[发明专利]氧化还原液流电池

说明书

技术领域

本发明涉及氧化还原液流电池(以下，也称为“RF电池”)。特别是涉及能够降低事故时等罐内的电解液的泄漏量的RF电池。

背景技术

近年来，作为地球温暖化的对策，在世界范围内推广太阳光发电和风力发电这样的新能源的引入。这些发电输出受到气候影响，因此若进行大量地引入，则预测存在频率或电压的维持变得困难这样的电力系统的运用时的问题。作为该问题的对策之一，期待设置大容量的蓄电池，从而谋求输出变动的平滑化、剩余电力的储存和负载平均化等。

大容量的蓄电池之一是RF电池。图6表示专利文献1(日本特开2001-43884号公报)所示的现有的RF电池的形态。如图6所示，现有的RF电池100具有在内置正极电极104的正极电池单元102与内置负极电极105的负极电池单元103之间介入隔膜101的电池要素100c和循环机构(罐106、107；上游配管108、109；下游配管110、111；泵112、113)，利用循环机构，能够向电池要素100c循环供给正极电解液以及负极电解液而进行充放电。作为典型的电解液，利用含有通过氧化还原使价数变化的钒离子这样的金属离子的水溶液。此外，在图6中，罐106、107内的离子是一种例示。另外，在图6中，实线的箭头表示充电，虚线的箭头表示放电。

在现有的RF电池100中，向电池要素100c供给正负各极的电解液的上游配管108、109的一端安装于罐106、107的底部侧(下方侧)，另一端安装于电池要素100c的底部侧(下方侧)。另外，在现有的RF电池100中，将来自电池要素100c的电解液返回到各极的罐106、107的下游配管110、111安装于罐106、107的上方侧。

但是，在现有的RF电池100中，在发生了上游配管108、109和/或泵112、113破损等事故的情况下，存在正负各极的罐106、107内的电解液大部分泄漏的问题。

用于RF电池的电解液是硫酸溶液等危险品，因此若大量泄漏，则担心损害作业者的安全性、对环境产生影响或者污损周边设备。

另外，用于RF电池的电解液具有导电性，因此担心漏电、或者在正极电池单元与负极电池单元之间以及RF电池与周边设备之间发生短路。在将下游配管的一端安装于罐的下方的情况下也存在同样的问题。

因此，希望即使在发生了RF电池的配管和/或泵的破损这样的事故的情况下，也能够尽可能地降低从罐泄漏的电解液的量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够降低在事故时等的罐内的电解液的泄漏量的氧化还原液流电池。

作为用于解决上述课题的方式考虑如下方式：将罐中的电解液的取出口设置于例如罐内的电解液的液面侧即罐的上方侧，从而将罐内的电解液供给到电池要素。

根据该方式，即使在发生了上述事故的情况下，作为向罐的外部泄漏的电解液仅是罐内的电解液中比取出口位于上方的电解液。在该方式中，通过罐内的电解液的取出口的设置位置，能够限制罐内的电解液的泄漏量。因此，可以说罐内的电解液的取出口的设置位置越高于罐的底部、换言之越是罐内的电解液的液面附近，越能够降低来自罐的电解液的泄漏量。

但是，在将电解液的取出口设置于罐的上方侧，并且将下游配管安装于罐的上方侧的情况下，将经由下游配管返回到罐的上方侧的电解液直接从设置于罐的上方侧的取出口供给到电池要素。由此，在罐内电解液不能充分对流，主要利用的仅是罐内的一部分的电解液(罐内的液面附近的电解液)，因此产生了实质上没有用于充放电的电解液。上述电解液的利用率的降低导致RF电池的特性的降低。

因此，本发明人研究了在罐内设置配管，以将取出口设置于罐内的电解液的液面侧，并且不仅能够取出该取出口附近的电解液还能够取出罐的底部侧的电解液。

另外，例如图6所示的现有的RF电池100，在采用地面等支撑上游配管108、109的一部分和泵112、113的方式的情况下，不仅能够不需要支架等支撑部件，还容易进行上游配管108、109和泵112、113的维护。

因此，本发明人研究了在罐内容纳配管并且将上游配管的一部分和泵设置于罐内的电解液的底部侧的方式。在该方式中，容纳于罐内的配管的一端在罐的底部侧开口，上游配管的一部分设置于比罐内所容纳的配管的开口部高的位置，并且上游配管的其他的一部分设置于比罐内的电解液的液面低的位置。

于是，在该方式中，容纳于罐内的配管和上游配管的一部分形成倒U字状，因此由于上述事故，担心罐内的电解液根据虹吸管的原理，经由倒U字状部分向罐的外部泄漏。