電解液流路（なかでも、電解液供給用の枠部流路２ｐの屈曲部、図５参照）の周囲から、電解液が滲み出たり、漏れ出たりする場合があった。
【００１４】
このような電解液の漏れ等が発生した場合、正極電解液と負極電解液の接触による電気的短絡（ショート）や、それに伴う構成部材の損傷や性能低下等が発生するおそれがある。
【００１５】
本発明の目的は、セルスタック内に形成された正負の電解液流路から滲み出た正極電解液と負極電解液の接触を回避させて内部短絡の発生を防止することのできる、寿命の長いフロー電池のセルスタックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、厚み方向に向きを揃えて積層された複数のセルと、セル間の境界を構成する、複数の双極板と、を有するセルスタックであって、
前記セルは、それぞれ、イオン交換性を有する隔膜と、枠状の、内側に正極用の電極を収容する電極収容空間が形成された正極セルフレームと、枠状の、内側に負極用の電極を収容する電極収容空間が形成された負極セルフレームと、複数の、枠状のシール部材と、を備え、
前記複数のシール部材は、前記隔膜と前記正極セルフレームとの間に挟持された第１のシール部材と、前記隔膜と前記負極セルフレームとの間に挟持された第２のシール部材と、前記正極セルフレームと隣接する双極板との間に挟持された第３のシール部材と、前記負極セルフレームと隣接する双極板との間に挟持された第４のシール部材と、を含み、
前記セルスタックは、正極電解液流路と負極電解液流路とをさらに有し、正極電解液流路および負極電解液流路は、それぞれ、セルの積層方向に貫通するマニホールドと、前記マニホールドから分岐して前記各セルフレームの電極収容空間に連通する枠部流路と、を備え、
隔膜と第１のシール部材との界面、第１のシール部材と正極セルフレームとの界面、正極セルフレームと第３のシール部材との界面、第３のシール部材と双極板との界面、隔膜と第２のシール部材との界面、第２のシール部材と負極セルフレームとの界面、負極セルフレームと第４のシール部材との界面、および、第４のシール部材と双極板との界面、のうち、いずれかの界面に、該界面に滲出した正極電解液と負極電解液との接触を防止する、電解液の短絡防止手段が設けられていることを特徴とするフロー電池のセルスタックである。
また、本発明のフロー電池は、前記構成のセルスタックを、少なくとも１つ含むことを特徴とする。
【００１７】
なお、本発明では、フロー電池のセルスタック（セル）を構成する各フレームの外形形状を「枠状」としたが、セルスタックの外形形状は、フロー電池の稼動（運用）時に、該フレームの上下や左右等の方向を識別・規定可能な形状であれば、円形等を含め、どのような枠形状のセルスタックにも適用可能である。また、「稼動」とは、所定の場所に所定の状態で設置され、通常の運用状態で、仕様どおりの性能を発揮することである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のフロー電池のセルスタックによれば、各セルに電解液を供給し排出するマニホールドや、各電極セルフレームの電極収容空間に電解液を供給・排出する枠部流路（２ｐ，２ｑ）等から、電解液が滲み出したり、漏れ出たりした場合でも、漏れ出した一方の極性の電解液と、他方の極性の電解液との接触が防止される。したがって、本発明のフロー電池のセルスタックは、これら極性の異なる電解液どうしの接触による内部短絡等が防止される。また、このフロー電池のセルスタックは、前記短絡等に伴う構成部材の損傷や性能低下等の発生がなく、高い効率を長期に渡り維持できる、長寿命のセルスタックとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態であるレドックスフロー電池のセルスタックの構成を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はいずれも、第１実施形態のレドックスフロー電池のセルスタックで用いられるシール部材の正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態であるレドックスフロー電池のセルスタックの構成を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はいずれも、第２実施形態のレドックスフロー電池のセルスタックで用いられるシール部材の正面図である。
【図５】従来のレドックスフロー電池のセルスタックの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態におけるレドックスフロー電池のセルスタックの構成を示す分解斜視図であり、図２（ａ）〜（ｃ）はいずれも、このセルスタックで用いられるシール部材の正面図である
【００２１】
本実施形態のレドックスフロー電池のセルスタック（以下、単に「セルスタック」と言い、図中の符号を１０とする）のセルは、図１に示すように、矩形状のイオン交換膜からなる隔膜１と、その隔膜１の厚み方向（図示左右方向）両側に配置された、矩形枠状の正極セルフレーム２Ａおよび負極セルフレーム２Ｂと、を備える。
【００２２】
これら正極セルフレーム２Ａおよび負極セルフレーム２Ｂの、前記隔膜１を挟んださらに外側には、矩形状の双極板３がそれぞれ配置されており、各セルの積層方向両端部（セルとセルの境界）を形成している。この双極板３は、双極セルフレーム３ａの開口に双極板本体１３を配置して構成されている。双極板３は、双極板本体１３の構成材料を一枚のプレート状にしたものであってもよい。
【００２３】
そして、前記各部材を、その外形（フレームの外形）を揃えて、双極板３−正極セルフレーム２Ａ−隔膜１−負極セルフレーム２Ｂ−双極板３（次のセルの一端を兼ねる）の順に、それぞれの間に後記の枠状のシール部材４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを挟み込みながら、厚み方向に積み重ねる（密着させる）ことにより、積層の単位となる１組のセル（単位セル）が形成されている。
【００２４】
なお、前記隔膜１とその両側に配置された双極板３とは不透液性である。そして、双極板３−正極セルフレーム２Ａ−隔膜１−負極セルフレーム２Ｂ−双極板３の間（対向する面の間であり界面）がそれぞれ、矩形枠状のシール部材４（それぞれ第１のシール部材４Ａ，第２のシール部材４Ｂ，第３のシール部材４Ｃ，第４のシール部材４Ｄ）により液密に保持される。そのため、これら各部材（フレーム）を重ね合わせて圧着（圧締め）した場合、該隔膜１の厚み方向両側に、枠状の正極セルフレーム２Ａの内側空間（空洞）からなる電極収容空間（正極収容空間２１）と、枠状の負極セルフレーム２Ｂの内側空間（空洞）からなる電極収容空間（負極収容空間２２）とが、対になるように形成される。そして、これら正極収容空間２１内および負極収容空間２２内には、正極電極１１および負極電極１２として、それぞれ、カーボンフェルト等の導電体が嵌め入れられている（図を参照）。
【００２５】
また、前記１組のセルをその厚み方向に複数組積み重ねて形成されるセルスタック１０の積層方向（図示左右方向）両端部には、それぞれ、板状の分液板５Ａ，５Ｂと、前記セルを複数組積み重ねたセルスタックを圧締めするために用いるエンドプレート（押さえ板）６Ａ，６Ｂと、電池の充放電に用いられる集電板（図示省略）とが、配設されている。
【００２６】
一方、それぞれが矩形枠状の電極セルフレーム２（２Ａ，２Ｂ）およびシール部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ）と、それぞれが板状の隔膜１、双極板３、分液板５（５Ａ，５Ｂ）およびエンドプレート６（６Ａ，６Ｂ）には、前記矩形枠状（フレーム形状）において対向する２つの辺部（図中では上側の上枠部と下側の下枠部）に対応する、各部材共通の位置（前記「共通重畳領域」）に、同形状の穴が、互いに距離を空けて、各辺部あたり２つ、合計４つ設けられている。
【００２７】
なお、図では、各部材における前記４つの穴のうち、図示下側の枠状の下側領域（下辺部）に設けられた穴には、各部材の符号に添え字“ｓ”または“ｔ”を付した符号を用いている。また、図示上側の枠状の上側領域（上枠部）に設けられた穴には、各部材の符号に添え字“ｕ”または“ｖ”を付した符号を用いている。
【００２８】
そして、図１のように、前記各部材を所定の順に厚み方向に積み重ねてセル（単位セル）を形成し、このセルを１組として厚み方向に複数組積み重ね、これらを前記エンドプレート６Ａ，６Ｂの間に挟み込んだ状態で、これらエンドプレート６Ａ，６Ｂ間をボルト，ナット等の締結具（図示省略）を用いて積層方向に圧締めし、「セルスタック形態」とすることにより、前記各穴（符号の添え字ｓ，ｔ，ｕ，ｖの穴）が、それぞれセル積層方向に連通して、マニホールドになる連通孔が形成される。
【００２９】
具体的には、図１に記載の各セルを積層方向から圧締めしたセルスタック形態において、セルスタック１０のフレーム形状の下部（下枠部領域）の位置には、符号の添え字ｓの各穴の連通により正極電解液供給用マニホールドＳが形成され、符号の添え字ｔの各穴の連通により負極電解液供給用マニホールドＴが形成されている。
【００３０】
また、前記セルスタック形態において、セルスタック１０のフレーム形状の上部（上枠部領域）の位置には、符号の添え字ｕの各穴の連通により正極電解液排出用マニホールドＵが形成され、符号の添え字ｖの各穴の連通により負極電解液排出用マニホールドＶが形成されている。
【００３１】
そして、前記正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとを通じて供給された電解液〔正極電解液（黒抜き矢印と「＋」で表示）と負極電解液（白抜き矢印と「−」で表示）〕とは、各マニホールドＳ，Ｔから分岐した供給用の枠部流路２ｐを通じて、それぞれ、正極電極１１を収容する正極収容空間２１と、負極電極１２を収容する負極収容空間２２とに、互いに接触することなく供給される。
【００３２】
なお、下枠部の供給用の枠部流路２ｐは、正極セルフレーム２Ａのシール部材４Ｃ側の面に形成された凹溝とそれを蓋するシール部材４Ｃにより、または、負極セルフレーム２Ｂのシール部材４Ｄ側の面に形成された凹溝とそれを蓋するシール部材４Ｄにより、形成されている。上枠部の排出用の枠部流路２ｑも、同様の構成である。
【００３３】
このような構成の場合、供給用の枠部流路２ｐ内の内圧が高くなることがある。また、この供給用の枠部流路２ｐの屈曲部は、反対極性の電解液が流れるマニホールドに、接近して設けられている（距離が近い）ため、この屈曲部から電解液が滲み出したり漏れたりした場合、早期に、極性の異なる電解液どうしが接触して、これらの間に、電気的な内部短絡が発生するおそれがある。
【００３４】
そこで、本実施形態のセルスタック１０は、セルを構成する各構成部材（電極セルフレーム２，双極板３および隔膜１等）の間に挟み込まれてセルスタックの液密を担う各シール部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ）の、前記各構成部材と対向する面（圧締めされた際の当接面であり界面）に、セル上下方向に伸びる突条（リブ）４ｐが、本発明の電解液の短絡防止手段として設けられている。これが本発明の特徴である。
【００３５】
前記突条４ｐは、シール部材４の表面から断面凸状に突出するリブ形状であり、たとえば、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとの間、および、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間など、枠状の同じ辺部（枠部）において隣り合う、流れる電解液の極性の異なるマニホールド同士の間を分断する（堰き止める）ように設けられる。
【００３６】
なお、前記突条４ｐは、必ずしも全てのシール部材４に設ける必要はなく、電解液の滲み出しや漏れの発生し易い箇所にのみ設けてもよい。たとえば、図１の第１実施形態のセルスタック１０であれば、少なくとも、前記正極セルフレーム２Ａと前記シール部材４Ｃの当接面（界面）の一方側（シール部材４Ｃ）と、前記負極セルフレーム２Ｂと前記シール部材４Ｄの当接面（界面）の一方側（シール部材４Ｄ）とに、設けられていてもよい。
【００３７】
また、電解液の短絡防止手段は、正極電解液用の枠部流路２ｐ，２ｑを構成する凹溝が、正極セルフレーム２Ａのシール部材４Ａ側の面に形成されている場合には、シール部材４Ａに、負極電解液用の枠部流路２ｐ，２ｑを構成する凹溝が負極セルフレーム２Ｂのシール部材４Ｂ側の面に形成されている場合には、シール部材４Ｂに設ければよい。すなわち、短絡防止手段は、凹溝形成面と対向するシール部材に設ければよい。そして、排出用の枠部流路２ｑ内の内圧よりも、供給用の枠部流路２ｐ内の内圧が高くなるため、少なくとも供給用の枠部流路２ｐ側に設けられていればよい。
【００３８】
さらに、前記突条４ｐのシール部材上の形成位置は、たとえば前記正極セルフレーム２Ａに当接する第３のシール部材４Ｃの場合、図２（ａ）の正面図（正極セルフレーム２Ａ側から見た場合）に示すように、上枠部の突条４ｐと下枠部の突条４ｐとは、ともに、セルフレーム上において反対極性の電解液どうしが最も接近する領域（先に述べた、供給用の枠部流路２ｐの屈曲部と反対極性の電解液が流れるマニホールドとの間、および、排出用の枠部流路２ｑの屈曲部と反対極性の電解液が流れるマニホールドとの間）に対応する位置に、前記領域を縦方向に分断する形状（直線状）に形成されている。ちなみに、図２（ａ）においては、前記正極セルフレーム２Ａの構成である「供給用の枠部流路２ｐの屈曲部」と「排出用の枠部流路２ｑの屈曲部」の対応位置を分かり易くするために、これらの枠部流路２ｐ，２ｑの該第３のシール部材４Ｃに対する投影位置を、仮想線（二点鎖線）として描いている。
【００３９】
前記突条は、内部を流れる電解液の極性の異なるマニホールドどうしの間を分断する形状であれば、その平面形状は特に限定されない。たとえば、図２（ｂ）に示すように、各マニホールドを個別に囲う円形状（突条４ｐ’）または楕円形状としてもよく、図２（ｃ）のように、マニホールドの周囲を囲って、漏れ出た電解液を電極収容空間側に案内する形状（案内路状の突条４ｐ”）としてもよい。また、種々の平面形状の突条を、１つのシール部材面上で混在させたり、組み合わせたりしてもよい。前記突条の個数（本数）も特に制限はないが、電解液の堰として機能させるためには、断続状ではなく、できる限り長く続く連続線状もしくは無端状とすることが、望ましい。
【００４０】
また、シール部材４から突出する突条部分の断面形状も、凸形等の矩形や、台形状、三角形状等の多角形状あるいは半円や半楕円等の形状としてもよく、種々の断面形状の突条を、１つのシール部材面上で混在させてもよい。
【００４１】
さらに、前記突条は、その積層方向両側に密着すべき部材が存在するため、図では見えない反対側（裏面側）の、各部材と対向する面（圧締めされた際の当接面）にも、同様の形状の突条が形成されていることが望ましい。なお、反対側（裏面側）の突条の形状や配置パターンは自由に設計することができるが、セル組み立ての際にシール部材の表裏を確認する煩雑さ（手間）を考慮すると、反対側（裏面側）の突条パターンも、図で見える表（おもて）面側と同一であることが、望ましい。
【００４２】
さらにまた、前記突条は、前記シール部材４の該当面（当接面であり界面でもある）か、それに対向配置される部材の対向面（当接面であり界面）のどちらか一方の面、もしくはその両方の面に形成することができる。前記突条をシール部材４側に形成した場合は、その弾性により圧締め時に前記突条が変形して、該突条を対象面により強く密着させることができる。また、前記突条を対向する部材側に形成した場合、該部材に形成した突条は前記シール部材より硬く（硬度が高い）、耐久性に優れるため、圧締めされた状態でも、その堰き止め効果が長持ちする。
【００４３】
以上のように、本実施形態のセルスタック１０は、各シール部材４における積層方向の界面（隣接する部材との当接面）に、電解液を堰き止める堰となる突条４ｐが設けられているため、電解液流路から漏れ出た電解液は、この界面で拡散せず、他方の電解液との接触が防がれている。
【００４４】
したがって、このレドックスフロー電池のセルスタック１０は、前記電解液の漏れに伴う構成部材の損傷や性能低下等の発生がなく、高い充放電効率を長期に渡り維持できる、長寿命のセルスタックとすることができる。
【００４５】
なお、第１実施形態では、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとの間、および、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間に、突条４ｐ，４ｐ’，４ｐ”を設けたが、正極電解液供給用マニホールドＳ、負極電解液供給用マニホールドＴにおける内圧が大きいため、この間に突条４ｐ，４ｐ’，４ｐ”を設け、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間には突条を設けなくてもよい。
【００４６】
また、各部材の材料と厚みについては、たとえば、隔膜（イオン交換膜）が０．１〜０．２ｍｍ、カーボン樹脂で構成する双極板は１ｍｍ、カーボンフェルトで構成する正極および負極電極は２〜５ｍｍ、塩化ビニル等のプラスチック材で構成するセルフレームは１〜３ｍｍである。また、耐薬品性が要求されるシール部材はＥＰＴ（エチレンプロピレンゴム）から成り、硬さは５０〜８０度（タイプＡ  デュロメータ）である。一例であるが、電解液の短絡防止手段が前記のような突条の場合、その幅は３ｍｍで高さ０．１〜０．２ｍｍ、後述のような溝の場合、その幅は２ｍｍで深さ０．０５〜０．１ｍｍである。
【００４７】
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態におけるレドックスフロー電池のセルスタックの構成を示す分解斜視図であり、図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、このセルスタックで用いられるシール部材の正面図である
【００４８】
本実施形態のレドックスフロー電池のセルスタック２０も、その基本的な構造は、前記第１実施形態のセルスタック１０と同様であり、間にシール部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ等）を挟み込みながら、各部材〔双極板３−正極セルフレーム２Ａ−隔膜１−負極セルフレーム２Ｂ−双極板３（次のセルの一部を兼ねる）〕を積み重ねて構成されたセル（単位セル）を、厚さ方向に複数組積層し、その積層体を分液板５（５Ａ，５Ｂ）およびエンドプレート６（６Ａ，６Ｂ）の間に挟んで圧締めすることにより、形成されている。
【００４９】
単独のセルにおいて前記第１実施形態と異なるのは、正極電解液（黒抜き矢印）と負極電解液（白抜き矢印）とが、それぞれ、電極収容空間（２１，２２）の上側から供給され、反応（充放電）後に、電極収容空間の下部から排出されるように構成されている点である。
【００５０】
また、この電解液の供給方向の変更に伴い、正極電解液供給用マニホールドＳ（符号の添え字ｓの各穴からなる連通孔）と、負極電解液供給用マニホールドＴ（符号の添え字ｔの各穴からなる連通孔）とは、セルスタック２０のフレーム形状の上部（枠状の上側領域）にある穴を利用して形成されている。さらに、正極電解液排出用マニホールドＵ（符号の添え字ｕの各穴からなる連通孔）と、符号の添え字ｖの各穴の連通からなる負極電解液排出用マニホールドＶ（符号の添え字ｖの各穴からなる連通孔）とは、同様に、セルスタック２０のフレーム形状の下部（枠状の下側領域）にある穴を利用して形成されている。
【００５１】
そして、たとえば、上側の正極電解液供給用マニホールドＳを通じて供給された正極電解液（黒抜き矢印と「＋」で表示）は、正極収容空間２１の上部に、正極電極１１（および電解液の上液面）との間に液上空間（隙間）を設けるようにして配設された供給用の枠部流路２ｐを介して、前記電解液の上液面に、液滴として空中を落下（滴下）するように供給される。
【００５２】
正極収容空間２１内を流下中に反応（充放電）の完了した正極電解液は、正極収容空間２１の下部に設けられた排出用の枠部流路２ｑから、負極電解液とは別の経路で、正極電解液排出用マニホールドＵに向けて流出し、このマニホールドＵを介してタンク等に回収される。前記のような構成の第２実施形態のセルスタックは、電解液の流路の途中に、電気的絶縁区間（空間）を介在させているため、セル間で発生するシャントカレント・ロスが低減されている。
【００５３】
なお、負極側（負極電解液：白抜き矢印と「−」で表示）も同様であるため、説明は省略する。
【００５４】
前記のような構成の第２実施形態のセルスタック２０における構造的特徴は、図３および図４に示すように、各部材（電極セルフレーム２，双極板３および隔膜１等）の間に挟み込まれてセルスタックの液密を担う各シール部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ）の、前記各部材と対向する面（圧締めされた際の当接面）に、セル上下方向に伸びる溝４ｑが、本発明の電解液の短絡防止手段として設けられている点である。この溝４ｑは、前記各マニホールドＳ，Ｔ，Ｕ，Ｖから電解液が漏れ出た場合、その漏れ出た電解液を保持する液溜まりとして機能する。
【００５５】
したがって、前記各電解液の流動中（電池の稼動中）に、シール部材４の経年劣化や部分的な締結具の緩み等に起因して、各電解液流路のいずれかから、一方の電解液が滲み出たり、漏れ出たりする不具合が発生した場合でも、本実施形態のレドックスフロー電池のセルスタック２０は、前記のように、各シール部材４における積層方向の界面（隣接する部材との当接面）に、電解液の液溜まりとなる溝４ｑが設けられているため、前記一方の電解液は、この界面で拡散せず、他方の電解液との接触が防止されている。これにより、前記レドックスフロー電池のセルスタック２０は、前記電解液の漏れに伴う構成部材の損傷や性能低下等の発生がなく、高い充放電効率を長期に渡り維持できる、長寿命のセルスタックとすることができる。
【００５６】
なお、各セルフレームに設けられる供給用の枠部流路２ｐは、負極セルフレーム２Ｂのシール部材４Ｄ側の面に形成された凹溝、または正極セルフレーム２Ａのシール部材４Ｃ側の面に形成された凹溝と、この凹溝を閉塞する部材（たとえば、シール部材４Ｃ，４Ｄ）とで構成されている。このような場合には、供給用の枠部流路２ｐ内の内圧が高く、また、枠部流路２ｐと、マニホールドＳまたはマニホールドＴとの距離が近いため、図４（ａ）の第３のシール部材４Ｃの正面図（正極セルフレーム２Ａ側から見た場合）のように、これら供給用の枠部流路２ｐとマニホールドとの間に、前記溝４ｑを設けることが好ましい。
【００５７】
また、電解液の短絡防止手段は、正極電解液用の枠部流路２ｐを構成する凹溝が、正極セルフレーム２Ａのシール部材４Ａ側の面に形成されている場合には、シール部材４Ａに、負極電解液用の枠部流路２ｐを構成する凹溝が負極セルフレーム２Ｂのシール部材４Ｂ側の面に形成されている場合には、シール部材４Ｂに設ければよい。すなわち、短絡防止手段は、凹溝形成面と対向するシール部材に設ければよい。
【００５８】
すなわち、前記溝４ｑのシール部材上の形成位置は、たとえば前記正極セルフレーム２Ａに当接する第３のシール部材４Ｃの場合、図４（ａ）の正面図に示すように、上枠部の溝４ｑと下枠部の溝４ｑとは、ともに、セルフレーム上において反対極性の電解液どうしが最も接近する領域（供給用の枠部流路２ｐの屈曲部と反対極性の電解液が流れるマニホールドとの間、および、排出用の枠部流路２ｑの屈曲部と反対極性の電解液が流れるマニホールドとの間）に対応する位置に、前記領域を縦方向に分断する形状（直線状）に形成されている。なお、図４（ａ）においては、前記正極セルフレーム２Ａの構成である「供給用の枠部流路２ｐの屈曲部」と「排出用の枠部流路２ｑの屈曲部」の対応位置を分かり易くするために、これらの枠部流路２ｐ，２ｑの該第３のシール部材４Ｃに対する投影位置を、仮想線（二点鎖線）で描いている。
【００５９】
また、上記第２実施形態の溝４ｑも、前記第１実施形態における突条４ｐ，４ｐ’，４ｐ”と同様の変形あるいは変更が可能である。すなわち、前記溝４ｑも、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとの間、および、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間など、矩形枠状の同じ辺部（枠部）において隣り合う、極性の異なるマニホールド同士の間を分断するように設けることを基本とする。
【００６０】
また、前記溝４ｑの平面形状も特に限定されず、たとえば、図４（ａ）に示すように、各マニホールドを個別に囲う円形状または楕円形状等としてもよく、種々の平面形状の溝を、１つのシール部材面上で混在させたり、組み合わせたりしてもよい。さらに、前記溝は、漏れ出た電解液を溜めるものであることから、図４（ｂ）に示すような、溝４ｒの一方の少なくとも一端が、各電極収容空間（２１，２２）の上部に形成された前記液上空間（隙間）に開放する流路として構成としてもよい。このように構成すれば、前記漏れ出た電解液を、各電極収容空間（２１，２２）に液滴として滴下させ、短絡（ショート）等を起こすことなく、該電解液を回収することができ、好適である。さらに、電解液拡散防止手段として溝を用いた場合には、溝以外の部分がシール面となるため、電解液拡散防止手段として突条を用いた場合よりも、シール性を長期間維持できる。
【００６１】
なお、この溝４ｑ，４ｒは、電解液が漏出した場合には液たまりができるように溝となるが、圧締めされた通常の場合には、対向する部材と当接していてもよい。すなわち、溝４ｑ，４ｒとなる部分は、溝４ｑ，４ｒを形成する部材と、この部材と対向する部材との圧縮応力が、溝４ｑ，４ｒとなる部分以外の部分よりも小さく、電解液が漏出した場合には、液たまりを形成するものであってもよい。
【００６２】
さらには、図４（ｃ）に示すように、各マニホールドの周囲に、それぞれ、漏れ出た電解液を前記各電極収容空間（２１，２２）に回収する流路を有する溝４ｑ’を形成してもよい。このように構成すれば、前記漏れ出た電解液を、各電極収容空間（２１，２２）に効率的に回収することができる。
【００６３】
また、前記各溝４ｑ，４ｑ’，４ｒの個数（本数）や、断面形状等も凹状，Ｕ字状,Ｖ字状，台形状等、前記突条４ｐと同様の種々の変形が可能で、特に制限はない。また、種々の形状の溝を混在させたり、組み合わせたりしてもよい。
【００６４】
なお、第２実施形態では、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとの間、および、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間に、溝４ｑ，４ｑ’，４ｒを設けたが、正極電解液供給用マニホールドＳと負極電解液供給用マニホールドＴとにおける内圧が大きいため、この間を分断するように溝４ｑ，４ｑ’，４ｒを設け、正極電解液排出用マニホールドＵと負極電解液排出用マニホールドＶとの間には溝を設けなくてもよい。
【００６５】
さらにまた、前記各溝４ｑ，４ｑ’，４ｒも、前記突条４ｐ，４ｐ’，４ｐ”と同様、図では見えない反対側（裏面側）の、各部材と対向する面（圧締めされた際の当接面）にも、同様の形状の溝が形成されていてもよい。反対側（裏面側）に設ける溝４ｑ，４ｑ’，４ｒの形状や配置パターンは、セル組み立ての際にシール部材の表裏を確認する煩雑さ（手間）を考慮して、図で見える表（おもて）面側と同一とすることが望ましい点も、同様である。
【００６６】
そして、前記各溝４ｑ，４ｑ’，４ｒも、前記シール部材４の該当面（当接面であり界面でもある）か、それに対向配置される部材の対向面（当接面であり界面）のどちらか一方の面、もしくはその両方の面に形成することができる。なお、シール部材４側に形成した場合は、その弾性により溝形状が潰れてしまうおそれがあるため、それを回避するために、より硬度が高く耐久性に優れる、対向配置される別の部材側に形成してもよい。
【００６７】
なお、前記第１実施形態に、電解液拡散防止手段として、突条の代わりに溝を用いてもよく、第２実施形態に、電解液拡散防止手段として、溝の代わりに突条を用いてもよい。さらには、第１，第２実施形態に、電解液拡散防止手段として溝および突条の両方を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１    隔膜
２    電極セルフレーム
２Ａ  正極セルフレーム
２Ｂ  負極セルフレーム
２ｐ  枠部流路
２ｑ  枠部流路
３    双極板
３ａ  双極セルフレーム
４    シール部材
４ｐ，４ｐ’  突条
４ｑ，４ｑ’  溝
４ｒ  溝
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ  シール部材
５Ａ，５Ｂ  分液板
６Ａ，６Ｂ  エンドプレート
１０  セルスタック
２０  セルスタック
３０  セルスタック
１１  正極電極
１２  負極電極
１３  双極板本体
２１  正極収容空間
２２  負極収容空間
Ｓ    正極電解液供給用マニホールド
Ｔ    負極電解液供給用マニホールド
Ｕ    正極電解液排出用マニホールド
Ｖ    負極電解液排出用マニホールド
【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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