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JP2002520785A - 電解液からの硫酸イオンの除去方法 - Google Patents

電解液からの硫酸イオンの除去方法

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Publication number
JP2002520785A
JP2002520785A JP2000559607A JP2000559607A JP2002520785A JP 2002520785 A JP2002520785 A JP 2002520785A JP 2000559607 A JP2000559607 A JP 2000559607A JP 2000559607 A JP2000559607 A JP 2000559607A JP 2002520785 A JP2002520785 A JP 2002520785A
Authority
JP
Japan
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electrolyte
halide
halogen
sulfate
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000559607A
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English (en)
Inventor
パトリック・ジョン・モリセイ
フィリップ・ジョン・ミッチェル
スチュアート・アーネスト・メイル
Original Assignee
リジェネシス・テクノロジーズ・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リジェネシス・テクノロジーズ・リミテッド filed Critical リジェネシス・テクノロジーズ・リミテッド
Publication of JP2002520785A publication Critical patent/JP2002520785A/ja
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 電気化学還元−酸化システムの電解液から硫酸イオンを除去する方法であって、ここで、前記電解液がハロゲンを含み、そこにおいては硫酸イオンが混入物又は妨害物であり、そして、その方法は、（ｉ）ハロゲンの電気化学的還元によって電解液中のハライド濃度を増加させる工程、（ｉｉ）該電解液から硫酸塩を晶出させる工程、そして、（ｉｉｉ）結晶化された硫酸塩から電解液を分離する工程を含む。上述の方法に従って電解液から硫酸イオンを除去する工程を含む、エネルギー貯蔵及び／又はパワーデリバリーのための電気化学的プロセスも開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫酸イオンの除去方法に関し、特に、ハライドイオンを含む電解液
（electrolyte）のフロー（flow）から、その中では妨害物あるいは望まれない
種である硫酸イオンを除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
米国特許出願第４４８５１５４号は、セルの半分でスルフィド／ポリスルフィ
ド反応を用い、セルのもう半分で、ヨード／ポリヨード、塩素／塩化物又は臭素
／臭化物反応を用いる、電気で充電可能な、アニオン活性な還元−酸化システム
を開示している。このセルはカチオン交換膜によって二分されている。
【０００３】 例えば臭素／臭化物−スルフィド／ポリスルフィドシステムに関連する総体的
化学反応は、 Ｂｒ2＋Ｓ2-＝２Ｂｒ-＋Ｓ 方程式１ である。
【０００４】 その電気化学反応は、別々にであるが、臭素及び硫黄の反応に依存して発生す
る。放電しているとき、臭素の反応は膜の＋ｖｅ側で起こり、硫黄の反応は膜の
−ｖｅ側で起こる。反応は左側から右側へと進み、金属イオンは膜の−ｖｅ側か
ら膜の＋ｖｅ側に流れて回路が完成する。充電しているときは、反応は右側から
左側へと進み、金属イオンは膜の＋ｖｅ側から膜の−ｖｅ側に流れて回路が完成
する。セルを長時間循環させていると、アニオン種は膜を拡散する。つまり、カ
チオン選択性交換膜が用いられるけれども、スルフィドイオンはスルフィド／ポ
リスルフィド電解液から臭素／臭化物電解液に拡散し、そこで、以下の反応スキ
ームのように、臭素によって酸化されて硫酸イオンを形成するであろう。 ＨＳ-＋４Ｂｒ2＋４Ｈ2Ｏ＝８Ｂｒ-＋ＳＯ4 2-＋９Ｈ+ 方程式２
【０００５】 臭素／臭化物電解液中に硫酸イオンが存在すると硫酸塩の沈殿を引き起こし得
るので、この反応の発生は都合がよくない。この沈殿物は、装置内でのスケーリ
ング、電解液ダクトの遮断、及び、電極の汚染を引き起こすことができる。上述
のシステムにおいて、ナトリウムイオンは対イオン（counter-ions）として一般
的に用いられ、そして、この場合は、硫酸ナトリウムが沈殿する。
【０００６】 溶液から硫酸イオンを除去するため、又は、塩としてのそれらの沈殿を防止す
るために、当該技術において数多くの手法が知られている。
【０００７】 塩素−アルカリ産業では「パージング（purging）」として知られている手法
を用いており、そこでは溶液が単純に希釈され、硫酸塩がその溶解度限界に達し
て溶液から析出するのを防止している。しかしながら、前記の塩素−アルカリの
方法では電解液はほんの数回再循環されるだけであってよいが、現在の方法にお
いては電解液は膨大な数の回路で繰り返し用いられるので、この手法は適当でな
い。
【０００８】 他の選択肢は、可溶性水酸化バリウムの添加、及び、その結果生じる、水性溶
液にほとんど溶解しない硫酸バリウム沈殿物の濾過である。この手法は、バリウ
ム塩が非常に高価であり、また、それらの毒性が廃棄上の環境問題を示すという
不利を有している。さらには、非常によく溶解するバリウムが電解液に添加され
れば、それは、膜の、抵抗性を間接的に増大させているカチオン−結合基（一般
的にはスルホン酸基）上に置換することによって、カチオン交換膜に不利な影響
を与え得る。塩化カルシウム等の可溶性カルシウム塩の添加、及び、その結果生
じる硫酸カルシウム沈殿物の濾過も可能である。カルシウム塩は、バリウム塩よ
りも高価でなく、また、バリウムの使用に伴う環境危害を引き起こさない。しか
しながら、硫酸カルシウムは、硫酸バリウムの約１２００倍ほど溶けやすく、膜
に対する損傷の危険性を増大させ、硫酸塩の濃度を減少させるのにはあまり有効
でない方法を形成する。米国特許第４７４７９１７号は、硫酸イオンを減少させ
るために、ブライン溶液にブライン可溶性カルシウム塩を添加することを含む方
法を開示している。
【０００９】 硫酸塩の除去を可能にできる他の手段は、硫酸イオンを選択的に除去するアニ
オン交換樹脂の使用である。これらは、硫酸イオンを、例えば臭素又は塩素イオ
ンと交換する。しかしながら、これらの樹脂はコストが高く、また、現在、それ
らはそれほど選択的ではなく、硫酸イオンの他に臭化物イオンを除去している可
能性がある。それらはまた、コストががかる過程である定期的な再生を必要とす
る。米国特許第４５５６４６３号は、その溶液をセルに戻す前に硫酸イオンを除
去するためのアニオン交換媒体の使用を提示している。
【００１０】 米国特許第４５８６９９３号は、硫酸カルシウムの沈殿を形成させるためのカ
ルシウム塩添加の使用と、それに続く、上述のようなイオン交換カラムの使用を
示している。
【００１１】 米国特許第５５８７０８３号は、水性溶液から多価イオンを選択的に除去する
ナノ濾過（nanofiltration）プロセスを開示している。しかしながら、イオン交
換樹脂と同様、その選択性は完全ではなく、やはり、その過程で、かなりの量の
臭化物塩が失われている。
【００１２】 硫酸塩の除去が可能な他の手段は、硫酸ナトリウム等の硫酸塩の結晶化と分離
である。ＥＰ４９８９１９は、冷却と結晶化の組み合わせの使用、及び、ブライ
ンを電解液にする、システム中でのブライン再循環技術を開示しており、それら
の技術は、消費された（depleted）ブラインの硫酸イオン含量を減少させる。Ｄ
Ｅ３２１６４１８は、溶液から硫酸ナトリウムを結晶化するための、消費された
ブラインの副流（side-stream）の冷却及び冷凍方法を開示している。ＳＵ１５
２００１２は、ブラインから硫酸ナトリウムを除去する方法を開示しており、そ
こでは、該ブラインは、アルカリ処理を受けてｐＨ７．５−９．０にされ、Ｎａ
Ｃｌで飽和されて、硫酸塩の塩化物に対する比を１：（３−６）とされる。それ
から−２０℃に冷却されて、得られた硫酸ナトリウムの結晶が分離される。しか
しながら、先行技術で記載される結晶化技術はすべて、硫酸塩が混入した溶液の
冷却を含んでおり、これはかなりの出費を要する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、先行技術に関連する問題に対して、ハロゲン／ハライド電解
液から硫酸イオンを除去する方法を提供することである。
【００１４】 本発明のさらなる目的は、ハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド
電気化学還元−酸化システムのハロゲン／ハライド電解液から、前記システムの
通常の実施を妨げることなく、該ハロゲン／ハライド電解液内において混入物（
contaminant）又は妨害物（interferant）である硫酸イオンを除去する方法を提
供することである。
【００１５】 したがって、本発明は、電気化学還元−酸化システムの電解液から硫酸イオン
を除去する方法を提供するものであり、ここで、前記電解液はハロゲンを含み、
そこにおいては硫酸イオンは混入物又は妨害物であり、該方法は： （ｉ）ハロゲンの電気化学的還元によって電解液中のハライド濃度を増加
させる工程、 （ｉｉ）電解液から硫酸塩を晶出させる工程、そして、 （ｉｉｉ）結晶化された硫酸塩から電解液を分離する工程 を含む。
【００１６】 工程（ｉ）での電解液中のハライド濃度の増加は、電解液中での硫酸塩の溶解
度を減少させ、その結果、工程（ｉｉ）での硫酸塩の結晶化を促進させる。
【００１７】 到達可能な最大のハライド濃度は電解液のハロゲン含量に依存するであろうが
、好ましいのは、ハライド濃度が少なくともおよそ４Ｍ、好ましくはおよそ５Ｍ
、最も好ましくはおよそ６Ｍ、まで増加させられることである。
【００１８】 好ましくは、工程（ｉ）の後、種晶（seed cristal）が電解液に加えられる。
種晶の存在下で、該硫酸塩は、容易に分離可能な、比較的大きい硫酸塩の結晶へ
と結晶化し、母液中に臭化物を含むことなく洗浄されることができる。種晶が存
在しない場合は、結晶化は起こるものの、より望ましくない自然発生的な核形成
によって起こり、分離がより困難な、より小さい結晶が生成する。また、種晶が
存在しない場合は、結晶化は、電解液のなかで発生して電解液中に結晶の懸濁を
生成させるのではなく、スケーリングを引き起こしてしまう、装置表面上での発
生の傾向がある。
【００１９】 好ましくは、工程（ｉ）の後、電解液のｐＨが調節される。ハライドを含む電
解液中での硫酸塩の溶解度はｐＨに依存しており、適切な調節は工程（ｉｉ）で
のより効率のよい結晶化プロセスをもたらす。好ましくは、ｐＨは１より大きい
値に調節される。ｐＨが１より大きいことが好ましいのは、この点より下では、
かなりの数の硫酸イオンがプロトン化され、より可溶性のビスルフェートイオン
を形成するため、つまり、工程（ｉｉ）における結晶化プロセスの効率を低下さ
せるためである。より好ましくは、ｐＨは７以上の値に高められる。ｐＨが７以
上の値に高められることが好ましいのは、これが、電解液の腐食性を減少させ、
そして、晶析装置（crystalliser）、及び、電解液と接触する必要のあるその他
の装置に対するダメージを少なくするためである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この方法の好ましい実施態様では、電解液中の水の電気化学的還元を引き起こ
すのに十分な電圧で全てのハロゲンがハライドイオンに還元された後に得られる
電解液の持続的な電気化学的還元によって、ｐＨが高められてよい。この水の電
気化学的還元は、下記の反応スキーム： ２Ｈ2Ｏ＋２ｅ- → Ｈ2＋２ＯＨ- に従って生じてよく、その結果、ＯＨ-イオンを生成させる、つまり、電解液の
ｐＨを上昇させることができる。
【００２１】 他の実施態様では、工程（ｉｉ）の前及び／又は間に、電解液は、０から２０
℃、好ましくは５から１５℃、最も好ましくは１０から１５℃、の範囲内の温度
に冷却される。電解液の冷却は、工程（ｉｉ）におけるその結晶化を促進する硫
酸塩の溶解度をさらに減少させる。冷却は標準的な熱交換装置によって行われて
よい。
【００２２】 工程（ｉｉ）は、好ましくは、標準的な結晶化タンクを用いて行われる。
【００２３】 工程（ｉｉｉ）は、濾過によって、又は、ヒドロサイクロンセパレーター又は
遠心分離機によって行われてよい。硫酸塩が硫酸ナトリウムである場合、十水和
物、すなわちＮａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ、として結晶化が起こる。これは、そのプ
ロセスウォーターバランスの点で特に有利である。結晶化の間に水が取り除かれ
るので、これは、該結晶が、プロセス電解液の補充に必要な水を用いて、残留す
るナトリウムハライドを含むことなく洗浄されることを可能にする。これは、電
解液からのハライドイオンの喪失を最小限にするのに役立つ。好ましくは、該結
晶を洗浄するために用いられる水は冷水、好ましくは０−１５℃、である。これ
は、洗浄の間の硫酸ナトリウムの再溶解を最小限にする。
【００２４】 更なる実施態様では、本発明は、ハロゲン／ハライド電解液の硫酸イオン濃度
がモニターされてよい方法も含む。好ましくは、これは、クロマトグラフィー技
術又は硫酸バリウム沈殿測定によって行われる。
【００２５】 本発明の特に好ましい実施態様では、その方法は、ハロゲン／ハライド電解液
の全容量の一部で実施される。この実施態様は、硫酸塩の除去プロセスが行われ
ている間、メインシステムを稼働したままにできるので好ましい。この実施態様
では、工程（ｉ）は、外部（external）電気化学還元−酸化システム中でのハロ
ゲンの還元を実質的に完結させることによって行われるか又は完結し、前記のハ
ロゲン／ハライド電解液の全容量の一部におけるハライド濃度を実質的に最大に
する。この実施態様は、充電と放電のサイクルが繰り返される電気化学還元−酸
化システムにその方法が適用されるとき、特に好ましい。これは、硫酸塩の溶解
度を最小にするためにハライド濃度を最大にするのが望ましく、その一方で、充
電と放電のサイクルが完結していないときにメインシステムがより効率的に働く
ので、メインシステム内の電解液が総体的に放電されないこともまた望ましいか
らである。また、結晶化と分離の工程が、環境問題を引き起こすであろうハロゲ
ン元素がない状態で行われることも望ましい。ハロゲン／ハライド電解液中に存
在するハロゲンの完全な還元を確認するために、外部電気化学還元−酸化システ
ムを何度も通過させる必要があるかもしれない。
【００２６】 好ましくは、除去されるハロゲン／ハライド電解液の量は、該ハロゲン／ハラ
イド電解液の総容量のおよそ２％よりも少ない。さらに好ましくは、除去される
ハロゲン／ハライド電解液の量は、該ハロゲン／ハライド電解液の総容量の０．
１から１％の量である。
【００２７】 本発明の方法は、有利には、上にあるいは米国特許出願４４８５１５４号に記
載されるようなハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド電気化学還元
−酸化システムのハロゲン／ハライド含有電解液からの硫酸イオンの除去に適用
される。この場合、工程（ｉ）は、前記システムの通常の放電サイクルによって
部分的に又は完全に行われてよい。放電サイクルの間、方程式１は左から右に移
動し、その結果、ハロゲン／ハライド電解液中のハライドの濃度が増加する。ハ
ロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド電気化学還元−酸化システムの
ハロゲン／ハライド含有電解液からの硫酸イオンの除去に、ハロゲン／ハライド
電解液の一部を除去する方法が適用されるとき、前記ハロゲン／ハライド電解液
は、好ましくは、前記システムの放電サイクルの終わり近くでハロゲン／ハライ
ド電解液の主流（main stream）から除去される。この時点で、ハライド濃度は
すでにその最大値に近く、そのため、外部セル中での還元はあまり必要ではない
であろう。好ましくは、ハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド電気
化学還元−酸化システムの放電サイクルによって電解液のハロゲン濃度が０．１
から０．５Ｍの範囲内の値、より好ましくはおよそ０．２Ｍの値、に下げられた
とき、ハロゲン／ハライド電解液の一部が除去される。
【００２８】 本発明が、メインシステムとしてハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスル
フィド電気化学還元−酸化システムに用いられる場合、外部電気化学還元−酸化
セルは、有利には、ハライド濃度を増加させるために電気化学的に還元されてよ
い前記外部セルの陽極液チャンバーに供給されているハロゲン／ハライド電解液
と共に用いられてよい。本発明にとって、その電気化学的反応を完結させるため
に前記外部セルの陰極液チャンバーに供給されている電解液の同一性は重要では
ない。しかしながら、好ましい実施態様では、陰極液チャンバーに供給されてい
る電解液は、スルフィド／ポリスルフィド電解液であってよい。この実施態様で
は、メインシステムからのスルフィド／ポリスルフィド電解液は外部セル内を循
環してもよく、したがって、外部セルの他の半分のための電解液の別の供給源を
必要としなくなる。
【００２９】 また、他の実施態様では、陰極液チャンバーに供給されている電解液は、本発
明の方法の工程（ｉｉｉ）から得られるハロゲン／ハライド電解液を含むことが
できる。これは、脱硫酸されたハロゲン／ハライド電解液が外部電気化学セルの
陰極液チャンバーに戻されるということである。これは、一部のハライドを酸化
してハロゲンに戻し、その結果として、ハロゲン／ハライド電解液がメインシス
テムに戻る前に、該ハロゲン／ハライド電解液を部分的に再充電する。
【００３０】 また、他の好ましい実施態様では、陰極液チャンバーに供給されている電解液
は、メインシステムから直接取られるハロゲン／ハライド電解液を含むことがで
きる。これは、ハロゲン／ハライド電解質溶液が、メインシステムから流されて
、外部電気化学セルの陰極液チャンバー内に通されるということである。これは
、一部のハライドをハロゲンに酸化させ、その結果、メインシステムにハロゲン
／ハライド電解液が戻る前に、そのハロゲン／ハライド電解液を部分的に再充電
する。これは、メインシステム内を循環する電解液の充電の相対的状態を再び釣
り合わせるのを助けるので、ハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド
電気化学還元−酸化システムにおいて特に有利である。
【００３１】 本発明はまた： （ｉ）完全に液体のシステムの中で電解液フローを維持し且つ循環させる工
程であって、前記システム中では、単一のセル内又は繰り返しセル構造の配列内
で活性成分が完全に溶解し、各セルは、不活性＋ｖｅ電極を含むチャンバー（＋
ｖｅチャンバー）及び不活性−ｖｅ電極を含むチャンバー（−ｖｅチャンバー）
を備えており、それらのチャンバーはイオン交換膜で互いに分けられており、パ
ワーデリバリーの間、各セルの−ｖｅチャンバー内を循環している電解液はスル
フィドを含み、そして、パワーデリバリーの間、＋ｖｅチャンバー内を循環して
いる電解液は酸化剤として臭素を含んでいる前記工程、 （ｉｉ）単独のセルに許容されるであろうよりも長い放電サイクルにわたる
拡大したパワーデリバリーのために、セル容量より大きい容量の電解液を含んで
いる貯蔵手段に、各チャンバーから電解液を循環させることによって＋ｖｅ及び
−ｖｅチャンバー内の電解液を回復させる又は補充する工程、そして、 （ｉｉｉ）電解液の流れから硫酸イオンを除去するために、酸化剤として臭
素を含む電解液の流れを処理する工程 を含む、エネルギー貯蔵及び／又はパワーデリバリーのための電気化学的プロセ
スもその範囲内に含んでいる。
【００３２】 好ましくは、電解液の流れから硫酸イオンを除去するために、酸化剤として臭
素を含む電解液の流れは、上に定義したような方法によって処理される。
【００３３】 本発明は、添付する図面を参照してさらに詳しく記載されるであろう。 図１Ａは基本的な電気化学還元−酸化セルの概要図であり、ここでは、セルの
半分でスルフィド／ポリスルフィド反応が行われ、セルのもう半分で臭素／臭化
物反応が行われる。 図１Ｂは、図１のシステムを用いるセル配列の図である。 図２は、図１のセルを用いる流体フローシステムのブロック図である。 図３は、本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図であ
る。 図４は、本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図であ
る。 図５は、本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図であ
る。 図６は、本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図であ
る。
【００３４】 図１Ａは、正（＋ve）の電極１２及び負（−ve）の電極１４、及び、キャリア
にチャージを与えるためにスルホン酸官能基を有するフルオロカーボンポリマー
から形成されたカチオン膜１６を備えたセル１０を示している。この膜１６は、
セル１０の＋ve及び−ve側を分けるように作用し、＋ve側から−ve側への臭素の
移動を最小限にするように且つ−ve側から＋ve側へのＳ2-イオンの移動を最小限
にするように選択される。ＮａＢｒの水性溶液２２は、＋ve電極１２と膜１６の
間に形成されたチャンバー２２Ｃに入れられ、水性Ｎａ2Ｓx溶液２４は、−ve電
極１４と膜１６の間に形成されたチャンバー２４Ｃに入れられる。Ｎａ2Ｓx溶液
よりも溶解しやすく且つ高価なＫ2Ｓx溶液は、他の実施態様で用いられる。
【００３５】 セルが放電状態にあるとき、６．０モル濃度までのＮａＢｒの溶液は、該セル
のチャンバー２２Ｃ内に存在し、０．５から１．５モルのＮａ2Ｓ5の溶液は、該
セルのチャンバー２４Ｃ内に存在する。より高いモル濃度がＫ2Ｓ5で可能である
。
【００３６】 セルが充電されるにつれて、Ｎａ+イオンは、図１Ａに示されるように、カチ
オン膜１６を通って、セルの＋ve側から−ve側に輸送される。遊離臭素は＋ve電
極での臭化物イオンの酸化を経て生じ、トリブロミド又はペンタブロミドとして
溶解する。硫黄は−ve電極で還元され、そのペンタスルフィド塩、Ｎａ2Ｓ5、は
、結局、充電が完結に向けて進行するにつれてモノスルフィドになる。＋ve側で
は、以下の反応 ２Ｂｒ- ⇒ Ｂｒ2＋２ｅ- が起こっており、−ve側では、以下の反応 Ｓ＋２ｅ- ⇒ Ｓ2- が起こっている。
【００３７】 前記の膜は、２つの電極を分け、バルクの混合を防ぎ、そしてまた、−ve側か
ら＋ve側へのスルフィドイオンの移動と＋ve側から−ve側へのＢｒ-及びＢｒ2の
移動を遅らせる。スルフィドイオンの拡散によって、クーロンのロスがもたらさ
れ、また、そのシステムのスルフィド含量の幾分かが酸化されて硫酸イオンにな
る。これらの硫酸イオンは、望まれないものであり、本発明の方法によって除去
される。
【００３８】 パワーを供給しているとき、セルは放電している。この動作の間、２つの電極
で可逆的反応が生じている。＋ve側電極１２では臭素がＢｒ-に還元され、また
、−ve電極１２ではイオンがＳ分子に酸化される。−ve電極で生じた電子は負荷
装置を通って電流を形成する。＋ve電極での化学反応は１．０６から１．０９ボ
ルトを生み出し、−ve電極での化学反応は０．４８から０．５２ボルトを生み出
す。それらの組み合わせの化学反応は、セル当たり１．５４から１．６１の開回
路電圧を生じさせる。
【００３９】 臭素／硫黄対のエネルギー密度は、ＮａＢｒ及びＮａ2Ｓ等、構成成分である
塩の高い溶解度によってではなく、＋ve側のＢｒ2の許容可能な最大濃度によっ
て制限されるであろう。
【００４０】 反応しているイオンは、酸化／還元過程の間、素段階（elemental stage）を
行ったり来たりしているＳ2-及びＢｒ-である。それらに関連するカチオンは、
本質的に、エネルギー生成過程に何の役割も果たさない。したがって、「都合の
よい」カチオンが選択される。ナトリウム又はカリウム化合物は豊富であり、高
価でなく且つ高い水溶性を有している。リチウム及びアンモニウム塩も可能であ
るが、より高いコストがかかる。
【００４１】 図１Ｂは、電気的には直列に、そして流体的には並列に接続された複合セルの
配列２０を示している。中間の複合電極１３（それぞれ、＋ve電極側１２Ａと− ve 電極側１４Ａを有している）、及び、末端電極１２Ｅ（＋ve）及び１４Ｅ（− ve ）は、膜１６、及び、すべてのセルチャンバー２２Ｃ、２４Ｃにおいてはスク
リーン又はメッシュスペーサー（２２Ｄ、２４Ｄ）によって、互いに区切られて
（それらの２つの一部、２２Ｄ、２４Ｄ、が例として示されている）、末端セル
ＣE1及びＣE2、及び、中間セルＣMの配列（典型的には１０−２０；しかし、も
っと少ない又は多いセル数が適合可能であることに注意する）を形成する。前記
末端電極１２Ｅ（＋ve）及び１４Ｅ（−ve）は、そこに取り込まれている内部導
体１２Ｆ及び１４Ｆ（典型的には銅スクリーン）を有し、外部端子１２Ｇ、１４
Ｇに導かれていて、これらの外部端子は、外部負荷装置（例えば、乗り物を動か
している、制御回路（control circuit, CONT）経由のモーター）、又は、出力
源（例えば、負荷均一化装置として用いられるときの、実用的パワーグリッド）
に接続されている。
【００４２】 図２は、フリーフローシステム、１つ以上のバッテリー又はセル配列フォーマ
ット２０を利用している発電／蓄電システム、を示している。各セル２０は、Ｎ
ａＢｒ及びＮａ2Ｓ2溶液のためのポンプ２６及び２８を通して電解液を受け取る
（それぞれ、２２及び２４）。それらの電解液２２及び２４は、容器３２及び３
４に蓄えられる。それらのタンク３２、３４は、新しい電解液を含むタンクを代
用することによって、及び／又は、チャージされた供給源から、ライン３２Ｒ、
３４Ｒを経由して、使用済みの（放電された）試薬を排出するために与えられて
いるそれぞれに対応しているライン（これらは示されていない）でそれらを詰め
替えることによって、新たに充填された電解液と取り替えられることができる。
電解液２２及び２４はそれぞれタンク３２及び３４からポンプでくみ出され、ポ
ンプ２６及び２８を用いてそれぞれのチャンバー２２Ｃ及び２４Ｃに入れられる
。
【００４３】 図３は、セル配列４０が、ライン４３及び４４を経由して貯蔵タンク４１及び
４２からハライド／ハロゲン及びポリスルフィド／スルフィド電解液を供給され
る、フリーフローシステムを示している。硫酸イオンで汚染されたハライド／ハ
ロゲン電解液は、これを保持タンク４６に移すライン４５を経由して、メインシ
ステムから取り除かれることができる。電解液のハライドイオン濃度は、電解液
中のハロゲンがハライドイオンに還元される場である電気化学セル４７へのライ
ン４８を経由した移動によって増加する。例示される実施態様では、他の半セル
反応はスルフィドのポリスルフィドへの酸化を含み、そして、この反応のための
電解液はライン４９を経由して貯蔵タンク４２から供給される。放電したハライ
ド／ハロゲン電解液はライン５０を経由してタンク４６に戻される。セル４７を
通ってのハライド／ハロゲン電解液の通過は、保持タンク内の実質的に全てのハ
ロゲンが還元されて、ハロゲンが実質的には存在していないハライド／ハロゲン
電解質を与えるまで、繰り返される。放電したハライド／ハロゲン電解液は、そ
れから、ライン５１を経由して、電解液を冷却するための熱交換器５３を任意に
備えた晶析装置５２に移される。放電したハライド電解液及び懸濁化された硫酸
塩結晶は、ライン５４を経由して、硫酸塩を除去するフィルター５５に移される
。硫酸塩はそれから冷水で洗浄され、そして、脱硫酸されたハライド／ハロゲン
電解液はライン５６を経由して貯蔵タンク４１に戻される。
【００４４】 図４は、図３と本質的に同一であるがライン５０及び５１が存在しないフリー
フローシステムを示しており、ここでは、電気化学的セル４７から晶析装置５２
に直接つながるライン５７が含まれる。つまり、ハライド／ハロゲン電解液は、
晶析装置５２に移される前に保持タンク４６と電気化学セル４７を数回再循環さ
れるのではなく、晶析装置５２までの途中で１回だけ電気化学セル４７を通過す
る。
【００４５】 図５は他のフリーフローシステムを示しており、ここでは、セル配列６０は、
貯蔵タンク６１及び６２から、ライン６３及び６４を経由して、ハライド／ハロ
ゲン及びポリスルフィド／スルフィド電解液を供給される。硫酸イオンで汚染さ
れたハライド／ハロゲン電解液は、これを保持タンク６６に移すライン６５を経
由して、メインシステムから取り除かれることができる。電解液のハライドイオ
ン濃度は、電解液内のハロゲンがハライドイオンに電気化学的に還元される、電
気化学セル６７の陽極液チャンバーへのライン６８を経由した移動によって増加
する。放電したハライド／ハロゲン電解液は、それから、ライン６９を経由して
、電解液を冷却するための熱交換器７１を任意に備えた晶析装置７０に移される
。放電したハライド電解液及び懸濁化した硫酸塩結晶は、ライン７２を経由して
、硫酸塩を除去するフィルター７３に移される。脱硫酸されたハライド／ハロゲ
ン電解液は、それから、ライン７４を経由して、電気化学セル６７の陰極液チャ
ンバーに戻され、そこにおいては、電気化学セル６７の陽極液チャンバーを最初
に通過するときにハロゲン分子を還元するために用いられるのと同じ電気化学的
反応によって、存在するハライドイオンの少なくとも一部がハロゲン分子に酸化
される。部分的に充電及び脱硫酸されたハライド／ハロゲン電解液は、それから
、ライン７５を経由して貯蔵タンク６１に戻される。
【００４６】 図６は、本発明に従って使用するための、他の外部電気化学酸化−還元システ
ムを示している。このシステムでは、硫酸イオンで汚染されたハライド／ハロゲ
ン電解液の一部が、ライン８１を経由してメインシステム８０から抜き取られ、
受容タンク８２内に保持される。この電解液は、それから、電解液内に存在する
ハロゲンが実質的に全てハライドイオンに還元されてしまうまで、外部の電気化
学セル８６の陽極液チャンバー８５を通って、ライン８３及び８４を経由して再
循環される。その電流密度が低下した（つまり、ハロゲンのハライドへの変換が
実質的に完了したことを示している）とき、セル８６にかけられる電圧は、電解
液中に存在する水の還元を生じさせてＨ2ガスとＯＨ-イオンを発生させ、それに
よって該ハライド／ハロゲン電解液のｐＨを上昇させるのに十分な値である。電
解液からの水の除去はさらに、ハライドイオンの濃度を増加させ、それによって
、結晶化において、硫酸塩の溶解度を減少させ、そして、硫酸塩の収量を増加さ
せる。タップ８７は、Ｈ2ガスを抜くために備え付けられている。望ましいｐＨ
に達したとき、電解液は、受容タンク８２から、ライン８９を経由して、晶析装
置８８に移される。そのハライド／ハロゲン電解液は、それから、ライン９０を
経由し、フィルター９１を通過して硫酸塩の結晶が取り除かれ、そして、ライン
９２を経由してメインシステムに戻されることができる。外部電気化学セルの陰
極液チャンバーを通過する電解液の同一性は、この実施態様にとって重要なもの
ではない。しかしながら、ハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィド電
気化学還元−酸化システムに用いられるとき、外部セルの陰極液チャンバーを通
過する電解液は、好ましくは、メインシステムから流されるスルフィド／ポリス
ルフィド電解液、あるいは、メインシステムから流される脱硫酸ハロゲン／ハラ
イド電解液、あるいは、メインシステムに戻される前に本発明に従って処理され
た脱硫酸ハロゲン／ハライド電解液であってよい。図６に示される実施態様は、
ライン９３を経由してメインシステムから流され、外部電気化学セルの陰極液チ
ャンバー９４を通過し、そしてライン９５を経由してメインシステムに戻ってい
る電解液を、簡単に示している。
【００４７】 本発明は、以下の実施例を参照することによってより詳細に記載されるであろ
う。
【００４８】
【実施例】実施例１ 電気化学セルが、半分には５リットルのスルフィド−ポリスルフィド電解液（
０．７５ＭのＮａ2Ｓ5として出発）、もう半分には５リットルの臭素−臭化物電
解液（５ＭのＮａＢｒとして出発）を用いてセットアップされた。これは、２か
月の期間にわたって９サイクルの充電及び放電を行われ、その期間の間に、臭素
−臭化物電解液中の硫酸塩濃度が３００ｍＭから７００ｍＭ以上にまで増加した
。最終のサイクルにおいて、その臭素−臭化物電解液は、臭化物濃度を最大にす
るために、完全に放電された。かなりの時間、室温で放置された後、その臭素−
臭化物電解液中に小さな結晶が形成された。それから、この溶液３リットルが濾
過されて、５２グラムの沈殿物が集められた。これらはイオンクロマトグラフィ
ーを用いて分析され、５４％の硫酸ナトリウム・１０水和物、２６％の臭化ナト
リウム及び２０％の水を含むことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａ：基本的な電気化学還元−酸化セルの概要図であり、ここ
では、セルの半分でスルフィド／ポリスルフィド反応が行われ、セルのもう半分
で臭素／臭化物反応が行われる。 図１Ｂ：図１Ａのシステムを用いるセル配列の図。
【図２】 図１Ａのセルを用いる流体フローシステムのブロック図。
【図３】 本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図
。
【図４】 本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図
。
【図５】 本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図
。
【図６】 本発明の方法の好ましい実施態様を実施するための装置の流れ図
。
【符号の説明】
１０ セル １２ 正（＋ve）電極 １２Ａ ＋ve電極側 １２Ｅ （＋ve）末端電極 １２Ｆ 内部導体 １２Ｇ 外部端子 １３ 中間の複合電極 １４ 負（−ve）電極 １４Ａ −ve電極側 １４Ｅ （−ve）末端電極 １４Ｆ 内部導体 １４Ｇ 外部端子 １６ カチオン膜 ２０ 複合セルの配列 ２２ ＮａＢｒの水性溶液 ２２Ｃ ＋ve電極１２と膜１６の間に形成されたチャンバー ２２Ｄ スクリーン又はメッシュスペーサー ２４ 水性Ｎａ2Ｓx溶液 ２４Ｃ −ve電極１４と膜１６の間に形成されたチャンバー ２４Ｄ スクリーン又はメッシュスペーサー ２６ ＮａＢｒ溶液のためのポンプ ２８ Ｎａ2Ｓ2溶液のためのポンプ ３２ ＮａＢｒ溶液のためのタンク ３２Ｒ ＮａＢｒ溶液のためのライン ３４ Ｎａ2Ｓ2溶液のためのタンク ３４Ｒ Ｎａ2Ｓ2溶液のためのライン ４０ セル配列 ４１、４２ 貯蔵タンク ４３、４４、４５ ライン ４６ 保持タンク ４７ 電気化学セル ４８、４９、５０、５１ ライン ５２ 晶析装置 ５３ 熱交換器 ５４ ライン ５５ フィルター ５６ ライン ６０ セル配列 ６１、６２ 貯蔵タンク ６３、６４、６５ ライン ６６ 保持タンク ６７ 電気化学セル６７ ６８、６９ ライン ７０ 晶析装置 ７１ 熱交換器 ７２ ライン ７３ フィルター ７４、７５ ライン ８０ メインシステム ８１ ライン ８２ 受容タンク ８３、８４ ライン ８５ 陽極液チャンバー ８６ 外部の電気化学セル ８７ タップ ８８ 晶析装置 ８９、９０ ライン ９１ フィルター ９２、９３ ライン ９４ 外部電気化学セルの陰極液チャンバー ９５ ライン
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３１】 酸化剤として臭素を含む電解液の流れが、該電解液の流れ
から硫酸イオンを除去するために、請求項１から２９のいずれかに記載の方法に
従って処理される、請求項３０記載のプロセス。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月４日（２０００．４．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３０】 （ｉ）完全に液体のシステムの中で電解液フローを維持し
且つ循環させる工程であって、前記システム中では、単一のセル内又は繰り返し
セル構造の配列内で活性成分が完全に溶解し、各セルは、不活性＋ｖｅ電極を含
むチャンバー（＋ｖｅチャンバー）及び不活性−ｖｅ電極を含むチャンバー（−
ｖｅチャンバー）を備えており、それらのチャンバーはイオン交換膜で互いに分
けられており、パワーデリバリーの間、各セルの−ｖｅチャンバー内を循環して
いる電解液はスルフィドを含み、そして、パワーデリバリーの間、＋ｖｅチャン
バー内を循環している電解液は酸化剤として臭素を含んでいる前記工程、 （ｉｉ）単独のセルに許容されるであろうよりも長い放電サイクルにわたる
拡大したパワーデリバリーのために、セル容量より大きい容量の電解液を含んで
いる貯蔵手段に、各チャンバーから電解液を循環させることによって＋ｖｅ及び
−ｖｅチャンバー内の電解液を回復させる又は補充する工程、そして、 （ｉｉｉ）電解液の流れから硫酸イオンを除去するために、請求項１から２
９のいずれかに記載の方法に従って、酸化剤として臭素を含む電解液の流れを処
理する工程 を含む、エネルギー貯蔵及び／又はパワーデリバリーのための電気化学的プロセ
ス
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月７日（２０００．７．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 好ましくは、工程（ｉｉ）の前又は間に、種晶（seed cristal）が電解液に加
えられる。種晶の存在下で、該硫酸塩は、容易に分離可能な、比較的大きい硫酸
塩の結晶へと結晶化し、母液中に臭化物を含むことなく洗浄されることができる
。種晶が存在しない場合は、結晶化は起こるものの、より望ましくない自然発生
的な核形成によって起こり、分離がより困難な、より小さい結晶が生成する。ま
た、種晶が存在しない場合は、結晶化は、電解液のなかで発生して電解液中に結
晶の懸濁を生成させるのではなく、スケーリングを引き起こしてしまう、装置表
面上での発生の傾向がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 工程（ｉｉｉ）は、濾過によって、又は、ヒドロサイクロンセパレーター又は
遠心分離機によって行われてよい。 好ましくは、硫酸塩はアルカリ金属硫酸塩として結晶化される。硫酸塩が硫酸
ナトリウムである場合、十水和物、すなわちＮａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ、として結
晶化が起こる。これは、そのプロセスウォーターバランスの点で特に有利である
。結晶化の間に水が取り除かれるので、これは、該結晶が、プロセス電解液の補
充に必要な水を用いて、残留するナトリウムハライドを含むことなく洗浄される
ことを可能にする。これは、電解液からのハライドイオンの喪失を最小限にする
のに役立つ。好ましくは、該結晶を洗浄するために用いられる水は冷水、好まし
くは０−１５℃、である。これは、洗浄の間の硫酸ナトリウムの再溶解を最小限
にする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 フィリップ・ジョン・ミッチェル イギリス・レスターシャー・ＬＥ１・13Ｓ Ｆ・ラフボロー・コンプトン・クロース・ １ (72)発明者 スチュアート・アーネスト・メイル イギリス・ウエスト・サセックス・ＲＨ 19・３ＱＧ・イースト・グリンステッド・ ファーム・クロース・68 Ｆターム(参考） 4K021 AA05 AA09 AB10 AB25 BA05 BB01 BB02 BC05 CA09 CA10 CA12 DB31 5H026 AA10 RR01 5H027 AA10 KK33 KK41

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気化学還元−酸化システムの電解液から硫酸イオンを除去
    する方法であって、ここで、前記電解液がハロゲンを含み、そこにおいては硫酸
    イオンが混入物又は妨害物であり： （ｉ）ハロゲンの電気化学的還元によって電解液中のハライド濃度を増加
    させる工程、 （ｉｉ）該電解液から硫酸塩を晶出させる工程、そして、 （ｉｉｉ）結晶化された硫酸塩から電解液を分離する工程 を含む方法。
  2. 【請求項２】 ハライド濃度が少なくともおよそ４Ｍにまで増加させられる
    、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ハライド濃度が少なくともおよそ５Ｍにまで増加させられる
    、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 ハライド濃度が少なくともおよそ６Ｍにまで増加させられる
    、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 硫酸塩の種晶が、工程（ｉｉ）の前又は間に電解液に加えら
    れる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 工程（ｉ）の後に調節される、請求項１から５のいずれかに
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 電解液のｐＨが１より大きい値に調節される、請求項６記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 電解液のｐＨが７以上の値に調節される、請求項６又は７記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 ｐＨが、ヒドロキシドイオンを形成する水の電気化学的還元
    によって調節される、請求項６から８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 電解液が、工程（ｉｉ）の前及び／又は間に冷却される、
    請求項１から９のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 電解液が、工程（ｉｉ）の前及び／又は間に、０から２０
    ℃の範囲の温度に冷却される、請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 電解液が、工程（ｉｉ）の前及び／又は間に、５から１５
    ℃の範囲の温度に冷却される、請求項１０又は１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 電解液が、工程（ｉｉ）の前及び／又は間に、１０から１
    ５℃の範囲の温度に冷却される、請求項１０から１２のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 工程（ｉｉｉ）における硫酸塩の除去が、濾過によって、
    又は、ヒドロサイクロンセパレーター又は遠心分離機の使用によって行われる、
    請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 残留する硫酸塩が水によって洗浄され、それから、その水
    が電解液に戻される、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 水の温度が０から１５℃の範囲である、請求項１５記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】 硫酸塩がアルカリ金属硫酸塩である、請求項１から１６の
    いずれかに記載の方法。
  18. 【請求項１８】 硫酸塩が硫酸ナトリウムである、請求項１から１７のいず
    れかに記載の方法。
  19. 【請求項１９】 電解液が硫酸イオン濃度についてモニターされる、請求項
    １から１８のいずれかに記載の方法。
  20. 【請求項２０】 電解液が硫酸イオン濃度について、クロマトグラフィー技
    術又は硫酸バリウム沈殿測定によってモニターされる、請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 電解液がハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィ
    ド電気化学還元−酸化システムのハロゲン／ハライド電解液であり、工程（ｉ）
    が前記システムの通常の放電サイクルによって部分的に又は完全に行われる、請
    求項１から２０のいずれかに記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ハロゲン／ハライド電解液が、全ハロゲン／ハライド
    電解液容量の一部である、請求項１から２１のいずれかに記載の方法。
  23. 【請求項２３】 除去されるハロゲン／ハライド電解液の一部が、全ハロゲ
    ン／ハライド電解液容量のおよそ２％よりも少ない、請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 除去されるハロゲン／ハライド電解液の一部が、全ハロゲ
    ン／ハライド電解液容量の０．１から１％の範囲である、請求項２２又は２３記
    載の方法。
  25. 【請求項２５】 工程（ｉ）が外部電気化学還元−酸化システムで行われて
    電解液中のハライド濃度を実質的に最大にする、請求項２２から２４のいずれか
    に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 電解液がハロゲン／ハライド−スルフィド／ポリスルフィ
    ド電気化学還元−酸化システムのハロゲン／ハライド電解液であり、前記電解液
    が前記システムの放電サイクルの終わり近くで電解液の主流から除去される、請
    求項２２から２５のいずれかに記載の方法。
  27. 【請求項２７】 電解液のハロゲン濃度が、ハロゲン／ハライド−スルフィ
    ド／ポリスルフィド電気化学還元−酸化システムの放電サイクルによって、０．
    １から０．５Ｍの範囲の値に減少させられている、請求項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】 電解液のハロゲン濃度が、ハロゲン／ハライド−スルフィ
    ド／ポリスルフィド電気化学還元−酸化システムの放電サイクルによって、およ
    そ０．２Ｍの値に減少させられている、請求項２６又は２７記載の方法。
  29. 【請求項２９】 外部電気化学セルの陰極液チャンバーに供給されている電
    解液が、スルフィド／ポリスルフィド電解液、あるいは、本発明のプロセスの工
    程（ｉｉｉ）から得られる電解液又はメインシステムから直接取られるハロゲン
    ／ハライド電解液である、請求項２５から２８のいずれかに記載の方法。
  30. 【請求項３０】 （ｉ）完全に液体のシステムの中で電解液フローを維持し
    且つ循環させる工程であって、前記システム中では、単一のセル内又は繰り返し
    セル構造の配列内で活性成分が完全に溶解し、各セルは、不活性＋ｖｅ電極を含
    むチャンバー（＋ｖｅチャンバー）及び不活性−ｖｅ電極を含むチャンバー（−
    ｖｅチャンバー）を備えており、それらのチャンバーはイオン交換膜で互いに分
    けられており、パワーデリバリーの間、各セルの−ｖｅチャンバー内を循環して
    いる電解液はスルフィドを含み、そして、パワーデリバリーの間、＋ｖｅチャン
    バー内を循環している電解液は酸化剤として臭素を含んでいる前記工程、 （ｉｉ）単独のセルに許容されるであろうよりも長い放電サイクルにわたる
    拡大したパワーデリバリーのために、セル容量より大きい容量の電解液を含んで
    いる貯蔵手段に、各チャンバーから電解液を循環させることによって＋ｖｅ及び
    −ｖｅチャンバー内の電解液を回復させる又は補充する工程、そして、 （ｉｉｉ）電解液の流れから硫酸イオンを除去するために、酸化剤として臭
    素を含む電解液の流れを処理する工程 を含む、エネルギー貯蔵及び／又はパワーデリバリーのための電気化学的プロセ
    ス
  31. 【請求項３１】 酸化剤として臭素を含む電解液の流れが、該電解液の流れ
    から硫酸イオンを除去するために、請求項１から２９のいずれかに記載の方法に
    従って処理される、請求項３０記載のプロセス。
JP2000559607A 1998-07-13 1999-07-02 電解液からの硫酸イオンの除去方法 Pending JP2002520785A (ja)

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