(57)【要約】  本発明は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽とをもつレドックスフロー電池であって、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽は、パイプを通じて液体連通を維持しており、液体連通のためのパイプの直径に対する長さの比率は、約１０以上であるレドックスフロー電池を提供する。本発明は、長期間連続してレドックスフロー電池を作動させる方法も提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電解液槽と負極電解液槽とをもつレドックスフロー電池であって、
前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽は、パイプを通じて液体連通を維持しており、前記液体連通のための前記パイプの直径に対する長さの比率（Ｌ／Ｄ比）は、約１０以上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】
前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽は、前記各槽の液位よりも下方に位置する前記パイプを通じて液体連通を維持している請求項１記載のレドックスフロー電池
【請求項３】
前記液体連通は、前記各槽の底部又は前記各槽の液位よりも下方の側部でパイプを通じて維持される請求項１又は２に記載のレドックスフロー電池。
【請求項４】
前記パイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約１０から約１０００であり、好ましくは約４０から約６００であり、更に好ましくは約６０から約４００であり、最も好ましくは約８０から約２００である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項５】
前記パイプは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ（二フッ化ビニリデン）、ポリエステル、ポリカーボネート、多価アルコール類、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ（エーテル−ケトン）、ポリ（エーテル−エーテル−ケトン）、ポリ（パサラジノン−エーテル−ケトン）、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン、ポリイソブチレン、及びポリアクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも１つの物質から作られている請求項１〜４のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項６】
前記パイプは、フランジ接続、溶接、及び接着の少なくとも１つの方法で、前記電解液槽に連結されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項７】
前記パイプは、一体成形という形で前記電解液槽に連結されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項８】
前記パイプは、弁が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項９】
前記レドックスフロー電池は、バナジウムレドックスフロー電池である請求項１〜８のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【請求項１０】
レドックスフロー電池を長期間連続して作動させる方法であって、前記レドックスフロー電池は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽を有し、前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽とを、パイプを通じて液体連通を維持することを含む方法であって、前記液体連通のためのパイプのＬ／Ｄ比は、約１０以上であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽とは、前記各槽の液位よりも下方に位置する前記パイプを通じて液体連通を維持させる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記液体連通は、前記各槽の底部又は前記各槽の液位よりも下方の側部で前記パイプを通じて維持される請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約１０から約１０００であり、好ましくは約４０から約６００であり、更に好ましくは約６０から約４００であり、最も好ましくは約８０から約２００である請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記パイプは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ（二フッ化ビニリデン）、ポリエステル、ポリカーボネート、多価アルコール類、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ（エーテル−ケトン）、ポリ（エーテル−エーテル−ケトン）、ポリ（パサラジノン−エーテル−ケトン）、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン、ポリイソブチレン、及びポリアクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも１つの物質で作られている請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記パイプは、フランジ接続、溶接、及び接着の少なくとも１つの方法で、前記電解液貯槽に連結されている請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記パイプは、一体成形という形で前記電解液貯槽に連結されている請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記パイプは、弁が設けられている請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記レドックスフロー電池は、バナジウムレドックスフロー電池である請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【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、特に長期間連続して安定して作動することができるレドックスフロー電池に関する。本発明は、また長期間連続して電池を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエネルギーが、エネルギー危機や環境圧のため、再生可能なエネルギーに代替されている。風エネルギーや太陽エネルギーなどのような再生可能なエネルギーは、大規模に発展しつつある。しかしながら、電力網への影響は、このような種類のエネルギーの不安定のせいで、益々悪くなっている。それゆえ、安定した再生エネルギーを得るための負荷変化のため、低コストで高い効率をもつ高容量のエネルギー貯蓄システムを探索し開発することが必要である。たくさんのエネルギー貯蓄システムの中で、レドックスフロー電池は、調整可能な容量をもち、固相反応がなく、電極物質微細構造の変化がなく、低コストで、長寿命で、高い信頼性を持つとともに、作動及び維持のための費用が易いという利点のため、集中的に開発されつつある。
【０００３】
バナジウムレドックスフロー電池（以下、ＶＲＢという。）は、金属元素のバナジウムのレドックス反応に基づく再生可能な電池エネルギー貯蓄システムである。バナジウム電池では、電気エネルギーが、化学エネルギーの形で、異なる原子価のバナジウムイオンの硫酸塩電解液に貯蓄される。電解液は、外部ポンプにより電池スタックに押し込められ、異なる貯蔵槽とハーフセルをもつ閉鎖回路で循環される。電池のセパレータとして機能するプロトン交換膜（ＰＥＭ）で、電解質溶液は電極の表面を横切って平行に流れ、電気化学反応を起こす。電流は、両極板に集められ導かれる。このような方法で、電解質溶液に貯蓄される化学エネルギーは、電気エネルギーに変換される。このような可逆可能な反応は、バナジウム電池が、スムーズに、充電、放電及び再充電をすることを可能としている。
【０００４】
しかしながら、他の種類のレドックスフロー電池で起こるように、ＶＲＢの充電／再充電サイクルの間に、正極と負極との間のイオンと水の移動が、電解質溶液にバランスの崩れを徐々に起こし、それにより電池の効率と容量が減らされる。
【０００５】
この問題を解決するために、複雑な手続きが、作動期間後の初期段階に正極電解液と負極電解液を混合するのに必要である。このような手続きは、かなり複雑で、混合手段を実行するために追加の電力を必要とする。
【０００６】
従来の工程に関して、ＵＳ６７６４７８９が、２つの代替可能な方法、即ちバッチ式の液体調整方法とオーバーフロー方法を開示している。バッチ式の液体調整方法は、数回（例えば３０回）の充電／放電サイクル後に液位が高くなった貯槽内の正極電解液又は負極電解液を、液位が低くなった貯槽内の正極電解液又は負極電解液に汲み出すことによって実行され、オーバーフロー方法は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間の初期レベルの差を設定することにより実行されて、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の双方に連結しているパイプを通じて、重力の助けとともに、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽のうちの液位が高くなった一方の増加した電解液を、液位が低くなった他方に流れさせている。
【発明の概要】
【０００７】
ＶＲＢの充電／放電中の正極と負極との間のイオンと水の移動によって生じる電池容量の減少を抑制する目的と、電池を長期間連続して作動させ得るように従来の混合手段の頻度を減少させる目的のために、このような目的が正極電解液貯槽と負極電解液貯槽とが液体連通を維持することにより成し遂げられるように、発明者は、集中的に勉強し予期せぬ発見をした。
【０００８】
それゆえ、本発明の目的は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽を有するレドックスフロー電池であって、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽は、パイプを通じて液体連通を維持しており、前記液体連通のための前記パイプの直径に対する長さの比率（Ｌ／Ｄ比）は、約１０以上であることを特徴とするレドックスフロー電池を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、前記レドックスフロー電池を長期間連続して作動させる方法であって、前記レドックスフロー電池は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽を有し、前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽とを、パイプを通じて液体連通を維持することをもつ方法であって、前記液体連通のためのパイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約１０以上であることを特徴とする方法を提供することである。
【００１０】
本発明によれば、作動期間後の初期状態に正極電解液と負極電解液を混合する複合手段は、省略されることができ、電解液を再分配したり再混合したりするための追加の電力は、不要である。本発明によれば、正極と負極との間の自己放電は、適切なＬ／Ｄ比を選ぶことにより効果的に減少され阻止され得る。本発明によれば、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の液位は、長期間実質的に同じであり続けることができ、そのため、作動中の電池容量は長期間安定し続け、電池の信頼性が高い。本発明によれば、製造コストが著しく更に減少されることができ、生産物の経済利益が著しく改良され得る。本発明によれば、電池の容量と電流効率を長期間安定に維持することができる電池システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のレドックスフロー電池の正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間の液体連通の一形式を示す概要図である。
【図２】本発明のレドックスフロー電池の正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間の液体連通の別の形式を示す概要図である。
【図３】本発明のレドックスフロー電池の正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間の液体連通の更に別の形式を示す概要図である。
【図４】従来のＶＲＢの基本構成を示す概要図である。
【図５】本発明の液体連通管をもつＶＲＢの基本構成を示す概要図である。
【発明の詳細な説明】
【００１２】
この開示内容では、技術用語「直径に対する長さの比率（Ｌ／Ｄ比）」は、他に特別な定めがない限り、パイプの直径に対する長さの比率をいう。更に、この開示でいう数値範囲は、端部の数値を含む。「約」の表現は、特別な数値が±５％の範囲で変化し得ることを示す。「近似値」の表現は、特別な数値が±５％の範囲で変化し得ることを示す。
【００１３】
本発明の第１の態様は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽を有するレドックスフロー電池であって、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽は、パイプを通じて液体連通を維持しており、前記液体連通のための前記パイプの直径に対する長さの比率（以後、Ｌ／Ｄ比と言われる）は、約１０以上であることを特徴とするレドックスフロー電池が提供される。
【００１４】
好ましい態様では、前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽は、前記各貯槽の液位よりも下方に位置する前記パイプを通じて液体連通を維持している。例えば、前記液体連通は、前記各槽の底部又は前記各槽の液位よりも下方の側部でパイプを通じて維持される。図１−図３は、液体連通の３形式を概略的に示しており、正極電解液貯槽２と負極電解液貯槽３は、それぞれ、パイプ５１，５２，５３を通じてつなげられている。本発明の範囲では、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽とが液体連通を維持する限り、連通パイプは、水平方向又は垂直方向であってもよく、連通パイプは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の底部に連結されてもよく、又は正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の一方の底部に一方の端部で、他方の側部に他方の端部で連結されていてもよい。それゆえ、パイプが電解液貯槽に連結される位置に特別な限定はなく、その位置は、装置の大きさ、工場建物の大きさなどのような特別な状況によって決定されてもよい。
【００１５】
好ましい態様では、液体連通のためのパイプのＬ／Ｄ比が、約１０から約１０００の範囲であり、好ましくは約４０から約６００の範囲であり、更に好ましくは約６０から約４００の範囲であり、最も好ましくは約８０から約２００であって、例えば、９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０、１５０、１６０，１７０、１８０，１９０、又はそれらの近似値である。
【００１６】
適切なＬ／Ｄ比は、正極電解液と負極電解液との間の予期せぬ自己放電を効率的に減少させ又は抑制させ得る一方、パイプの存在は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の液位を（連絡容器の原理によって）長期間実質的に同一に維持させることができる。本発明による好ましいＬ／Ｄ比の例では、パイプの一端でのイオン濃度が数回の充電／放電の後にかすかに高くなるとき、パイプの一端でのバナジウムイオンが濃度差によりパイプを通じて他端に移動し、それゆえ、電流効率を著しく減少させることなく、正極と負極の両側でのバナジウムイオン濃度が、実質的に同一となるように確保され得る。
【００１７】
その一方で、もしＬ／Ｄ比が、例えば１０未満というように本発明により推奨されない範囲であるときには、バナジウムイオンは、連通パイプを通じて一端から他端にすばやく移動して、電池の短絡を招くであろう。それゆえ、電流効率が著しく減少されるだけでなく、電池の充電／放電能力も連続して減少される。
【００１８】
液体連通のためのパイプは、電解液腐食抵抗である物質から作られ、好ましくは電解液腐食抵抗であるポリマー物質、たとえば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ（二フッ化ビニリデン）、ポリエステル、ポリカーボネート、多価アルコール類、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ（エーテル−ケトン）、ポリ（エーテル−エーテル−ケトン）、ポリ（パサラジノン−エーテル−ケトン）、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン、ポリイソブチレン、及びポリアクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも１つの物質から作られている。
【００１９】
確実な連結が確保され電解液が漏出しない限りは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽での液体連通のためのパイプの連結形式の特別な限定はない。例えば、液体連通のためのパイプは、フランジ接続、溶接、接着の少なくとも一つの方法で電解液貯槽に連結されるとよい。そのかわりに、液体連通のためのパイプは、一体成形の形体で電解液貯槽に連結されてもよい。
【００２０】
本発明の目的が達成される限りは、液体連通のためのパイプの形状及び構造の特別な限定はない。例えば、液体連通のためのパイプは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間で離れた長いまっすぐなパイプであるか、複数の湾曲部をもつか、スペース節約のために正極電解液貯槽と負極電解液貯槽に巻き付けられるか、又は他の形状であってもよい。
【００２１】
好ましい態様では、液体連通のためのパイプは、要求に応じて開閉する弁をつけることができる。
【００２２】
好ましい態様では、レドックスフロー電池は、電解液として単一の金属溶液を使うレドックスフロー電池のいずれかのタイプか、他のタイプの電池でよい。例えば、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、又はコバルト（Ｃｏ）を基とする電池、亜鉛臭素電池、ナトリウム多硫化物臭素電池、鉄クロム電池など、好ましくはバナジウムレドックスフロー電池（ＶＲＢ）であるとよい。
【００２３】
本発明の他の態様では、レドックス電池を長期間連続して作動させる方法であって、前記レドックス電池は、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽を有し、前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽とを、パイプを通じて液体連通を維持することを含む方法であって、前記液体連通のためのパイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約１０以上である。
【００２４】
好ましい態様では、前記方法は、前記正極電解液貯槽と前記負極電解液貯槽に、前記各槽の液位よりも下方に位置する前記パイプを通じて液体連通を維持させることを含む。例えば、前記液体連通は、前記各槽の底部又は前記各槽の液位よりも下方の側部で前記パイプを通じて維持されてもよい。液体連通の3つの形式を概略的に示す図１−図３では、正極電解液貯槽２と負極電解液貯槽３がパイプ５１、５２，５３を通じてそれぞれ連絡されている。本発明の範囲では、連通パイプは、水平方向又は垂直方向であってもよく、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽が液体連通を維持する限りでは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の底部に連結されていてもよく、又は連通パイプの一端が正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の一方の底部に連結され、他端が正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の他方に連結されていてもよい。それゆえ、パイプの連結形式への特別な限定はなく、パイプの連結形式は装置の大きさ、工場建物の大きさなどによって決定されるとよい。
【００２５】
好ましい態様では、前記方法は、液体連通のためのパイプを使うことを含み、パイプのＬ／Ｄ比は、約１０から約１０００の範囲にあり、好ましくは約４０から約６００の範囲にあり、更に好ましくは約６０から約４００の範囲にあり、最も好ましくは約８０から約２００の範囲にあり、例えば、９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０、１５０、１６０，１７０、１８０，１９０、又はそれらの近似値である。
【００２６】
液体連通のためのパイプは、電解液腐食抵抗である物質から作られ、好ましくは電解液腐食抵抗であるポリマー物質、たとえば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ（二フッ化ビニリデン）、ポリエステル、ポリカーボネート、多価アルコール類、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ（エーテル−ケトン）、ポリ（エーテル−エーテル−ケトン）、ポリ（パサラジノン−エーテル−ケトン）、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン、ポリイソブチレン、及びポリアクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも１つの物質から作られている。
【００２７】
確実な連結が確保され電解液が漏出しない限りは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽での液体連通のためのパイプの連結形式の特別な限定はない。例えば、液体連通のためのパイプは、フランジ接続、溶接、接着の少なくとも一つの方法で電解液貯槽に連結されるとよい。そのかわりに、液体連通のためのパイプは、一体成形の形体で電解液貯槽に連結されてもよい。
【００２８】
本発明の目的が達成される限りは、液体連通のためのパイプの形状及び構造の特別な限定はない。例えば、液体連通のためのパイプは、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽との間で離れた長いまっすぐなパイプであるか、複数の湾曲部をもつか、スペース節約のために正極電解液貯槽と負極電解液貯槽に巻き付けられるか、他の形状であってもよい。
【００２９】
好ましい態様では、液体連通のためのパイプは、要求に応じて開閉する弁をつけることができる。
【００３０】
好ましい態様では、レドックスフロー電池は、電解液として単一の金属溶液を使うレドックスフロー電池のいずれかのタイプか、又は他のタイプの電池でよい。例えば、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、又はコバルト（Ｃｏ）を基とする電池、亜鉛臭素電池、ナトリウム多硫化物臭素電池、鉄クロム電池など、好ましくはバナジウムレドックスフロー電池（ＶＲＢ）であるとよい。
【実施例】
【００３１】
本発明は、ＶＲＢの実施例に関して更に詳細に説明される。しかしながら、本発明は、これらに限定しない。
【００３２】
図４は、以下に述べられる従来のＶＲＢの基本構造を示す。
【００３３】
１）電池スタック１は、５つの単一のセルからなり、電池スタック１は実験上では内部漏出していない。
【００３４】
２）セルの反応面積は、３００ｃｍ２である。
【００３５】
３）ナフィオン１１５膜が使われる。
【００３６】
４）電解液のＶイオン濃度は１．５Ｍ（すなわち１．５ｍｏｌ／Ｌ）である。
【００３７】
５）電解液は、外部ポンプ４により電池スタック１に押し込められている。
【００３８】
６）電池スタックは、７０ｍＡ／ｃｍ２の定電流で、１．６Ｖの充電遮断電圧で、１．１Ｖの放電遮断電圧で充電／放電され、1回の充電／放電のサイクルの時間は、２時間である。
【００３９】
７）正極電解液貯槽２と負極電解液貯槽３の双方の液位の初期高さは、１２ｃｍである。
【００４０】
図５は、本発明による液体連通パイプをもつＶＲＢの基本構造を示し、正極電解液貯槽２と負極電解液貯槽３がパイプ５を通じて液体連通をしていることのみ、図４に示された従来のＶＢＲと相違する。
【００４１】
（実施例１）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが２２５ｍｍであり、内径が１５ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が１５である。
【００４２】
（実施例２）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが４８０ｍｍであり、内径が１０ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が４８である。
【００４３】
（実施例３）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが７６０ｍｍであり、内径が１０ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が７６である。
【００４４】
（実施例４）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが４９８ｍｍであり、内径が６ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が８３である。
【００４５】
（実施例５）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが５００ｍｍであり、内径が４ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が１２５である。
【００４６】
（実施例６）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが８００ｍｍであり、内径が４ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が２００である。
【００４７】
（実施例７）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが１２８０ｍｍであり、内径が４ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が３２０である。
【００４８】
（実施例８）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが１６００ｍｍであり、内径が４ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が４００である。
【００４９】
（実施例９）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが２３２０ｍｍであり、内径が４ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が５８０である。
【００５０】
（実施例１０）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが４８００ｍｍであり、内径が６ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が８００である。
【００５１】
（実施例１１）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが７２００ｍｍであり、内径が６ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が１２００である。
【００５２】
（比較例１）
図４に示されるＶＲＢが使われており、正極電解液槽と負極電解液槽との間にはパイプが存在しない。
【００５３】
（比較例２）
図５に示されるＶＲＢが使われており、パイプ５の長さが１２０ｍｍであり、内径が１５ｍｍであって、Ｌ／Ｄ比が８である。
【００５４】
＜実験＞
μＣ−ＸＣＦマイクロコンピュータ電池回路充電／放電テスター（ジャンスー  ジンファン  パワーテクノロジー  カンパニーリミテッド製造、中国）が使われる。正極電解液貯槽の液位と負極電解液貯槽の液位との高さの差を測定するために、目盛定規が使われる。正極電解液貯槽と負極電解液貯槽でのバナジウムイオン濃度の変化を測定するために、ＧＢ／Ｔ  ８７０４．５−１９９４に合致する電位差滴定法が採用される。
【００５５】
実験結果が、次の表１に示される。
【００５６】
【表１】
2012502445.tif 000003
【００５７】
上記の表では、充電／放電の１００サイクル後の本発明によるレドックスフロー電池では、１）電池の電流効率が７５％以上維持し、Ｌ／Ｄ比の好ましい範囲で電流効率が従来のレドックスフロー電池（すなわち、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の間での液体連通のためのパイプがない電池）に比べて５％未満減少する、２）正極電解液貯槽と負極電解液貯槽の液位は、実質的に同じであり、液位の最大の差は４ｃｍを超えない、３）正極電解液貯槽と負極電解液貯槽でのバナジウムイオン濃度の変化は０．４５Ｍを超えない。これは、イオンバランス領域が、正極電解液貯槽と負極電解液貯槽でのイオン濃度を安定にさせるパイプに形成されるからである。
【００５８】
これに反して、バランシングパイプのＬ／Ｄ比が本発明により推奨される範囲ではない場合には、充電／放電の１００サイクル後に電流効率は、６０．６％にすぎないのに対して、液体連通のためのパイプ（バランシングパイプ）が使われないケースでは、正極電解液貯槽の液位と負極電解液貯槽の液位との間の高さの差は４．８０ｃｍになり、充電／放電の１００サイクル後に正極電解液貯槽と負極電解液貯槽でのバナジウムイオン濃度の変化は０．５Ｍになる。
【００５９】
更に、本発明によるレドックスフロー電池の電池容量は少なくとも２年間作動後にも減少しないことが実験を通じて確認されている。
【００６０】
＜技術用語の説明＞
この開示の内容では、「正極電解液貯槽」は、「正極液体貯槽」とも言われ、「負極電解液貯槽」は、「負極液体貯槽」とも言われ、「液体連通のためのパイプ」は「バランシングパイプ」とも言われる。これらの技術用語は、同じ機能をもち互いに置き換え可能な部材に関するものであるときに、同じ意味をもつ。
【００６１】
本発明によるレドックスフロー電池は、特別な実施形態に関して述べられている一方で、本発明の精神及び範囲から離れることなくして、さまざまな変更、改良及び／又は置換が特別な実施形態でなされることは、当業者に明らかであろう。例えば、液体連通のためのパイプの連結位置、形状、物質、及びＬ／Ｄ比は、電解液変化などとして変化するかもしれない。
【図１】
2012502445.tif 000004
【図２】
2012502445.tif 000005
【図３】
2012502445.tif 000006
【図４】
2012502445.tif 000007
【図５】
2012502445.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月30日(2011.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
好ましい態様では、液体連通のためのパイプのＬ／Ｄ比が、約２０から約１０００の範囲であり、好ましくは約４０から約６００の範囲であり、更に好ましくは約６０から約４００の範囲であり、最も好ましくは約８０から約２００であって、例えば、９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０、１５０、１６０，１７０、１８０，１９０、又はそれらの近似値である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
好ましい態様では、前記方法は、液体連通のためのパイプを使うことを含み、パイプのＬ／Ｄ比は、約２０から約１０００の範囲にあり、好ましくは約４０から約６００の範囲にあり、更に好ましくは約６０から約４００の範囲にあり、最も好ましくは約８０から約２００の範囲にあり、例えば、９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０、１５０、１６０，１７０、１８０，１９０、又はそれらの近似値である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記パイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約２０から約１０００であり、好ましくは約４０から約６００であり、更に好ましくは約６０から約４００であり、最も好ましくは約８０から約２００である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記パイプの前記Ｌ／Ｄ比は、約２０から約１０００であり、好ましくは約４０から約６００であり、更に好ましくは約６０から約４００であり、最も好ましくは約８０から約２００である請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2012502445.tif 000009
【国際調査報告】
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