【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用電極に関するものである。 特に、電解液における流液の際の圧力損失を上昇させずに液エネルギー密度を向上することができるレドックスフロー電池用電極に関する。 【０００２】 【従来の技術】図6は従来のレドックスフロー二次電池の動作原理を示す説明図である。 この電池は、イオンが通過できる隔膜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1
00B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、正極用電解液を供給及び排出する正極用タンク101が導管106、107を介して接続されている。 同様に負極セル100Bには、負極用電解液を供給及び排出する負極用タンク102が導管109、110を介して接続されている。 各電解液は、バナジウムイオンなどの価数が変化するイオンの水溶液を用い、送液ポンプ10
8、111で循環させ、正極電極104及び負極電極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。 【０００３】図7は、上記の電池に用いるセルスタックの概略構成図である。 通常、上記の電池には、複数のセル210が積層されたセルスタック200と呼ばれる構成が利用される。 各セル210は、隔膜103の両側に炭素質繊維
(カーボンフェルト)製の正極電極104および負極電極105
を具える。 そして、正極電極104と負極電極105の各々の外側には、双極板211を具えるセルフレーム212が配置される。 【０００４】図8は、従来のレドックスフロー二次電池に用いられる電極の模式図である。 従来、正極電極や負極電極に用いられる電極300として、電解液を流通させるために、表面に電解液の流れる方向に沿って上流側端部から下流側端部に連続する複数の流通溝301を具えたものが知られている。 この電極300は、この流通溝301を複数具えることで、流液の際の圧力損失を低減させて、
送液ポンプ(図6参照)の負荷を減らし、電池における全エネルギー効率を高めるものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】流液の際の圧力損失をより低減させるためには、流通溝をより深く、又は流通溝の幅を大きくして断面積を大きくすることが考えられる。 しかし、流通溝が上流側端部から下流側端部に連続する直線状であったり、また、このような形状で深すぎたり、幅が広すぎたりすると、圧力損失が低減する反面、電解液が電極でイオンの価数変化反応を十分に行うことなく排出されて、液エネルギー密度(kWh/m ³ )や放電容量(kWh)が小さくなるという問題がある。 更に、溝加工にバラツキがあると、液エネルギー密度や放電容量といった電池性能にもバラツキが生じる。 従って、セル間に電池性能のバラツキがあると、特定のセルが過負荷状態となって性能劣化、引いては電池寿命の短縮化を引き起こすという問題もある。 【０００６】そこで、本発明は、流液の際の圧力損失を上昇させることなく、液エネルギー密度を向上させることができるレドックスフロー電池用電極、及びこの電極を用いたレドックスフロー電池を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、電解液が導入される上流側端部を起点とし、電解液が排出される下流側端部に連続しない電解液の流通溝を有する。 また、電解液が導入される上流側端部から電解液が排出される下流側端部に連続する電解液の流通溝を有するレドックスフロー電池用電極であって、流通溝は、非直線状であることを特徴とする。 【０００８】従来の電極は、流液の際の圧力損失を低減させることを主目的として、電解液が導入される上流側端部から電解液が排出される下流側端部に連続する直線状の流通溝を設けていた。 しかし、本発明者らは、電極の表面に流通溝を全て上流側端部から下流側端部に連続する直線状に設けると、充電された電解液の一部が電極内で放電反応を起こさずにそのまま排出されてしまい、
結果として液エネルギー密度が減少することを見出した。 【０００９】電解液の放電反応は、一般に、電極における溝以外の部分で主に起こり、溝部分では少ない。 即ち、流通溝から流出した電解液は、電極における溝以外の部分から流出した液と比較して放電反応量が比較的小さい。 従来の電極では、流通溝を流通する電解液は溝以外の部分に、一方、溝以外の部分を流通する液は溝にそれぞれ流出して、溝を流通する液と溝以外の部分を流通する液とが混合される。 しかし、従来の電極は、その混合が不十分なため、放電反応を起こさずに流通溝から流出してしまう電解液があり、結果として液エネルギー密度が小さくなっていた。 【００１０】そこで、第一の本発明レドックスフロー電池用電極は、電解液が導入される上流側に上流側端部を起点とする流通溝を有することで、電解液の流通性をよくして流液の際に生じる圧力損失の上昇を抑える。 かつ、電解液が排出される下流側に流通溝を設けないことで、この部分で流通溝を出た液と溝以外の部分から出た液とが混合されるため、従来の電極に比較してイオンの価数変化反応量を増やすことができる。 従って、本発明は、液エネルギー密度を向上させることができる。 また、第二の本発明レドックスフロー電池用電極は、電解液の上流側端部から下流側端部に連続する非直線状の流通溝を有するため、同直線状の流通溝を有する従来の電極と比べて、溝を流通する電解液と溝以外の部分を流通する液とがより混合される。 従って、第二の本発明電極も第一の本発明電極と同様に、従来の電極に比較してイオンの価数変化反応量を増加でき、液エネルギー密度を向上させることができる。 このような構成により、本発明電極は、流液の際の圧力損失を上昇させることなく、
液エネルギー密度を向上させることを実現する。 【００１１】以下、本発明を具体的に説明する。 第一の本発明電極において流通溝は、電解液の流れる方向に沿った直線状のものでもよいし、波状などの曲線状、山と谷を繰り返したジグザク状、階段状などの非直線状のものでもよい。 電解液は、上流から下流に向かって流れようとするため、この液の流れる方向に対して一定の角度を有する溝を設けると、溝を流通する電解液は溝以外の部分に、溝以外の部分を流通する液は溝にそれぞれ流出し易くなりより混合される。 従って、後者の場合、上記の直線状の流通溝と比べて、液エネルギー密度をより向上させることができる。 また、流通溝は、1本でもよいが、複数本具える方が圧力損失を低減できるため好ましい。 更に、流通溝は、深さが深い或いは幅が広い程、即ち断面積が大きい程、圧力損失を低減することができるため好ましい。 具体的には、厚さ4.5mm、幅25cmの電極では、流通溝1本において、深さ2.0〜3.0mm、特に2.5mm
前後、幅2.0〜3.5mm、特に3mm前後が最適である。 【００１２】本発明電極は、流通溝を有する凹凸部と流通溝を有しない平坦部とをそれぞれ別個の電極片とし、
組み合わせて一つの電極としてもよいし、凹凸部と平坦部とが一体化されたものでもよい。 前者の場合、双極板上に配置する際に凹凸部と平坦部との間に隙間を設けることが好ましい。 このとき、流通溝を出た電解液が隙間に流出することで電解液が流れる方向と直交する方向に流液範囲が広げられ、溝を出た液と溝以外の部分を出た液とを上記隙間内で混合させて平坦部に導入することができる。 そのため、凹凸部と平坦部との間に隙間を有する電極は、液エネルギー密度をより向上させることができる。 この隙間は、大きすぎると電極自体の面積が小さくなって電解液の反応領域が減少するため、液エネルギー密度を減少させることになるので、適度な大きさが好ましい。 具体的には、隙間を含めて長さ20cm、幅25cmとなるように凹凸部と平坦部とを組み合わせる電極の場合、隙間の幅は、0.2〜0.8cm、特に0.5cm前後が好ましい。 このような電極片からなる電極は、双極板上に配置して複数積層したセルを固定する締め付け力により、それぞれの位置及び各部間の隙間を保持するとよい。 【００１３】一方、後者の場合、凹凸部と平坦部との間に電解液が流れる方向と直交する方向に長溝や電極の表裏に貫通する長孔を設けて隙間としてもよい。 このとき、流通溝を出た電解液が長溝や長孔に流出することで、上記隙間と同様に溝を出た液と溝以外の部分から出た液とを長溝や長孔内で混合させて平坦部に導入することができる。 そのため、長溝や長孔を有する電極は、長溝や長孔がない電極よりも、液エネルギー密度をより向上させることができる。 更に、凹凸部と平坦部とが一体化されていることで、レドックスフロー電池の組立において、双極板に配置が容易であり、組立作業性に優れる。 【００１４】別の例として、電解液が導入される上流側に流通溝を有する第一凹凸部と、電解液が排出される下流側に電極の中間部を起点とする第二の流通溝を有する第二凹凸部とを具え、第一凹凸部と第二凹凸部との間に流通溝を有しない平坦部を具えるものが挙げられる。 また、上流側に凹凸部、下流側に平坦部で一対の組み合わせとし、この組み合わせを複数具えたものでもよい。 このような凹凸部と平坦部とからなる電極は、各部を別個の電極片とし、組み合わせて一つの電極としてもよいし、レドックスフロー電池の組立作業が容易なように一体に形成されたものでもよい。 また、第一凹凸部と平坦部との間や、平坦部と第二凹凸部との間に、上記のように隙間や長孔などを設けて、流通溝を出た電解液と溝以外の部分から出た液とを隙間や長孔などで混合させて平坦部や第二凹凸部に導入させ、液エネルギー密度をより向上させることが好ましい。 【００１５】第二の本発明電極において流通溝は、波状などの曲線状、山と谷を繰り返したジグザク状、階段状などの非直線状のものが挙げられる。 このような電極も、流通溝を有する複数の電極片を組み合わせて一つの電極としてもよいし、レドックスフロー電池の組立作業が容易なように一体に形成されたものでもよい。 前者の場合、各電極片間に隙間を設け、隙間を介して各電極片の流通溝を繋げる。 なお、隙間を設けることで、上記のように電解液の混合作用を果たし、液エネルギー密度をより向上させることができる。 【００１６】一方、後者の場合、流通溝は、電極の表面に上流側端部から下流側端部に亘って連続して設けてもよいし、電極の中間部に電解液が流れる方向と直交する方向に長溝や長孔を1本以上設けてもよい。 長溝や長孔を設けた場合、長溝や長孔を介して上流側の流通溝と下流側の流通溝とを繋げる。 この長溝や長孔は、上記隙間と同様の作用を果たし、液エネルギー密度をより向上させることができる。 【００１７】具体的な例として、電解液が導入される上流側に流通溝を有する第一凹凸部と電解液が排出される下流側に中間部を起点とする第二の流通溝を有する第二凹凸部とを具え、第一凹凸部の流通溝と第二凹凸部の流通溝とは、交互に配置されるものが挙げられる。 この電極は、特に、第二凹凸部の第二の流通溝が設けられていない流通溝間に第一凹凸部の流通溝が位置するように配置し、第一凹凸部の流通溝を出た電解液を上記流通溝間に導入させてイオンの価数変化反応を行わせる構成である。 このような電極は、各部を別個の電極片として組み合わせて一つの電極としてもよいし、レドックスフロー電池の組立作業性を考慮して一体に形成されたものでもよい。 前者の場合、各部間に隙間を設け、流通溝を有する各部をそれぞれの流通溝が互い違いとなるように双極板上に配置するとよい。 このとき、流通溝は、隙間を介して上流側から下流側に連続される。 後者の場合、各部間に長溝や長孔を設け、各部の流通溝が互い違いとなるように溝を設けるとよい。 また、このように互いの流通溝を交互に配置した第一凹凸部と第二凹凸部とで一対の組み合わせとし、各部間に隙間や長孔などを介して、この組み合わせを複数具えてもよい。 なお、上流側から下流側に連続した流通溝とならないが、第一凹凸部と第二凹凸部との間には、隙間を設けなくてももちろんよい。
このとき、第二凹凸部の流通溝間で第一凹凸部の流通溝を出た電解液と溝以外の部分から出た液とが混合されるため、従来の電極よりも液エネルギー密度を向上させることができる。 【００１８】本発明電極の材料は、公知の方法によって得られたポリアクリロニトリル繊維を公知の方法で耐炎化した耐炎化繊維や、等方位ピッチやメゾフェースピッチのプリカーサ繊維、セルロース繊維、硬化ノボラック繊維などの炭素化可能な繊維を用いるとよい。 この繊維をカードによって解繊し、多層化されたウェブをニードルパンチによって不織布化するなどの公知の方法により不織布化するとよい。 流通溝の付与は、所定の山幅、山間隔、高さを規定した金型を上記の不織布に載せ、一定の温度で一定時間プレスする方法や、鋭利な刃物で流通溝を切削する方法、ラインエンボスによる方法、ラインのステッチボンドによる方法などの公知の方法で行うとよい。 また、流通溝の付与が困難な不織布については、
予め流通溝を付与した不織布と貼り合わせて一体化してもよい。 こうして得られた流通溝付きの不織布は、公知の方法で導電性付与を行い、炭素質繊維製の電極を得る。 【００１９】このような本発明電極は、レドックスフロー電池に用いられることが好適である。 即ち、双極板を有するセルフレームと隔膜との間に本発明電極を配置してレドックスフロー電池を組立て、電解液を供給排出するとよい。 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。 (実施例1)図1は、本発明レドックスフロー電池用電極の一例を示す模式図である。 本発明電極10は、図1に示すように電解液が導入される上流側端部を起点とする電解液の流れる方向に沿った複数の流通溝1を有する凹凸部2
と、この凹凸部2よりも電解液が排出される下流側に流通溝1を有しない平坦部3とを具える。 【００２１】凹凸部2には、電解液の上流側端部から下流側に向かって直線状の流通溝1を複数設け、各流通溝1
の上流側端を電解液が導入できるように開口させており、下流側端を電解液が放電反応を起こさずにそのまま電極から排出されにくいように閉塞させている。 即ち、
電極10は、上流側端部から下流側端部に連続しない流通溝1を有するもので、流通溝1のない下流側が平坦部3となる。 【００２２】本発明電極10は、電解液の上流側に電解液が流れる流通溝1を有する凹凸部2を具えることで、電解液を流通させる際の圧力損失を上昇させにくい。 かつ、
電解液の下流側に流通溝1を有しない平坦部3を具えることで、溝1を出た液と溝1以外の部分から出た液とをこの平坦部3で混合させることができる。 従って、電極10
は、イオンの価数変化反応を充分にさせることができるため、液エネルギー密度を向上させることが可能である。 また、本発明電極10は、凹凸部2と平坦部3とが一体化されているため、レドックスフロー電池の組立作業性に優れる。 【００２３】本例では、流通溝1の形状を電解液の流れに沿った直線状としたが、波状やジグザク状、階段状などの非直線状でもよい。 このとき、直線状の溝と比べて、溝を流通する電解液と溝以外の部分を流通する液とをより混合させることができるため、液エネルギー密度をより向上させることができる。 また、本例では、いずれの流通溝1の下流側端も閉塞させているが、従来のように上流側端部から下流側端部に亘って途切れることなく連続した流通溝を具えていてもよい。 これらのことは、以下に示す実施例2及び3についても同様である。 【００２４】このような電極10は、公知の方法で得られたポリアクリロニトリル繊維を公知の方法で耐炎化した耐炎化繊維を公知の方法により、不織布化し、公知の方法で流通溝を付与した後、公知の方法で導電性の付与を行うことで得られる。 以下に示す実施例2〜4も同様にして得られる。 【００２５】(実施例2)図2は、本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、凹凸部と平坦部との間に隙間を有するものである。 実施例1で示した電極10は、図1に示すように凹凸部2と平坦部3とが一体化されたものであるのに対し、本発明電極20は、凹凸部
2と平坦部3とがそれぞれ独立した別個の電極片であり、
これら凹凸部2と平坦部3とを組み合わせてなる。 また、
凹凸部2と平坦部3との間に一定の隙間4を設けて双極板上に配置する。 【００２６】本発明電極20は、電極10と同様に凹凸部2
によって圧力損失の上昇を抑制すると共に平坦部3で液エネルギー密度を向上させる。 この作用に加えて、電極
20は、凹凸部2と平坦部3間に一定の隙間4を設けることで、凹凸部2の各流通溝1を出た電解液を溝1以外の部分から出た液と隙間4内で混合させて平坦部3に導入させる。 そのため、電極20は、電極10と比較して液エネルギー密度をより向上させることが可能である。 【００２７】(実施例2')図3は、本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、凹凸部と平坦部との間に電極の表裏を貫通する長孔を有するものである。 実施例2で示した電極20は、図2に示すように凹凸部2と平坦部3とが別個の電極片で、両部間に一定の隙間
4を設けて双極板上に配置するものであるのに対し、本発明電極20'は、凹凸部2と平坦部3とが一体に形成され、両部間に一定の長孔4'を設けたものである。 このような電極20'は、上記電極20の作用に加えて、一体に形成されていることで、レドックスフロー電池を組み立てる際、双極板に容易に配置することができ、組立作業性に優れる。 【００２８】(実施例3)図4は、本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、第一凹凸部と第二凹凸部との間に平坦部を有するものである。 実施例
2で示した電極20は、凹凸部2が一つであるのに対し、電極30は、平坦部3を挟んで、上流側に流通溝1を有する第一凹凸部5、下流側に中間部を起点とする第二の流通溝
1'を有する第二凹凸部6の二つの凹凸部を具える。 即ち、上流側から順に、第一凹凸部5、平坦部3、第二凹凸部6と位置する。 また、本例では、上流側の第一凹凸部5
と平坦部3、下流側の平坦部3と第二凹凸部6との間にそれぞれ一定の隙間4を設けており、下流側の隙間は、第二の流通溝1'の起点となっている。 【００２９】本発明電極30は、電極20と同様に第一・第二凹凸部5、6によって圧力損失の上昇を抑制すると共に、平坦部3で液エネルギー密度を向上させる。 また、
電極20と同様に、凹凸部と平坦部3間に隙間4を設けていることで、上記のような電解液の混合作用を果たし、液エネルギー密度をより向上させることが可能である。 なお、本例では、隙間4を二つ設けた構成としたが、いずれか一方だけ設けてもよいし、いずれの隙間4も設けなくてもよい。 また、本例では、各部3、5、6がそれぞれ別個の電極片で組み合わせて一つの電極30となる構成としたが、レドックスフロー電池の組立作業性を考慮して一体に形成したものでもよい。 このとき、各部間には、
長溝や図3に示すような長孔を設けることが好ましい。 【００３０】(実施例4)図5は、本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、第一凹凸部の流通溝と第二凹凸部の第二の流通溝とが交互に配置されているものである。 実施例1〜3で示した電極10〜30は、
いずれも流通溝1が電極10〜30の中間部で途切れて、電解液の上流側端部から下流側端部に連続しないものであるのに対し、本発明電極40は、流通溝が上流側端部から下流側端部に連続するものである。 より具体的には、本発明電極40は、上流側に流通溝1を有する第一凹凸部5、
隙間4を介して、下流側に第二の流通溝1'を有する第二凹凸部6の二つの凹凸部からなり、各部5、6の流通溝1、
1'を互い違いになるように配置している。 そして、流通溝は、第一凹凸部5の流通溝1から隙間4を介して第二凹凸部6の第二の流通溝1'に繋がる階段状に上流側端部から下流側端部に連続する。 この電極40では、第一凹凸部5の流通溝1を出た電解液が第二凹凸部6の第二の流通溝1'間に導入され、この流通溝1'間でイオンの価数変化反応が行われる構造である。 【００３１】本発明電極40は、流通溝1、1'を有する第一・第二凹凸部5、6によって圧力損失の上昇を抑制すると共に、特に、第二凹凸部6の流通溝1'間で液エネルギー密度を向上させる。 また、第一・第二凹凸部5、6間に隙間4を設けていることで、上記と同様に電解液の混合作用を果たし、液エネルギー密度をより向上させることが可能である。 なお、本例では、隙間4を設けた構成としたが、レドックスフロー電池の組立作業性を考慮して第一凹凸部5と第二凹凸部6とを一体に形成したものでもよい。 このとき、長溝や図3に示すような長孔を設けるとよい。 【００３２】(試験例)上記本発明レドックスフロー電池用電極、及び図8に示す従来の電極において、液エネルギー密度及び圧力損失を測定してみた。 試験条件を以下に示す。 【００３３】(試験条件) 使用した電解液：V(バナジウム)：1.7mol/l、H ₂ SO ₄ (硫酸)：2.6mol/l 使用した電解液の量：正極、負極ともに3.5ｌ 使用した電解液の送液量：正極、負極ともに0.2ml/min・
cm ²放電電流密度：70mA/cm ²放電終了電圧：1.0V/セル下記の電極を双極板上に配置して、5セル積層してレドックスフロー電池を形成し、
上記の電解液を供給排出して、開放電圧(1.48V/セル)まで充電した後、放電を行い、このときの液エネルギー密度、セル部分の圧力損失を測定し、優劣を評価した。 その結果を表1に示す。 【００３４】(使用した電極)以下、長さとは、図1〜5、
図8において上下方向の大きさをいう。 幅とは、同様に図1〜5、図8において左右方向の大きさをいう。 実施例1-1(浅溝型) 電極の大きさ：長さ20cm 幅25cm 厚さ4.5mm 流通溝：長さ15cm 幅3mm 溝間5mm 深さ2.0mm 平坦部：長さ5cm 幅25cm 実施例1-2(深溝型) 流通溝：深さ2.5mm、その他の大きさは実施例1-1と同様実施例2-1(浅溝型) 凹凸部：長さ15cm 幅25cm 厚さ4.5mm 流通溝：長さ15cm 幅3mm 溝間5mm 深さ2.0mm 平坦部：長さ4.5cm 幅25cm 流通溝と平坦部との隙間：長さ0.5cm 幅25cm 実施例2-2(深溝型) 流通溝：深さ2.5mm、その他の大きさは実施例2-1と同様実施例3-1(浅溝型) 第一凹凸部及び第二凹凸部：長さ7.25cm 幅25cm 厚さ
4.5mm 流通溝：長さ7.25cm 幅3mm 溝間5mm 深さ2.0mm 平坦部：長さ4.5cm 幅25cm 流通溝と平坦部との隙間：長さ0.5cm 幅25cm 実施例3-2(深溝型) 流通溝：深さ2.5mm、その他の大きさは実施例3-1と同様実施例4-1(浅溝型) 第一凹凸部：長さ15cm 幅25cm 厚さ4.5mm 第一凹凸部の流通溝：長さ15cm 幅3mm 溝間5mm 深さ
2.0mm 第二凹凸部：長さ4.5cm 幅25cm 厚さ4.5mm 第二凹凸部の流通溝：長さ4.5cm 幅3mm 溝間5mm 深さ2.0mm 第一流通溝と第二凹凸部との隙間：長さ0.5cm 幅25cm 実施例4-2(深溝型) 各流通溝：深さ2.5mm、その他の大きさは実施例4-1と同様従来例1-1(浅溝型) 電極の大きさ：長さ20cm 幅25cm 厚さ4.5mm 流通溝：長さ20cm 幅3mm 溝間5mm 深さ2.0mm 従来例1-2(深溝型) 流通溝：深さ2.5mm、その他の大きさは従来例1-1と同様用いた電極は、いずれも上記実施例で示した製造方法により製造した。 【００３５】 【表1】

【００３６】表1に示すように、実施例1-1〜4-2は、従来例1-1と比較して、圧力損失が同等か若干劣るが、液エネルギー密度に非常に優れることが分かる。 【００３７】浅溝型(実施例1-1、2-1、3-1、4-1)と深溝型(実施例1-2、2-2、3-2、4-2)とを比較すると、いずれの実施例も、深溝型の方が圧力損失が小さく、かつ浅溝型の液エネルギー密度とほぼ同等の値である。 このことから、流通溝は深いほうが好ましいことが分かる。 【００３８】実施例1-1と実施例2-1とを比較すると、凹凸部と平坦部との間に隙間を有する実施例2-1の方が液エネルギー密度が大きい。 このことから、凹凸部と平坦部との間には、一定の隙間を有するほうが好ましいことが分かる。 【００３９】その他、以下の例も上記と同様の試験を行った。 結果を示す。 (1)上記実施例20'に対して、長さ0.5cm、幅24cmの長孔を設け、その他の大きさを実施例2-1と同様とした例は、実施例2-1とほぼ同様の結果を示した。 【００４０】(2)実施例1-1において、流通溝の形状のみを変えた例は、実施例1-1よりも圧力損失が若干上昇したが、液エネルギー密度が向上していた。 なお、流通溝の形状は、波状(R15〜20mm)、ジクザグ状(振幅10〜15m

m、山幅15〜20mm)、階段状(長さ5〜10mm、幅5〜10mm)を調べた。 【００４１】(3)実施例1-1において、上流側端部から下流側端部に亘って途切れることなく連続する流通溝を複数本設けた例は、実施例1-1よりも液エネルギー密度が若干減少したが、圧力損失が減少していた。 また、上記連続する流通溝の数が多いほど、実施例1-1よりも液エネルギー密度が減少したが、圧力損失が減少していた。 【００４２】(4)従来例1-1において、流通溝の形状のみを変えた例は、従来例1-1よりも圧力損失が多少上昇したが、液エネルギー密度が向上していた。 なお、流通溝は、全て波状(R15〜20mm)のもの、直線状と波状(R15〜2

0mm)との両方を具えるもの(割合、直線状：波状＝1：5

〜10)を調べた。 【００４３】 【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用電極によれば、流通溝を有する凹凸部を具えることで電解液を流通させる際の圧力損失の上昇を抑制すると共に、平坦部を具えることで液エネルギー密度を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、凹凸部と平坦部との間に隙間を設けることで、流通溝を出た電解液と溝以外の部分を出た液とを混合させて平坦部に導入することができるため、液エネルギー密度をより向上させることができる。 また、上流側端部から下流側端部に連続する流通溝を非直線状とすることで、溝の電解液と溝以外の部分の液とがより混合されるため、圧力損失の上昇を抑制すると共に、液エネルギー密度をより向上させることができる。 従って、本発明電極を用いたレドックスフロー電池は、電池としての全エネルギー効率を従来の電極よりも高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明レドックスフロー電池用電極の一例を示す模式図である。 【図２】本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、凹凸部と平坦部との間に隙間を有するものである。 【図３】本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、凹凸部と平坦部との間に長孔を有するものである。 【図４】本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、第一凹凸部と第二凹凸部との間に平坦部を有するものである。 【図５】本発明レドックスフロー電池用電極の他の例を示す模式図であり、第一凹凸部の流通溝と第二凹凸部の流通溝とが交互に配置されているものである。 【図６】従来のレドックスフロー二次電池の動作原理を示す説明図である。 【図７】従来のレドックスフロー二次電池に用いるセルスタックの概略構成図である。 【図８】従来のレドックスフロー二次電池に用いられる電極の模式図である。 【符号の説明】 1 流通溝 1' 第二の流通溝 2 凹凸部 3 平坦部
4 隙間 4' 長孔5 第一凹凸部 6 第二凹凸部10、20、20'、30、40 レドックスフロー電池用電極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、109、110 導管 108、111 送液ポンプ200 セルスタック 210 セル 212 セルフレーム 2
11 双極板300 電極 301 流通溝

フロントページの続き (72)発明者 出口 洋成 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内(72)発明者 徳田 信幸 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内Ｆターム(参考） 5H018 AA08 AS07 CC06 DD05 DD06 DD10 EE01 EE17 5H026 AA10 CC03 CC10 RR01