(57)【要約】【課題】セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる双極板、セルフレーム及びセルスタック、並びにレドックスフロー電池を提供する。【解決手段】一面側に正極電極が配置され、他面側に負極電極が配置される双極板であって、正極電極側及び負極電極側の少なくとも一方の面に、電解液の流通方向に沿って形成された複数の溝を備え、前記複数の溝は、長さの異なる２以上の溝を有し、溝の長さが長い領域と溝の長さが短い領域との圧力損失の差が小さくなるように前記溝が形成されている双極板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に正極電極が配置され、他面側に負極電極が配置される双極板であって、
正極電極側及び負極電極側の少なくとも一方の面に、電解液の流通方向に沿って形成された複数の溝を備え、
前記複数の溝は、長さの異なる２以上の溝を有し、
溝の長さが長い領域と溝の長さが短い領域との圧力損失の差が小さくなるように前記溝が形成されている双極板。
【請求項２】
前記複数の溝は、以下の要件を満たす長さの長い溝と短い溝とを含む請求項１に記載の双極板。
前記長さの長い溝の等価直径が、前記長さの短い溝の等価直径よりも大きい。
【請求項３】
前記複数の溝は、以下の要件を満たす長さの長い溝と短い溝とを含む請求項１又は請求項２に記載の双極板。
前記長さの長い溝とそれに隣り合う溝との間隔が、前記長さの短い溝とそれに隣り合う溝との間隔よりも小さい。
【請求項４】
溝の長さが最も長い領域と溝の長さが最も短い領域との圧力損失の差が、前記溝の長さが最も短い領域の圧力損失に対して２０％以下である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の双極板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備えるセルフレーム。
【請求項６】
請求項５に記載のセルフレームと、正極電極と、イオン交換膜と、負極電極とをそれぞれ複数積層してなるセルスタック。
【請求項７】
請求項６に記載のセルスタックを備えるレドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドックスフロー電池の構成部品である双極板、セルフレーム及びセルスタック、並びにレドックスフロー電池に関する。特に、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる双極板に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の蓄電池の一つとして、レドックスフロー電池（以下、「ＲＦ電池」と呼ぶ場合がある）が知られている（特許文献１〜３を参照）。レドックスフロー電池の用途としては、負荷平準化用途の他、瞬低補償や非常用電源などの用途、大量導入が進められている太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの出力平滑化用途などが挙げられる。
【０００３】
ＲＦ電池は、正極電解液及び負極電解液に酸化還元により価数が変化する金属イオン（活物質）を含有する電解液を使用して充放電を行う電池である。図６に、正極電解液及び負極電解液の活物質にＶイオンを含有するバナジウム電解液を使用したバナジウム系ＲＦ電池３００の動作原理図を示す。図６中の電池セル１００内の実線矢印は充電反応を、破線矢印は放電反応をそれぞれ示す。
【０００４】
ＲＦ電池３００は、水素イオンを透過させるイオン交換膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離されたセル１００を備える。正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、かつ正極電解液を貯留する正極電解液用タンク１０６が導管１０８，１１０を介して接続されている。同様に、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、かつ負極電解液を貯留する負極電解液用タンク１０７が導管１０９，１１１を介して接続されている。そして、ポンプ１１２，１１３により、各タンク１０６，１０７に貯留される電解液をセル１００（正極セル１０２及び負極セル１０３）に循環流通させて、充放電を行う。
【０００５】
上記ＲＦ電池３００には、通常、複数のセル１００が積層されたセルスタックを備える構成が利用されている。図７は、セルスタックの概略構成図である。図７に例示するセルスタック１０Ｓは、双極板２１の外周に枠体２２が設けられたセルフレーム２０、正極電極１０４、イオン交換膜１０１、及び負極電極１０５を複数積層してなり、その積層体を２枚のエンドプレート２５０，２５０で挟み込んで締め付けることで形成されている。
【０００６】
上記セルスタック１０Ｓでは、双極板２１の一面側に正極電極１０４、他面側に負極電極１０５が配置され、隣接するセルフレーム２０の間に１つのセルが形成されることになる。セルスタック１０Ｓにおける電解液の流通は、枠体２２に貫通して設けられたマニホールド２００、及び枠体２２の表面に形成され、マニホールド２００と双極板２１との間に設けられたスリット２１０により行われる。セルスタック１０Ｓでは、正極電解液は、給液マニホールド２０１から枠体２２の一面側（紙面表側）に形成されたスリット２１１を介して双極板２１の正極電極１０４側に供給され、枠体２２の上部に形成されたスリット２１３を介して排液マニホールド２０３に排出される。同様に、負極電解液は、給液マニホールド２０２から枠体２２の他面側（紙面裏側）に形成されたスリット２１２を介して双極板２１の負極電極１０５側に供給され、枠体２２の上部に形成されたスリット２１４を介して排液マニホールド２０４に排出される。また、枠体２２のスリット２１１〜２１４が形成された部分に、イオン交換膜１０１を保護するプラスチック製の保護板３０がそれぞれ配置されている。各保護板３０は、各マニホールド２０１〜２０４に対応する位置に貫通孔が形成され、各スリット２１１〜２１４を覆う大きさを有する。スリット２１１〜２１４が保護板３０で覆われていることで、各スリット２１１〜２１４がイオン交換膜１０１に接触することがなくなり、スリットの凹凸によってイオン交換膜が損傷することを防止できる。
【０００７】
セルフレーム２０は、双極板２１と、双極板２１の外周に設けられる枠体２２とを備える。枠体２２は、双極板２１の外周部を表裏から挟むように形成されており、例えば射出成形により双極板２１と一体化されている。セルフレーム２０における双極板２１の領域は凹部になっており、凹部の形状は、双極板２１の形状に対応した形状になっている。この凹部に略同形状の電極（正極電極１０４又は負極電極１０５）が収納され、双極板２１とイオン交換膜１０１と枠体２２とで囲まれる空間がセル（正極セル又は負極セル）を構成する。
【０００８】
枠体２２に形成されたスリット２１０の一端はマニホールド２００につながり、
他端は枠体２２の内縁部につながっており、マニホールド２００と上記凹部とはスリット２１０を介して連通している。図７に例示するセルフレーム２０の場合、給液マニホールド２０１，２０２から延びるスリット２１１，２１２が枠体２２（凹部）の下側の内縁部につながっており、排液マニホールド２０３，２０４から延びるスリット２１３，２１４が枠体２２（凹部）の上側の内縁部につながっている。つまり、双極板２１（電極）の下側から上記セル内に電解液が供給され、双極板２１（電極）の上側から電解液が排出される。通常、枠体２２の内縁部には整流部（図示せず）が形成されており、スリット２１０の他端は整流部につながっている。整流部は、供給された電解液を凹部に収納された電極の縁部に沿って拡散させたり、電極から排出される電解液をスリット２１０へ集約する機能を有する。この整流部により、双極板２１（電極）の一方の縁部（図７では下側の縁部）から他方の縁部（図７では上側の縁部）に向かってセル内を電解液が流れるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−８０６１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６０６１号公報
【特許文献３】特開２００７−３０５３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
更なるレドックスフロー電池の電池性能の向上が望まれており、その一つとして電池の内部抵抗を低減することが求められている。この内部抵抗を増大させる要因の一つに、電解液の流通抵抗に起因する圧力損失が挙げられる。しかしながら、従来では、セル内での電解液の圧力損失を低減した上で、電解液の流量分布を均一化することについて、必ずしも十分な検討がなされているとは言えなかった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的の一つは、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる双極板を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記双極板を備えるセルフレーム及びこのセルフレームを備えるセルスタック、並びにこのセルスタックを備えるレドックスフロー電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る双極板は、一面側に正極電極が配置され、他面側に負極電極が配置される。この双極板は、正極電極側及び負極電極側の少なくとも一方の面に、電解液の流通方向に沿って形成された複数の溝を備え、前記複数の溝は、長さの異なる２以上の溝を有する。そして、溝の長さが長い領域と溝の長さが短い領域との圧力損失の差が小さくなるように前記溝が形成されている。
【００１３】
本発明の一態様に係るセルフレームは、上記本発明の一態様に係る双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。
【００１４】
本発明の一態様に係るセルスタックは、上記本発明の一態様に係るセルフレームと、正極電極と、イオン交換膜と、負極電極とをそれぞれ複数積層してなる。
【００１５】
本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、上記本発明の一態様に係るセルスタックを備える。
【発明の効果】
【００１６】
上記双極板は、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる。上記セルフレーム及びセルスタック、並びにレドックスフロー電池は、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る双極板を示す概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図３】実施形態１に係る双極板の変形例を示す概略断面図である。
【図４】実施形態２に係る双極板を示す概略平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図である。
【図６】レドックスフロー電池の動作原理図である。
【図７】セルスタックの概略構成図である。
【図８】従来のセルフレームの一例を示す概略平面図である。
【図９】従来のセルフレームの別の一例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、レドックスフロー電池において、双極板の電極が配置される面に、電解液の流通方向に沿って複数の溝を形成して流路を構成することで、セル内での電解液の圧力損失を低減することを検討した。
【００１９】
従来の双極板は矩形状のものが多い。矩形状の双極板を備える従来のセルフレームの場合、図８の矢印で示すように、双極板２１の下側縁部から上側縁部に向かってセル内を電解液が流れる。図８に示す矩形状の双極板２１では、下側縁部から上側縁部までの距離が幅方向で一定であり、セル内の電解液の流れる長さが双極板２１の幅方向に亘って実質的に同じである。そのため、矩形状の双極板２１の表面に、電解液の流通方向に沿って同じ断面形状で同じサイズ（同じ溝幅、溝深さ）の複数の溝を等間隔で形成した場合、各溝の長さは同じになる。ここで、各溝での電解液の圧力損失（ΔＰ）は、次の式１で表され、溝の長さ（Ｌ）に比例することから、各溝の長さが同じであれば、各溝の圧力損失も等しくなり、各溝の流量も等しくなる。したがって、矩形状の双極板の場合は、各溝に流れる電解液の流量が均一になるため、セル内における電解液の流量分布を均一化し易い。
【００２０】
（式１）ΔＰ＝１２８×μ×（Ｑ×Ｌ）／（π×Ｄｅ４）
μ：電解液の粘度
Ｑ：電解液の流量
Ｌ：溝の長さ
Ｄｅ：溝の等価直径（Ｄｅ＝４Ｓ／ｌ、Ｓ：溝の断面積、ｌ＝溝の周長）
ここで、溝の長さＬとは、双極板を平面視したとき、溝の一端から他端まで溝に沿って測定した長さである。溝の周長ｌとは、電解液の流通方向に直交する溝の断面における周長を意味し、当該断面において、溝を構成する壁面の周長と、溝の開口部の幅とを合計した長さである。例えば、溝の断面形状が矩形状で、溝幅ｗが１ｍｍ、溝深さｈが１ｍｍの場合、溝の周長ｌは４ｍｍである。また、この場合、溝の断面積Ｓは１ｍｍ２であり、溝の等価直径Ｄｅは１ｍｍとなる。
【００２１】
一方で、特許文献３に示されるような、台形状の双極板を備えるセルフレームの場合、図９の矢印で示すように、セル内を電解液が流れる。図９に示す台形状の双極板２１では、下側縁部から上側縁部までの距離が幅方向で異なり、幅方向の両端部での上下縁部間の距離が中央部に比べて長くなる。つまり、幅方向の両端部の領域では、中央部に比べて電解液の流れる長さが長くなる。そのため、台形状の双極板２１の表面に、電解液の流通方向に沿って同じ断面形状で同じサイズ（同じ溝幅、溝深さ）の複数の溝を等間隔で形成した場合は、長さの異なる溝が形成されることになる。具体的には、両端部の領域では、溝の長さが中央部に比べて長くなる。上述したように、各溝での電解液の圧力損失（ΔＰ）は溝の長さに比例することから、両端部の溝の圧力損失は中央部の溝よりも高くなり、両端部の溝への流量が中央部に比べて少なくなる。したがって、台形状の双極板のように、長さの異なる溝が形成される場合は、各溝に流れる電解液の流量が不均一になるため、セル内における電解液の流量分布も不均一になる。セル内において電解液の流量分布が不均一になると、電解液の流量の少ない領域での電解液の供給不足により、セル部材（電極や双極板など）の損傷や、電池性能の低下を招く虞がある。
【００２２】
本発明者らは、以上の点に着目し、双極板に長さの異なる複数の溝が形成される場合でも、セル内における電解液の流量分布を均一化することについて更に検討を進め、本願発明を完成するに至った。以下、本発明の実施態様を列記して説明する。
【００２３】
（１）本発明の一態様に係る双極板は、一面側に正極電極が配置され、他面側に負極電極が配置される。この双極板は、正極電極側及び負極電極側の少なくとも一方の面に、電解液の流通方向に沿って形成された複数の溝を備え、前記複数の溝は、長さの異なる２以上の溝を有する。そして、溝の長さが長い領域と溝の長さが短い領域との圧力損失の差が小さくなるように前記溝が形成されている。
【００２４】
上記双極板によれば、電解液の流通方向に沿って複数の溝を備えることで、セル内の電解液の流通抵抗を小さくして、セル内での電解液の圧力損失を低減できる。よって、電池の内部抵抗を低減できる。また、溝の長さが長い領域（即ち、流路の長い領域）と溝の長さが短い領域（即ち、流路の短い領域）とで、圧力損失の差が小さくなるように溝が形成されていることから、領域間の電解液の流量の差を小さくできる。つまり、長さの異なる溝を有する場合であっても、溝（流路）の長い領域への流量を増やして、セル内における電解液の流量分布を均一化できる。そのため、セル内において電解液の供給不足が生じ難く、セル部材の損傷や、電池性能の低下を抑制できる。
【００２５】
領域間の圧力損失の差は、小さいほど好ましい。具体的には、溝（流路）の長さに応じて、双極板を幅方向に少なくとも２つ以上の領域に等分したとき、溝の長さが最も長い領域と最も短い領域との圧力損失の差が、溝の長さが最も短い領域に対して２０％以下、更に１０％以下であることが好ましい。各領域の圧力損失は、各領域に設けられた溝の圧力損失を算出し、それを合計して求めることができる。領域間の圧力損失の差は、実質的に０（つまり、溝の長さが長い領域と短い領域での圧力損失が同じ）であることが最も好ましい。
【００２６】
（２）上記双極板の一形態として、上記複数の溝は、以下の要件を満たす長さの長い溝と短い溝とを含むことが挙げられる。
前記長さの長い溝の等価直径が、前記長さの短い溝の等価直径よりも大きい。
【００２７】
溝の圧力損失は、溝の断面積が大きいほど、低くなる。厳密には、溝の圧力損失は、溝の断面積の他、溝の周長にも影響を受け、溝の周長が小さいほど、低くなる。よって、溝の圧力損失は、上記式（１）に示されるように、溝の断面積（Ｓ）と周長（ｌ）の比（Ｓ／ｌ）で表される等価直径（Ｄｅ）が大きいほど、低くなる。
【００２８】
溝の幅や深さを大きくするなど溝の断面積を大きくしたり、溝の断面積が同じでも溝の形状を変更するなど溝の周長を小さくすることによって、溝の等価直径を大きくすることで、溝の圧力損失を低減できる。したがって、長さの長い溝の等価直径が長さの短い溝の等価直径よりも大きいという要件を満たす長い溝と短い溝とを含むことで、長さの異なる各溝間の圧力損失の差を小さくでき、各溝に流れる電解液の流量の差を小さくできる。つまり、長さの長い溝への流量を増やして、各溝の流量を均一にでき、セル内における電解液の流量分布を均一化できる。より好ましくは、溝の長さに応じて、溝の等価直径が大きくなるように溝を形成することが挙げられる。
【００２９】
上記形態では、複数の溝が等間隔に形成されている場合、各溝間の圧力損失差が小さくなるように形成されている。具体的には、最も長い溝と最も短い溝との圧力損失の差が、最も短い溝の圧力損失に対して２０％以下、更に１０％以下であることが好ましい。特に、各溝間の圧力損失差が実質的に０（つまり、各溝の圧力損失が同じ）であることが最も好ましい。
【００３０】
（３）上記双極板の一形態として、上記複数の溝は、以下の要件を満たす長さの長い溝と短い溝とを含むことが挙げられる。
前記長さの長い溝とそれに隣り合う溝との間隔が、前記長さの短い溝とそれに隣り合う溝との間隔よりも小さい。
【００３１】
隣り合う溝の間隔を小さくすることで、溝が密に設けられた領域が形成され、その領域における溝の本数が増えることから、その領域での圧力損失を低減できる。したがって、長さの長い溝とそれに隣り合う溝との間隔が長さの短い溝とそれに隣り合う溝との間隔よりも小さいという要件を満たす長い溝と短い溝とを含むことで、溝（流路）の長さが異なる領域間の圧力損失の差を小さくでき、各領域に流れる電解液の流量の差を小さくできる。つまり、溝（流路）の長い領域への流量を増やして、セル内における電解液の流量分布を均一化できる。より好ましくは、溝の長さに応じて、隣り合う溝の間隔が小さくなるように溝を形成することが挙げられる。
【００３２】
（４）上記双極板の一形態として、溝の長さが最も長い領域と溝の長さが最も短い領域との圧力損失の差が、前記溝の長さが最も短い領域の圧力損失に対して２０％以下であることが挙げられる。
【００３３】
上記形態によれば、電解液が流通する際、最も長い溝を有する部分の圧力損失と、最も短い溝を有する部分の圧力損失との差を、最も短い溝を有する部分の圧力損失に対して２０％以下とすることができる。これにより、セル内における電解液の流量分布を十分に均一化でき、電解液の供給不足に起因するセル部材の損傷や、電池性能の低下を抑制する効果が高い。より好ましい圧力損失の差は、１０％以下である。
【００３４】
（５）本発明の一態様に係るセルフレームは、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。
【００３５】
上記セルフレームによれば、本発明の一態様に係る双極板を備えることから、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる。セル内における電解液の流量分布を均一化できるため、電解液の供給不足に起因するセル部材の損傷や、電池性能の低下を抑制できる。
【００３６】
（６）本発明の一態様に係るセルスタックは、上記（５）に記載のセルフレームと、正極電極と、イオン交換膜と、負極電極とをそれぞれ複数積層してなる。
【００３７】
上記セルスタックによれば、本発明の一態様に係るセルフレームを備えることから、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる。セル内における電解液の流量分布を均一化できるため、電解液の供給不足に起因するセル部材の損傷や、電池性能の低下を抑制できる。
【００３８】
（７）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、上記（６）に記載のセルスタックを備える。
【００３９】
上記レドックスフロー電池によれば、本発明の一態様に係るセルスタックを備えることから、セル内での電解液の圧力損失を低減できながら、電解液の流量分布を均一化できる。セル内における電解液の流量分布を均一化できるため、電解液の供給不足に起因するセル部材の損傷や、電池性能の低下を抑制できる。
【００４０】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る双極板の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係るセルフレーム、セルスタック及びレドックスフロー電池は、本発明の実施形態に係る双極板を用いたことに特徴があり、それ以外の構成は、図６，図７を参照して説明した従来と同様の構成を採用できる。したがって、以下では、セルフレーム、セルスタック及びレドックスフロー電池について、その詳しい説明を省略する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
［実施形態１］
図１，図２を参照して、実施形態１に係る双極板２１Ａについて説明する。双極板２１Ａは、図１に示すように平面形状が略六角形状であり、２つの辺と、その２辺に挟まれる角とで構成される一方の縁部（図１では下側の縁部）が電解液の供給側であり、それに対向する他方の縁部（図１では上側の縁部）が電解液の排出側である。双極板２１Ａは、図中の矢印で示すように、下側縁部から上側縁部に向かって電解液が流れる。そして、双極板２１Ａは、電極５０（図２参照）が配置される面に、電解液の流通方向（図１では上下方向）に沿って形成された複数の溝４０を備え、複数の溝４０は、長さの異なる少なくとも２以上の溝４０を有する。図１では、分かり易くするため、溝４０が形成されていない部分にハッチングを付している（後述する図４も同じ）。双極板２１Ａには、プラスチックカーボン製のものが利用できる。
【００４２】
（双極板）
双極板２１Ａは六角形状であり、下側縁部から上側縁部までの距離が幅方向で異なる。具体的には、上下縁部間の距離が幅方向の中央部で長く、両端部で短くなっており、中央部の領域では、両端部に比べて電解液の流れる長さ（流路長）が長くなる。そのため、電解液の流通方向に沿って複数の溝４０を形成した場合、長さの異なる溝４０が双極板２１Ａの幅方向（電解液の流通方向と直交する方向。図１では左右方向）に並列に形成され、中央部の領域では、溝４０の長さが両端部に比べて長くなる。
【００４３】
双極板２１Ａの形状は、上下縁部間の距離が幅方向に異なる形状など、電解液の流通方向に沿って複数の溝４０を形成した場合に長さの異なる複数の溝４０が形成される形状であることが挙げられる。したがって、双極板２１Ａの形状は、六角形状の他、三角形状、台形状、菱形状、八角形状などであってもよい。
【００４４】
（溝）
双極板２１Ａは、電解液の流通方向に沿って形成された長さの異なる複数の溝４０を備える。実施形態１の双極板２１Ａでは、電解液の流通方向に沿って等間隔に複数の溝４０が形成されており、各溝４０の断面形状が略矩形状である（図２参照）。また、この例では、各溝４０は、一端が双極板２１Ａの下側縁部又は上側縁部に連通し、他端が対向する縁部まで一定長さを残して形成されており、双極板２１Ａの下側縁部に連通する溝４０と、双極板２１Ａの上側縁部に連通する溝４０とが交互に並んで形成されている。そして、溝４０の長さが長い中央部の領域と溝４０の長さが短い両端部の領域との圧力損失の差が小さくなるように溝４０が形成されている。具体的には、中央部の領域と両端部の領域との圧力損失の差が、両端部の領域の圧力損失に対して２０％以下、更に１０％以下となるように、溝４０が形成されている。
【００４５】
溝４０の幅や深さ、隣り合う溝の間隔は、双極板２１Ａのサイズや厚さなどに応じて適宜選択することができ、特に限定されない。例えば、溝４０の幅は０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に５ｍｍ以下、溝４０の深さは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に５ｍｍ以下、隣り合う溝の間隔は０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが挙げられる。溝４０の断面形状も、特に限定されるものではなく、矩形状の他、三角形状、台形状、半円形状や半楕円形状などであってもよい。
【００４６】
流路を構成する複数の溝４０は、溝４０の長さが長い中央部の領域と溝４０の長さが短い両端部の領域との圧力損失の差が小さくなるように、長さの長い溝４０の等価直径が長さの短い溝４０の等価直径よりも大きくなるように形成されている。具体的には、溝４０の長さに応じて等価直径が大きくなるように形成されている。この例では、図２に示すように、長さの長い中央側の溝４０ほど、溝４０の深さを大きくして断面積を大きくすることによって、溝４０の等価直径を大きくしている。これにより、長さの長い溝４０の圧力損失を低減できる。具体的には、最も長い溝と最も短い溝との圧力損失の差が最も短い溝の圧力損失に対して２０％以下、更に１０％以下となるように、各溝４０の等価直径が設定されている。特に、各溝４０の圧力損失が略等しく、各溝４０間の圧力損失差が実質的に０となるように、各溝４０の等価直径が設定されていることが好ましい。各溝４０の圧力損失を等しくする場合、最も短い溝に対してｎ倍の長さの溝の等価直径は、上記式（１）から、最も短い溝の等価直径の４√ｎ倍に設定すればよい。
【００４７】
｛作用効果｝
実施形態１の双極板２１Ａによれば、電極５０が配置される面に複数の溝４０を備えることで、セル内の電解液の流通抵抗を小さくして、セル内での電解液の圧力損失を低減できる。また、長さの長い溝４０の等価直径が長さの短い溝４０の等価直径よりも大きくなるように形成されていることで、各溝４０間の圧力損失の差を小さくでき、各溝４０に流れる電解液の流量の差を小さくできる。したがって、溝４０の長さが長い中央部の領域と溝４０の長さが短い両端部の領域との圧力損失の差を小さくでき、領域間の流量の差を小さくできる。よって、セル内における電解液の流量分布を均一化でき、電解液の供給不足に起因するセル部材（電極や双極板など）の損傷や、電池性能の低下を抑制できる。
【００４８】
〈変形例〉
図１，図２を参照して説明した実施形態１では、溝４０の長さに応じて、溝４０の深さを大きくすることによって等価直径を大きくする場合を説明したが、図３に示すように、溝４０の幅を大きくすることによっても、溝４０の断面積を大きくして等価直径を大きくできる。溝４０の長さに応じて幅を大きくする場合（図３参照）は、深さを大きくする場合（図２参照）に比べて、隣り合う溝４０の間隔が狭くなり、溝４０と溝４０との間の畝の幅が狭くなる。そのため、溝４０の等価直径を大きくする手段として、溝４０の幅を変更する場合は、深さを変更する場合に比べて、双極板２１Ａと電極５０との接触面積が減少する。したがって、双極板２１Ａと電極５０との接触面積を確保して接触抵抗を低減する観点から、溝４０の深さを変更する方が好ましい。
【００４９】
また、実施形態１では、全ての溝４０の断面形状が同じ略矩形状である場合を説明したが、一部の溝４０の断面形状を異ならせることも可能である。溝４０の等価直径は、溝４０の周長を小さくすることによっても大きくできることから、溝４０の長さに応じて溝４０の周長を小さくすることが考えられる。例えば、実施形態１の双極板２１Ａにおいて、溝４０の長さが長い中央部の領域では溝４０の断面形状を半円形状にするなど、溝４０の周長を小さくすることによって等価直径を大きくすることが挙げられる。
【００５０】
［実施形態２］
上述した実施形態１の双極板２１Ａでは、長さの長い溝４０の等価直径が長さの短い溝４０の等価直径よりも大きい形態を説明した。実施形態２では、長さの長い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔が長さの短い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔よりも小さい形態を説明する。以下、図４，図５を参照して、実施形態２に係る双極板２１Ｂについて、実施形態１の双極板２１Ａとの相違点を中心に説明する。
【００５１】
実施形態２の双極板２１Ｂでは、全ての溝４０の断面形状が同じ矩形状で、かつ、幅や深さなど断面積、等価直径の大きさも同じである。そして、溝４０の長さが長い中央部の領域と溝４０の長さが短い両端部の領域との圧力損失の差が小さくなるように、長さの長い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔が長さの短い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔よりも小さくなるように形成されている。具体的には、溝４０の長さに応じて隣り合う溝４０の間隔が小さくなっている。つまり、長さの長い中央側の溝４０ほど、隣り合う溝４０との間隔が狭く、中央部の領域では、両端部の領域に比べて溝４０と溝４０との間の畝の幅が狭くなっている。そのため、中央部の領域は溝４０が密に形成された領域となり、中央部の領域の圧力損失を低減できる。したがって、長さの長い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔が長さの短い溝４０とそれに隣り合う溝４０との間隔よりも小さくなるように形成されていることで、溝４０の長さが異なる領域間の圧力損失の差を小さくでき、各領域に流れる電解液の流量の差を小さくできる。よって、セル内における電解液の流量分布を均一化できる。
【００５２】
更に、溝４０の長さに応じて、溝４０の等価直径を大きくすると共に、隣り合う４０の間隔を小さくしてもよく、これにより、溝４０の長さが異なる領域間の圧力損失の差を小さくすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の双極板は、レドックスフロー電池に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  セル
１０１  イオン交換膜
１０２  正極セル    １０４  正極電極
１０３  負極セル    １０５  負極電極
１０６  正極電解液用タンク
１０８，１１０  導管    １１２  ポンプ
１０７  負極電解液用タンク
１０９，１１１  導管  １１３  ポンプ
２０  セルフレーム
２１，２１Ａ，２１Ｂ  双極板
２２  枠体
２００，２０１〜２０４  マニホールド
２１０，２１１〜２１４  スリット
３０  保護板
４０  溝
５０  電極
１０Ｓ  セルスタック
２５０  エンドプレート
３００  レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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