KR101176566B1 - Redox flow battery with device for flowing electrolyte - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일명 2차 전지라 칭하는 레독스 흐름전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액의 누설을 방지하고, 전해액과 카본전극프레임간의 접촉면적을 최대로 하여 발전수율을 향상시키며, 전체적인 강도를 향상시킬 수 있는 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지에 관한 것이다. The present invention relates to a redox flow battery, also called a secondary battery, and more particularly, to prevent leakage of electrolyte, to maximize the contact area between the electrolyte and the carbon electrode frame, to improve the power generation yield, and to improve the overall strength. The present invention relates to a redox flow battery having an electrolyte flow device.
최근 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 억제하기 위한 방법으로 태양광에너지나 풍력에너지 같은 재생에너지가 각광을 받고 있으며 이들의 실용화 보급을 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 재생에너지는 입지환경이나 자연조건에 의해 크게 영향을 받는다. 더욱이, 재생에너지는 출력 변동이 심하기 때문에 에너지를 연속적으로 고르게 공급할 수 없다는 단점이 있었다.Recently, renewable energy, such as solar energy and wind energy, has been spotlighted as a method for suppressing greenhouse gas emission, which is a major cause of global warming, and a lot of researches are being carried out for their practical use. However, such renewable energy is greatly affected by the location environment and natural conditions. Moreover, there is a disadvantage in that renewable energy cannot supply energy evenly continuously because the output fluctuates severely.
따라서, 에너지의 출력을 고르게 하기 위해서 출력이 높을 때는 에너지를 저장하고 출력이 낮을 때는 저장된 에너지를 사용할 수 있는 저장장치의 개발이 중요시 되고 있으며, 이와 같은 대표적인 대용량 저장장치로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 흐름전지 (RFB : Redox Flow Battery) 등이 있다.Therefore, to evenly output energy, it is important to develop a storage device that stores energy when the output is high and uses the stored energy when the output is low. Such representative mass storage devices include lead acid batteries, NaS batteries, and the like. Redox Flow Battery (RFB).
납축전지는 다른 전지에 비해 상업적으로 널리 사용되고 있으나 낮은 효율 및 주기적인 교체로 인한 유지보수의 비용과 전지 교체시 발생하는 산업폐기물의 처리문제 등의 단점이 있으며, 또한 NaS 전지의 경우 에너지효율이 높은 것이 장점이나 300℃이상의 고온에서 작동하는 단점이 있다. 반면, 레독스 흐름전지는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 저장장치로의 많은 연구가 진행되고 있다.Although lead acid batteries are widely used commercially compared to other batteries, they have the disadvantages of low efficiency and maintenance costs due to periodic replacement and disposal of industrial wastes caused by battery replacement, and NaS batteries have high energy efficiency. It is an advantage, but it has a disadvantage of operating at a high temperature of more than 300 ℃. On the other hand, since the redox flow battery is low in maintenance cost, can be operated at room temperature, and has a feature of independently designing capacity and output, a lot of research is being conducted into mass storage devices.
한편, 레독스 흐름전지의 경우 바이폴라 플레이트와 카본전극, 멤브레인을 반복적으로 적층함으로써 대용량화가 가능함으로 대형화에 유리하고 용량 증설이 용이하며 상온에서 작동하고 초기비용이 저렴하다는 장점이 있으나, 바이폴라 플레이트가 다수 적층된 레독스 흐름전지에서 전해액이 바이폴라 플레이트의 유로를 통과하여 최종적으로 배출되는 과정에서 서로 다른 극을 가진 바이폴라 플레이트의 유로도 통과하게 되며, 이때 전해액 통과시 단락(전기적 쇼트)이 발생되어 레독스 흐름전지의 효율의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, in the case of redox flow battery, the bipolar plate, the carbon electrode, and the membrane are repeatedly stacked to have a large capacity, which is advantageous for large size, easy to expand the capacity, operates at room temperature, and has a low initial cost, but there are many bipolar plates. In the stacked redox flow cell, the electrolyte passes through the flow path of the bipolar plate and finally flows through the flow path of the bipolar plate having different poles. There was a problem that causes a decrease in the efficiency of the flow battery.
이와 같은 레독스 흐름전지에서의 단락의 문제점을 해결하기 위한 하나의 예가 한국 특허공개 제10-2011-116624호에 개시되어 있다. 상기 특허공개 제10-2011-116624호의 레독스 흐름전지 구조에 의하면, 바이폴라 플레이트와, 양카본전극과 음카본전극으로 구분되는 카본전극과, 멤브레인으로 구성된 전지셀이 다수 직렬적층하고, 적층된 다수의 바이폴라 플레이트에는 음극전해액과 양극전해액을 순차적으로 교차 공급시키는 레독스 흐름전지 구조로서, 상기 바이폴라 플레이트는 하부와 상부에 전해액 유입구와 전해액 배출구가 형성되고, 상기 전해액유입구와 전해액배출구 사이에는 전해액이 이동되도록 유로가 형성되고, 상기 전해액유입구와 전해액배출구의 수직선상으로 대칭되는 좌우 부분에는 다른 극을 갖는 전해액이 통과되는 유로통공이 형성되도록 하되, 상기 유로통공에는 절연재질의 쇼트방지관이 삽설되어 통과되는 전해액과 바이폴라 플레이트의 접촉을 차단하는 구성을 갖는다. One example for solving the problem of short circuit in such a redox flow battery is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-116624. According to the redox flow battery structure of the Patent Publication No. 10-2011-116624, a plurality of battery cells composed of a bipolar plate, a carbon electrode divided into a positive carbon electrode and a negative carbon electrode, and a membrane, a plurality of stacked in series The bipolar plate of the redox flow battery structure to sequentially supply the negative electrolyte and the positive electrolyte solution, the bipolar plate is formed in the lower and upper electrolyte inlet and electrolyte outlet, the electrolyte flows between the electrolyte inlet and the electrolyte outlet A flow path is formed so that a flow passage hole through which an electrolyte having a different pole passes may be formed in the left and right portions of the electrolyte inlet and the electrolyte discharge hole that are symmetrical in a vertical line, and an insulating short prevention tube is inserted into the flow passage hole. To block contact between the electrolyte and bipolar plates Has the.
이와 같은 구성에 의해, 바이폴라 플레이트와 양카본전극 멤브레인 음카본전극이 하나의 셀로 구성되고 다수의 셀이 직렬적층된 구조에서 일측으로 주입된 전해액이 각 셀을 순차적으로 통과할 때 서로 다른 극을 갖는 바이폴라 플레이트의 유로통공에는 테프론 재질의 쇼트방지관을 내설하여 서로 다른 극을 갖는 전해액이 바이폴라 플레이트와 접촉되는 것을 차단하여 접촉에 의한 쇼트발생으로 전지 효율이 저감되는 것을 방지하였고, 또한 상기 유로통공에 내설되는 쇼트방지관을 둘 이상으로 분리하고, 분리된 객체를 일부 겹치게 해 압밀에 대한 완충이 이루어지도록 함으로써 쇼트방지관의 양단부가 바이폴라 플레이트의 양측에 적층되는 양카본전극 및 음카본전극에 밀착됨으로 카본전극과의 갭을 통해 전해질이 바이폴라 플레이트로 혼입되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공하고 있다. With this configuration, the bipolar plate and the positive carbon electrode membrane negative carbon electrode are composed of one cell, and a plurality of cells have different poles when the electrolyte injected to one side sequentially passes through each cell in a stacked structure. Teflon material short-circuit tube is installed in the flow path of the bipolar plate to prevent the electrolytes having different poles from contacting the bipolar plate, thereby preventing the battery efficiency from being reduced due to the short circuit caused by the contact. By separating two or more internal short-proof tubes, and overlapping the separated objects to some extent to cushion the consolidation, the both ends of the short-proof tube is in close contact with the positive and negative carbon electrode laminated on both sides of the bipolar plate The electrolyte is incorporated into the bipolar plate through the gap with the carbon electrode. It has provided capable of preventing effect.
그러나, 상기 특허공개 제10-2011-116624호는 상기와 같은 기술적 특징 및 작용효과에도 불구하고 다소의 문제점을 초래하는 것으로 나타났다. 먼저, 바이폴라 플레이트와 쇼트방지관을 별도로 제조 및 형성한 후 쇼트방지관을 바이폴라 플레이트의 유로통공에 삽입 또는 삽설하는 방식으로 일체화시켜야 하므로 제조가 복잡하고 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.However, the Patent Publication No. 10-2011-116624 has been shown to cause some problems in spite of the above technical features and effects. First, since the bipolar plate and the short prevention tube are manufactured and formed separately, the short prevention tube must be integrated in a manner of inserting or inserting into the passage hole of the bipolar plate, thereby making the manufacturing complicated and increasing the manufacturing cost.
그리고 유로통공과 쇼트방지관 사이에 간극이 발생될 수 있어 전해액의 누설이 초래될 수 있으며, 쇼트방지관의 돌출로 인해 바이폴라 플레이트와 이웃하는 카본전극의 주변에서의 액밀 접촉을 이룰 수 없어 전해액의 누설이 초래되는 문제점이 있다. In addition, a gap may be generated between the passage hole and the short prevention tube, which may result in leakage of the electrolyte, and due to the protrusion of the short prevention tube, liquid contact between the bipolar plate and the neighboring carbon electrode cannot be achieved. There is a problem that leakage occurs.
또한, 바이폴라 플레이트의 양 측면에 형성되는 각각의 유로가 상호 동일 단면상에 위치하고 있으므로, 바이폴라 플레이트의 두께가 두꺼워져야 하고, 유로의 가공에 곤란함이 있으며, 바이폴라 플레이트의 절대적인 두께로 인해 전체적인 셀 스택 및 전지 구조가 산출 전력에 비해 대형화 되거나 과도한 설치 공간을 필요로하는 문제점이 있다. In addition, since each flow path formed on both sides of the bipolar plate is located on the same cross-section, the thickness of the bipolar plate should be thick, difficult to process the flow path, and due to the absolute thickness of the bipolar plate, the overall cell stack and There is a problem that the battery structure becomes larger than the output power or requires excessive installation space.
특히, 종래의 바이폴라 플레이트를 구비한 레독스 흐름전지는, 전해액이 누설될 염려가 많고, 전해액과 전극 플레이트간의 접촉 및 활성면적이 협소하여 발전효율이 제한적이며, 전체적인 강도가 취약한 문제점이 있다. In particular, a redox flow battery having a conventional bipolar plate has a high possibility of leakage of an electrolyte, a narrow contact and active area between an electrolyte and an electrode plate, and thus limited generation efficiency, and weak overall strength.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 전해액의 누설을 완전 방지할 수 있고, 전해액과 카본전극프레임간의 접촉 및 활성면적을 최대화하여 발전 효율을 극대화할 수 있으며, 전체적인 결합강도를 향상시킬 수 있는 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지를 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above problems, it is possible to completely prevent the leakage of the electrolyte, to maximize the power generation efficiency by maximizing the contact and active area between the electrolyte and the carbon electrode frame, improve the overall bonding strength It is to provide a redox flow battery having an electrolyte flow device capable of.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지는, 제1보호플레이트, 지지가스켓, 제1서포터, 보호가스켓, 제1집전플레이트, 제1카본시트, 제1카본전극프레임, 제1가스켓, 제1전해액 유동장치, 제1멤브레인, 제2전해액 유동장치, 제2가스켓, 제2카본전극프레임, 제3가스켓, 제3전해액 유동장치, 제2멤브레인, 제4전해액 유동장치, 제4가스켓, 제3카본전극프레임, 제5가스켓, 제5전해액 유동장치, 제3멤브레인, 제6전해액 유동장치, 제6가스켓, 제4카본전극프레임, 제7가스켓, 제7전해액 유동장치, 제4멤브레인, 제8전해액 유동장치, 제8가스켓, 제5카본전극프레임, 제9가스켓, 제9전해액 유동장치, 제5멤브레인, 제10전해액 유동장치, 제10가스켓, 제6카본전극프레임, 제2카본시트, 제2집전플레이트, 제2보호가스켓, 제2서포터, 제2지지가스켓 및 제2보호플레이트로 이루어진 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지에 있어서, 각각의 상기 전해액 유동장치는, 사각형 몸체; 상기 몸체의 일측 하단에 하나의 극성을 갖는 전해액을 공급하도록 일정 깊이로 천공된 전해액 공급공; 상기 몸체의 하부 내측에 상기 전해액 공급공과 연통하여 전해액을 횡방향으로 이송시키도록 형성된 제1횡유로; 상기 제1횡유로를 유동하는 전해액을 종방향으로 이송시키도록 각각 상기 제1횡유로에 수직하게 연통하며 일정간격으로 이격된 복수의 제1종유로; 상기 몸체의 중앙부에 각각의 상기 제1종유로를 통해 이송되는 전해액을 유동시키도록 절취 형성된 유동홈; 상기 유동홈으로 공급된 전해액을 일정하게 확산시켜 각각의 상기 카본시트 및 각각의 상기 카본전극프레임중 해당하는 하나에 접촉시키도록 상기 유동홈에 삽입 설치된 분산부재; 상기 유동홈 및 상기 분산부재를 통해 유동하는 전해액이 유입되도록 상기 유동홈에 각각 연통 형성된 복수의 제2종유로; 상기 제2종유로를 통해 유입된 전해액을 횡방향으로 이송시키도록 상기 제2종유로에 연통하는 제2횡유로; 상기 제2횡유로를 통해 이송되는 전해액을 배출시키도록 상기 전해액 유입공과 반대방향으로 일정깊이로 천공된 전해액 배출공; 및 상기 몸체의 하부의 타측에 이웃하는 다른 하나의 전해액 유동장치로 다른 하나의 극성을 갖는 전해액을 공급하도록 천공형성된 전해액 관통공을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention has been made to achieve the above object, the redox flow battery having an electrolyte flow device according to the present invention, the first protective plate, the support gasket, the first supporter, the protective gasket, the first current collector plate, 1 carbon sheet, 1st carbon electrode frame, 1st gasket, 1st electrolyte flow apparatus, 1st membrane, 2nd electrolyte flow apparatus, 2nd gasket, 2nd carbon electrode frame, 3rd gasket, 3rd electrolyte flow apparatus, Second membrane, fourth electrolyte flow device, fourth gasket, third carbon electrode frame, fifth gasket, fifth electrolyte flow device, third membrane, sixth electrolyte flow device, sixth gasket, fourth carbon electrode frame, 7th gasket, 7th electrolyte fluid flow device, 4th membrane, 8th electrolyte fluid flow device, 8th gasket, 5th carbon electrode frame, 9th gasket, 9th electrolyte fluid flow device, 5th membrane, 10th electrolyte fluid flow device, 10th gasket, 6th carbon electrode frame, 2nd carbon sheet, 2nd collector Byte, the second protective gasket, the second supporter, the second support and the second gasket in a redox flow battery comprising the electrolyte flow device consisting of a protective plate, each of the electrolyte flow device, a square body; An electrolyte supply hole drilled to a predetermined depth to supply an electrolyte solution having one polarity to one lower end of the body; A first transverse flow path formed in the lower inner portion of the body in communication with the electrolyte supply hole to transfer the electrolyte in the transverse direction; A plurality of first longitudinal flow passages spaced at regular intervals and communicating perpendicularly to the first horizontal flow passage to transfer the electrolyte flowing in the first horizontal flow passage in a longitudinal direction; A flow groove cut in a central portion of the body to flow an electrolyte solution transferred through each of the first longitudinal flow passages; A dispersion member inserted into the flow groove so as to uniformly diffuse the electrolyte solution supplied to the flow groove to contact a corresponding one of each of the carbon sheets and the carbon electrode frames; A plurality of second longitudinal flow passages formed in communication with the flow grooves such that electrolyte flowing through the flow grooves and the dispersion member flows in; A second transverse flow passage communicating with the second longitudinal flow passage to transfer the electrolyte solution introduced through the second longitudinal flow passage in a transverse direction; An electrolyte discharge hole drilled to a predetermined depth in a direction opposite to the electrolyte solution inlet hole to discharge the electrolyte solution transported through the second transverse flow path; And it is characterized in that it comprises a through-hole formed through the electrolyte to supply the electrolyte having the other polarity to the other electrolyte flow device adjacent to the other side of the lower portion of the body.
본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전해액 유동장치 제조방법에 의하면, 카본전극프레임 주변의 프레임과, 각 구성요소 사이에 배치되는 가스켓과, 특히 전해액 유동장치의 각각의 유로가 전해액 유동장치 내부에 형성됨으로써, 전해액의 누설을 완전 차단할 수 있고, 전해액 유동 면적의 극대화 및 전해액과 카본전극프레임와의 접촉면적을 극대화할 수 있어 발전수율을 극대화할 수 있으며, 전해액 유동장치의 강성 유지로 인해 전체적인 강성을 유지할 수 있으므로, 제품성 및 신뢰성이 향상되는 현저한 효과가 있는 것이다. According to the method of manufacturing an electrolyte flow device for a redox flow battery according to the present invention, a frame around a carbon electrode frame, a gasket disposed between each component, and in particular, respective flow paths of the electrolyte flow device are formed inside the electrolyte flow device. It can completely block leakage of electrolyte, maximize the flow area of electrolyte and maximize the contact area between electrolyte and carbon electrode frame to maximize power generation yield, and maintain overall rigidity by maintaining rigidity of electrolyte flow device. Therefore, there is a remarkable effect of improving the productability and reliability.
도 1은 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지의 전체적인 구조를 보여주는 분해 사시도.
도 2는 도 1의 결합 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지의 일부를 확대 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 레독스 흐름전지에 적용된 전해액 유동장치를 상세히 보여주는 분해 사시도.
도 5는 도 4의 결합 사시도.
도 6은 도 5의 전해액 유동장치가 정배치된 상태에서의 전해액의 유동 경로를 보여주는 사시도.
도 7은 도 5의 전해액 유동장치가 역배치된 상태에서의 전해액의 유동 경로를 보여주는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지에 적용된 일부의 구성요소들의 구조를 상세히 보여주는 부분 분해 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지의 사용상태도.
1 is an exploded perspective view showing the overall structure of a redox flow battery having an electrolyte flow device according to the present invention.
2 is a perspective view of the combination of FIG.
Figure 3 is an enlarged perspective view of a portion of a redox flow battery having an electrolyte flow device according to the present invention.
Figure 4 is an exploded perspective view showing in detail the electrolyte flow device applied to the redox flow battery according to the present invention.
5 is a perspective view of the combination of FIG.
6 is a perspective view illustrating a flow path of an electrolyte in a state where the electrolyte flow apparatus of FIG. 5 is disposed;
FIG. 7 is a perspective view illustrating a flow path of an electrolyte in a state in which the electrolyte flow apparatus of FIG. 5 is rearranged. FIG.
Figure 8 is a partially exploded perspective view showing in detail the structure of some of the components applied to the redox flow cell having an electrolyte flow device according to the present invention.
9 is a state of use of the redox flow battery having an electrolyte flow device according to the present invention.
이하, 본 발명 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a redox flow battery having an electrolyte flow apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지는, 그 양측에서 전지의 외관을 형성하며 그 사이에 배치되는 구성요소들을 보호하기 위한 2개의 보호 플레이트, 즉 제1보호 플레이트(1) 및 제2보호 플레이트(2)를 구비한다. 상기 각각의 보호 플레이트(1;2)의 상부 또는 하부에는 각각 다른 극성의 전해액이 인입되거나 배출될 수 있는 전해액 출입공, 즉 전해액 투입공(101;102) 및 전해액 배출공(201;202)이 천공형성되어 있으며, 또한 주변부에는 각각의 보호플레이트(1;2) 상호간 연결 결합을 위해 고정수단(미도시)이 관통될 수 있는 복수의 체결공(103;203)이 천공되어 있으며, 그 내측으로는 후술되는 각각의 구성요소들과의 결합을 위한 고정공(104;204)이 천공 형성되어 있다. 상기 각각의 플레이트(1, 2)는 강성을 유지할 수 있도록 알루미늄 또는 다른 금속 또는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. First, as shown in Figures 1 to 5, the redox flow battery having an electrolyte flow device according to the present invention, 2 to form the appearance of the battery on both sides and to protect the components disposed therebetween Protection plates, ie a
그리고 상기 제1보호 플레이트(1)의 내측에는 제1지지가스켓(3)이 설치되고 제2보호플레이트(2)의 내측에는 제2지지가스켓(4)이 설치된다. 물론, 각각의 상기 지지가스켓(3;4)에는 각각 상기 보호플레이트(1;2)의 전해액 투입곤(101;102) 및 배출공(201;202) 및 고정공(104;204)에 상응하는 전해액 출입공(301, 302;401, 402) 및 고정공(304;404)이 천공되어 있다. 각각의 지지가스켓(3;4)은 고무시트, 연질PVC필름 등으로 형성된다.The
또한, 상기 제1지지가스켓(3)의 내측에는 제1서포터(5)가 설치되고 제2지지가스켓(3)의 내측에는 제2서포터(6)가 설치된다. 상기 각각의 서포터(5;6)에도 전해액 출입공(501, 502;601, 602) 및 고정공(504;604)이 천공 형성되어 있다. In addition, a
또, 제1서포터(5)의 내측에는 제1보호 가스켓(7)이 설치되고, 제2서포터(4)의 내측에는 제2보호가스켓(8)이 설치된다. 각각의 상기 보호가스켓(7;8)에도 전해액 출입공(701, 702;801, 802) 및 고정공(704;804)이 천공 형성되어 있으며, 상기 각각의 보호가스켓(7,8)은 불소계 고무시트로 형성될 수 있다.In addition, a first
상기 제1보호 가스켓(7)의 내측에는 제1집전플레이트(11)가 배치되며, 제2보호 가스켓(8)의 내측에는 제2집전플레이트(12)가 배치된다. 각각의 상기 집전플레이트(11;12)에는 전해액 출입공(111, 112;121, 122) 및 고정공(114;124)이 천공 형성되어 있으며, 상기 각각의 집전플레이트(11,12)는 고경도, 고내식성, 고전도도 및 저열팽창률의 성질을 갖는 티타늄으로 형성되는 것이 바람직하다.The first
그리고, 상기 제1집전플레이트(11)의 내측에는 제1카본시트(21)가 배치되며, 제2집전플레이트(12)의 내측에는 제2카본시트(22)가 구비되어 있다. 각각의 상기 카본시트(21;22)에도 전해액 출입공(211, 212;221, 222) 및 고정공(214;224)이 천공 형성되어 있으며, 상기 각각의 카본시트(21, 22)는 내열성, 내열충격성, 내식성이 강하고 전기 및 열 전도성이 우수한 카본 또는 그라파이트로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기 제1카본시트(21) 와 제2카본시트(22)사이에는, 상기 제1카본시트(21)로부터 제2카본시트(22)를 향해 다음과 같은 구성요소들이 연속 반복적으로 배치되어 설치되는 것이 바람직하다. Between the
즉, 제1카본전극프레임(31), 제1가스켓(41), 제1전해액 유동장치(51), 제1멤브레인(71), 제2전해액 유동장치(52), 제2가스켓(42), 제2카본전극프레임(32), 제3가스켓(43), 제3전해액 유동장치(53), 제2멤브레인(72), 제4전해액 유동장치(54), 제4가스켓(44), 제3카본전극프레임(33), 제5가스켓(45), 제5전해액 유동장치(55), 제3멤브레인(73), 제6전해액 유동장치(56), 제6가스켓(46), 제4카본전극프레임(34), 제7가스켓(47), 제7전해액 유동장치(57), 제4멤브레인(74), 제8전해액 유동장치(58), 제8가스켓(48), 제5카본전극프레임(35), 제9가스켓(49), 제9전해액 유동장치(59), 제5멤브레인(75), 제10전해액 유동장치(60), 제10가스켓(50) 및 제6카본전극프레임(36)이 연속적으로 설치되어 스택 구조를 이루고 있다. That is, the first
각각의 상기 구성요소들을 상세히 설명하면, 각각의 상기 카본전극프레임(31 ~ 36 : 300)은 전체적인 외관을 형성하는 몸체(301)와, 상기 몸체(301)의 상부 또는 하부에 천공 형성된 전해액 출입공(302,303), 상기 몸체(301)의 둘레에 천공 형성된 복수의 고정공(304), 상기 몸체(301)의 중앙에 절취 형성된 수용홈(305), 및 상기 수용홈(305)에 삽입되어 선택적으로 이웃하는 후술되는 전해액 유동장치의 전해액과 접하여 산화 환원작용을 발생시키는 카본전극(306)을 일체로 구비한다. 여기서, 상기 몸체(301)는 경량이고, 열가소성, 내오성 및 내약품성이 우수한 폴리프로필렌으로 형성되는 것이 바람직하다.When describing each of the components in detail, each of the carbon electrode frame (31 ~ 36: 300) has a
특히, 본 발명의 하나의 특징에 따르면, 카본전극프레임(300) 전체 면적에 대한 수용홈(305)의 면적의 비, 즉 카본전극프레임 전체면적 : 수용홈 면적은 1 : 0.6 ~ 1 : 0.7로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 수용홈(305)의 면적이 0.7을 초과하면 상기 카본전극(306)과 전해액과의 접촉면적은 증가하는 반면 카본전극프레임(300) 전체 또는 몸체(301)의 강성이 저하되며, 역으로 0.6 미만이면 카본전극프레임(300) 전체 또는 몸체(301)의 강성은 증대되는 반면 및 전해액과 카본전극(306)간의 접촉면적이 작아진다. 따라서, 카본전극프레임 전체면적 : 수용홈 면적은 1 : 0.65로 설정되는 것이 가장 바람직하다. In particular, according to one feature of the invention, the ratio of the area of the receiving
그리고, 각각의 상기 가스켓(41 ~ 50 ; 400)은 전체적인 외관을 형성하는 몸체(401)와, 상기 몸체(401)의 상부 또는 하부에 천공 형성된 전해액 출입공(402,403), 상기 몸체(401)의 둘레에 천공 형성된 복수의 고정공(404) 및 상기 몸체(401)의 중앙에 절취 형성된 관통홈(405)을 일체로 구비한다. 상기 관통홈(405)은 상기 카본전극(306)과 후술되는 전해액 유동장치를 유동하는 전해액이 접촉하도록 절취 형성되는 것이다. 여기서, 상기 몸체(401)는 내열성, 내유성 및 내약품성이 우수한 합성 수지로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, each of the
또한, 각각의 상기 가스켓(400) 전체 면적에 대한 관통홈(405)의 면적의 비, 즉 가스켓 전체면적 : 관통홈 면적은 1 : 0.5 ~ 1 : 0.4로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 관통홈(405)의 면적이 0.5를 초과하면 전해액과 상기 카본전극(306)간의 접촉면적은 증가하는 반면 가스켓(400) 전체 또는 몸체(401)의 강성이 저하되며, 역으로 0.4 미만이면 가스켓(400) 전체 또는 몸체(401)의 강성은 증대되는 반면 및 카본전극(306) 과 전해액간의 접촉면적이 감소될 수 있다. 따라서, 가스켓 전체면적 : 관통홈 면적은 1 : 0.45로 설정되는 것이 가장 바람직하다. In addition, it is preferable that the ratio of the area of the through
특히, 각각의 상기 전해액 유동장치(51 ~ 60 : 500)는 다음과 같은 특징을 구비한다. 이후의 상세한 설명에 기재되는 방향성 문구는 도면을 정면에서 볼 때의 방향을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. In particular, each of the electrolyte flow devices (51 to 60: 500) has the following features. Directional text described in the following detailed description should be understood as indicating a direction when the drawings are viewed from the front.
상기 전해액 유동장치(500)는 전체적인 외관을 형성하는 몸체(501)를 포함한다. 상기 몸체(501)는, 경량의 플라스틱으로서, 비중이 0.82~0.92 이고, 연화점이 170℃ 이상이며, 결정성 및 가공성이 우수한 폴리프로필렌으로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기 몸체(501)의 일측 하단에는 전해액을 공급하기 위한 전해액 공급공(502)이 일정 깊이로 형성되어 있다. An
그리고 상기 몸체(501)의 하부 내측에는 상기 전해액 공극공(502)과 연통하여, 그 전해액 공급공(502)을 통해 공급되는 전해액을 횡방향으로 이송시키기 위한 제1 횡유로(503)가 형성되어 있다. In addition, a first
또한 상기 제1 횡유로(503)의 상부의 몸체(501)에는, 상기 제1 횡유로(503)로 유동하는 전해액을 종방향으로 이송시키기 위해 상기 제1 횡유로(503)에 수직으로 연통하며 일정간격으로 이격된 복수의 제1 종유로(504)가 형성되어 있다.In addition, the
상기 몸체(501)의 중앙부에는 각각의 상기 제1 종유로(504)를 통해 이송되는 전해액을 확장 또는 분산방식으로 유동 또는 이송함은 물론 후술되는 전해액 분산부재가 설치되도록 유동홈(505)이 절취 형성되어 있다. 물론, 각각의 상기 제1 종유로(504)는 상기 유동홈(505)에 연통한다.The
그리고, 상기 유동홈(505)에는 상기 제1종유로(504)를 통해 공급되는 전해액을 상기 유동홈(505)에 일정하게 균일하게 또는 균일하게 분산 또는 분포시키도록 분산부재(506)가 삽입 설치되어 있다. 상기 분산부재(506)는 물론 그것과 접촉하는 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, a
한편, 상기 몸체(501)의 상부에는 상기 몸체(501)의 하부에 형성된 전해액 공급공(502), 제1횡유로(503) 및 제1 종유로(504)에 대칭적으로 형성되는 구성요소들이 형성되어 있다. On the other hand, the components symmetrically formed in the
즉, 상기 유동홈(505)의 상부의 몸체(501)에는 상기 유동홈(505) 및 상기 분산부재(506)를 통해 유동하는 전해액을 유입하기 위한 복수의 제2종유로(507)가 상기 유동홈(505)에 연통하여 형성되어 있다. That is, a plurality of second
그리고, 상기 제2종유로(507)의 종단에는 그 제2종유로(507)를 통해 유입된 전해액을 횡방향으로 이송시키기 위한 제2횡유로(508)가 상기 각각의 제2종유로에 연통하여 형성되어 있다. At the end of the second
또한, 상기 제2횡유로(508)의 종단에는 상기 제2횡유로(508)를 통해 이송되는 전해액을 배출시키도록 상기 전해액 공급공(502)에 대해 반대방향으로 전해액 배출공(509)이 일정깊이로 천공 형성되어 있다. In addition, at the end of the second
한편, 상기 몸체(501)의 하부의 타측, 즉 상기 전해액 공급공(502)의 반대측에는 이웃하는 다른 하나의 전해액 유동장치로 전해액을 공급하기 위해 본 전해액 유동장치(500)를 통과 또는 바이패스시키기 위한 전해액 관통공(510)이 천공되어 있다. On the other hand, the other side of the lower portion of the
물론, 상기 몸체(501)의 각각의 코너부분에는 이웃하는 구성요소들과의 일체적 결합 또는 스택방식의 결합을 위해 장볼트(미도시)와 같은 결합수단이 삽입되도록 결합공(511)이 천공 형성되어 있다. Of course, in each corner portion of the
특히, 본 발명에 따른 제조방법이 적용된 전해낵 유동장치의 하나의 주요 특징에 따르면, 전해액 유동장치(500) 전체 면적에 대한 유동홈(505)의 면적의 비, 즉 유동장치 전체면적 : 유동홈 면적은 1 : 0.5 ~ 1 : 0.4로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 유동홈(506)의 면적이 0.5를 초과하면 전해액의 유동량이 증가하여 전기수율이 증대되는 반면 전해액 유동장치(500)의 전체 또는 몸체(501)의 강성이 저하되며, 역으로 0.4 미만이면 전해액 유동장치(500) 전체 또는 몸체(501)의 강성은 증대되는 반면 및 전해액의 유동량이 저하되어 전기수율의 처하를 초래할 수 있다. 따라서, 유동장치 전체면적 : 유동홈 면적은 1 : 0.45로 설정되는 것이 가장 바람직하다.In particular, according to one main feature of the electrolysed snack flow device to which the manufacturing method according to the present invention is applied, the ratio of the area of the
본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 상기 전해액 유동장치는 다음과 같은 공정을 거쳐 제조되는 것이 바람직하다.According to another feature of the invention, the electrolyte flow device is preferably manufactured through the following process.
즉, 일정 두께를 갖는 폴리프로필렌 플레이트를 최종 완성될 레독스 흐름전지용 전해액 유동장치의 사이즈에 적합하게 절단하여 몸체(501)를 형성한다. That is, the
그리고, 그 몸체(501)의 중앙부를 절취하여 유동홈(505)을 형성한다. 여기서, 상기 유동홈(505)은, 전해액의 유동량을 최대로 유지하는 한편 상기 몸체(501) 또는 전해액 유동장치(500) 전체의 강성을 유지할 수 있도록 유동장치 전체면적 : 유동홈 면적을 1 : 0.5 ~ 1 : 0.4로 설정하여 절취 형성되는 것이 바람직하다.Then, the center portion of the
또한, 몸체(501)의 상부 및 하부를 절단하여 하부(5011), 중앙부(5012), 상부(5013)로 분리한다. 여기서, 각각의 절단부위는 후술되는 공정들의 용이성을 위해 후술되는 각각의 횡유로 와 종유로의 연접부로 설정되는 것이 바람직하다. In addition, the upper and lower portions of the
상기와 같이 각각 절단된 부분 중, 하부(5011)에 전해액 공급공(502)을 소정의 깊이로 천공 성형하고, 그 공급공(502)에 연통하도록 제1횡유로(503)를 절취 성형하며, 전해액 관통공(510)을 천공 형성한다. Of each of the cut portions as described above, the
그리고, 중앙부(5012)의 하부에 복수의 제1종유로(504)를 상기 유동홈(505)에 연통하도록 일정 간격으로 천공 형성하고, 동일방식으로 중앙부(5012)의 상부에 복수의 제2종유로(507)를 상기 유동홈(505)에 연통하도록 일정간격으로 천공 형성하며, 각각의 코너에 결합공(511)을 천공 형성한다.In addition, a plurality of first
또한, 상부(5013)에 제2횡유로(508)을 절취 형성한 후, 그 제2횡유로(508)에 연통하도록 전해액 배출공(509)을 일정 깊이로 천공 형성한다.Further, after the second
또, 각각 가공 처리된 하부(5011), 중앙부(5012) 및 상부(5013)의 각각의 결합부를 세정 및 표면 처리한 후, 하부(5011)를 중앙부(5012)의 하부면에 접합하고, 중앙부(5012)의 상부면에 상부(5013)를 접합하여 몸체(501)를 원상복귀 형성한다. 여기서, 각각의 부분(5011, 5012, 5013)의 접합은 용접 또는 본딩 접합방식이 적용될 수 있다. In addition, after washing and surface-treating each of the combined portions of the lower portion 5011, the center portion 5012, and the upper portion 5013, which have been processed, the lower portion 5011 is joined to the lower surface of the central portion 5012, and the center portion ( The upper portion 5013 is bonded to the upper surface of the 5012 to form the
최종적으로, 준비된 분산부재(506)를 절취 또는 성형한 후 유동홈(505)에 삽설하여 전해액 유동장치를 완성한다. Finally, the
한편, 각각의 상기 멤브레인(71 ~ 75 ; 700)은 각각의 전해액 유동장치(500)를 유동하는 각각의 다른 극성의 전해액을 상호 격리시키기 위한 것으로서, 일측의 상부 및 하부에는 전해액 출입공(711, 712)이 천공되어 있으며, 둘레를 따라 복수의 고정공(713)이 천공되어 있다. On the other hand, each of the membrane (71 ~ 75; 700) is to isolate each other of the electrolyte of different polarity flowing through the respective
물론 이와 같은 구조는 본 실시예의 기본적인 것으로서, 각각의 구성요소들의 개수는 필요 용량 또는 사양에 따라 적합하게 선택될 수 있으며, 또한 각각의 상기 카본전극프레임(31 ~ 36 : 300)은 공급되는 극성 전해액 또는 각각의 상기 전해액 유동장치(51 ~ 60 : 500)를 유동하는 전해액의 극성에 따라 양극 또는 음극의 극성을 나타낼 수 있다. Of course, such a structure is the basic of the present embodiment, the number of each component can be appropriately selected according to the required capacity or specifications, and each of the carbon electrode frame (31 ~ 36: 300) is supplied polar electrolyte solution Alternatively, the polarity of the positive electrode or the negative electrode may be represented depending on the polarity of the electrolyte flowing through each of the
즉, 전해액 유동장치(51 ~ 60 : 500)를 유동하는 전해액과 그 전해액 유동장치에 이웃하거나 그 전해액 유동장치들 사이에 배치된 카본전극프레임(31 ~ 36 : 400)의 카본전극(406)과의 산환, 환원 작용에 의해 양전기 또는 음전기가 발생되며, 이와 같이 발생된 전기는 각각 집전플레이트(11;12)에 집전되어 이를 축전하거나 제공받아 사용하게 되는 것이다. That is, the electrolyte flowing through the
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지 설치 및 작용 모드에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the installation and operation mode of the redox flow battery having the electrolyte flow device according to the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 작업자는 전술된 바와 같은 구성요소들을 제1보호플레이트(1), 지지가스켓(3), 제1서포터(5), 보호가스켓(7), 제1집전플레이트(11), 제1카본시트(21), 제1카본전극프레임(31), 제1가스켓(41), 제1전해액 유동장치(51), 제1멤브레인(71), 제2전해액 유동장치(52), 제2가스켓(42), 제2카본전극프레임(32), 제3가스켓(43), 제3전해액 유동장치(53), 제2멤브레인(72), 제4전해액 유동장치(54), 제4가스켓(44), 제3카본전극프레임(33), 제5가스켓(45), 제5전해액 유동장치(55), 제3멤브레인(73), 제6전해액 유동장치(56), 제6가스켓(46), 제4카본전극프레임(34), 제7가스켓(47), 제7전해액 유동장치(57), 제4멤브레인(74), 제8전해액 유동장치(58), 제8가스켓(48), 제5카본전극프레임(35), 제9가스켓(49), 제9전해액 유동장치(59), 제5멤브레인(75), 제10전해액 유동장치(60), 제10가스켓(50), 제6카본전극프레임(36), 제2카본시트(22), 제2집전플레이트(12), 제2보호가스켓(8), 제2서포터(6), 제2지지가스켓(4) 및 제2보호플레이트(2)와 같이 스택방식으로 배치 및 설치하고, 장볼트 및 너트와 같은 고정수단(미도시)을 이용하여 제1보호플레이트(1)와 제2보호플레이트(2)를 상호 연결 결합함은 물론 전술된 각각의 구성요소들을 고정공 및 고정수단을 이용하여 일체적으로 결합한다. 여기서, 각각의 구성요소들은 필요에 따라 교번적으로 상,하 대칭으로 배치되어야 한다. First of all, the operator may use the first
이와 같이 각각의 구성요소들이 스택구조로 결합된 상태에서, 제1보호플레이트(1)의 하나의 전해액 투입공(101)에 양극 전해액 라인(L1)을 연결하고, 제1보호플레이트(1)의 다른 하나의 전해액 투입공(102)에 음극 전해액 라인(L2)을 연결하며, 제2보호플레이트(2)의 하나의 전해액 배출공(201)에 양극 전해액 라인(L1)을 연결하고, 제2보호플레이트(2)의 다른 하나의 전해액 배출공(202)에 음극 전해액 라인(L2)을 연결한다. 그리고, 각각의 전해액 라인(L1;L2)에 각각의 전해액 충전 및 회수를 위한 전해액 탱크(T1;T2) 및 전해액의 송출을 위한 펌프(P1;P2)를 설치한다.As described above, in a state in which each component is coupled in a stack structure, the anode electrolyte line L1 is connected to one
위와 같이 레독스 흐름장치를 설치한 상태에서, 각각의 펌프(P1;P2)를 작동시켜 각각의 전해액 라인(L1;L2)을 통해 제1보호플레이트(1)의 각각의 전해액 투입공(101;102)을 통해 전해액, 즉 하나의 투입공(101)에는 양극의 전해액을 공급하고, 다른 하나의 투입공(102)에는 음극의 전해액을 공급한다. In the state in which the redox flow device is installed as described above, each of the electrolyte injection holes 101 of the first
여기서, 제1보호 플레이트(1)의 하부에 형성된 하나의 전해액 투입공(101)을 통해 공급되는 양극 전해액은, 제1지지가스켓(3)의 전해액 출입공(301), 제1서포터(5)의 전해액 출입공(501), 제1보호 가스켓(7)의 전해액 출입공(701), 제1집전플레이트(11)의 전해액 출입공(111), 제1카본시트(21)의 전해액 출입공(211), 제1카본전극프레임(31)의 전해액 출입공(302) 및 제1가스켓(41)의 전해액 출입공(402)을 거쳐 제1전해액 유동장치(51)의 전해액 공급공(502)으로 유입된다. Here, the anode electrolyte supplied through the one
상기 전해액 공급공(502)으로 공급된 양 전해액은 제1횡유로(503)를 지나면서 또는 지난 후 제1종유로(504)를 통해 유동홈(505)으로 공급되고, 상기 유동홈(505)으로 공급된 양극 전해액은 그 유동홈(505)에 설치된 분산부재(506)에 의해 분산 내지 확산된다. Both electrolytes supplied to the
이때 상기 분산부재(506)를 통해 분산되는 양 전해액과 접하는 제1카본전극프레임(31)의 카본전극(306)과 접촉하며 상호간의 접촉에 의한 산화 환원작용에 의해 양극의 전기가 발생되는 것이다. At this time, the anode is in contact with the
이후, 상기 유동홈(505)을 지난 전해액은 각각의 제2종유로(507)를 통과하여 제2횡유로(508)로 유입되어 유동한 후 전해액 배출공(509)을 통해 배출된다. Thereafter, the electrolyte passing through the
제1전해액 유동장치(51)에서의 유동을 마치고 통과한 양 전해액은 제1멤브레인(71)의 전해액 출입공(711), 제2전해액 유동장치(52)의 전해액 관통공(510), 제2가스켓(42)의 전해액 출입공(402), 제2카본전극프레임(32)의 전해액 출입공(301), 제3가스켓(43)의 전해액 출입공(402)을 거쳐 다시 제3전해액 유동장치(53)의 전해액 공급공(502)을 통해 유입된다. After passing through the flow in the first
이와 같이, 상기 전해액 공급공(502)으로 공급된 양 전해액은 다시 전술된 바와 같이 유동하면서 양 전기를 발생하게되는 바, 즉 제1횡유로(503)를 지나면서 또는 지난후 제1종유로(504)를 통해 유동홈(505)으로 공급되고, 상기 유동홈(505)으로 공급된 양극 전해액은 그 유동홈(505)에 설치된 분산부재(506)에 의해 분산 내지 확산되고, 이때 상기 분산부재(506)를 통해 분산되는 양 전해액과 접하는 제1카본전극프레임(31)의 카본전극(306)과 접촉하며 상호간의 접촉에 의한 산화 환원작용에 의해 양극의 전기가 발생되며, 상기 유동홈(505)을 지난 전해액은 각각의 제2종유로(507)를 통과하여 제2횡유로(508)로 유입되어 유동한 후 전해액 배출공(509)을 통해 배출되어 전술된 바와 같은 구성요소들을 지나게 되는 것이다. As such, the positive electrolyte solution supplied to the
이후, 전해액은 전술된 바와 같이 배열된 구성요소들을 지나면서 양 전기를 발생시킨후, 제9전해액 유동장치(59)를 지나 제5멤브레인(75)의 전해액 배출공(701), 제10전해액 유동장치(60)의 관통공(510), 제10가스켓(50)의 전해액 출입공(402), 제6카본전극프레임(36)의 전해액 출입공(302), 제2카본시트(22)의 전해액 출입공(221), 제2집전플레이트(12)의 전해액 출입공(121), 제2보호가스켓(8)의 전해액 출입공(801), 제2서포터(6)의 전해액 출입공(601), 제2지지가스켓(4)의 전해액 출입공(401) 및 제2보호플레이트(2)의 전해액 배출공(201)을 통해 배출되어, 전해액 라인(L1)으로 유입되어 전해액 탱크(T1)로 복귀된 후 펌프(P1)에 의해 다시 전해액라인(L1)을 통해 제1보호 플레이트(1)의 전해액 투입공(101)으로 공급되어, 전술된 바와 같은 전해액의 유동에 의해 양 전기를 발생시키게 되는 것이다.Thereafter, the electrolyte solution generates positive electricity while passing through the components arranged as described above, and then passes through the ninth
한편, 전술된 바와 같은 양 전해액의 공급 및 유동으로 인한 양 전기의 발생과 동일하게, 음 전해액을 공급 및 유동시켜 음 전기를 발생시킬 수 있다. 즉, 제1보호 플레이트(1)의 하부에 형성된 다른 하나의 전해액 투입공(102)을 통해 공급되는 음극 전해액은, 제1지지가스켓(3)의 전해액 출입공(302), 제1서포터(5)의 전해액 출입공(502), 제1보호 가스켓(7)의 전해액 출입공(702), 제1집전플레이트(11)의 전해액 출입공(112), 제1카본시트(21)의 전해액 출입공(212), 제1카본전극프레임(31)의 전해액 출입공(303), 제1가스켓(41)의 전해액 출입공(403), 제1전해액 유동장치(51)의 전해액 관통공(510) 및 제1멤브레인(71)의 전해액 출입공(712)을 지나 제2전해액 유동장치(52)의 전해액 공급공(502)으로 유입된다. On the other hand, in the same way as the generation of the positive electricity due to the supply and flow of the positive electrolyte as described above, the negative electrolyte can be supplied and flow to generate negative electricity. That is, the cathode electrolyte supplied through the other
상기 전해액 공급공(502)으로 공급된 음 전해액은 제1횡유로(503)를 지나면서 또는 지난후 제1종유로(504)를 통해 유동홈(505)으로 공급되고, 상기 유동홈(505)으로 공급된 음 전해액은 그 유동홈(505)에 설치된 분산부재(506)에 의해 분산 내지 확산된다. The negative electrolyte supplied to the
이때 상기 분산부재(506)를 통해 분산되는 음 전해액과 접하는 제2카본전극프레임(32)의 카본전극(306)과 접촉하며 상호간의 접촉에 의한 산화 환원작용에 의해 음극의 전기가 발생되는 것이다. At this time, the cathode is in contact with the
이후, 상기 유동홈(505)을 지난 전해액은 각각의 제2종유로(507)를 통과하여 제2횡유로(508)로 유입되어 유동한 후 전해액 배출공(509)을 통해 배출된다. Thereafter, the electrolyte passing through the
제2전해액 유동장치(52)에서의 유동을 마치고 통과한 음 전해액은 제2가스켓(42)의 전해액 출입공(403), 제2카본전극프레임(32)의 전해액 출입공(303), 제3가스켓(43)의 전해액 출입공(403), 제3전해액 유동장치(53)의 전해액 관통공(510) 및 제2멤브레인(72)의 전해액 출입공(712)을 거쳐 다시 제4전해액 유동장치(54)의 전해액 공급공(502)을 통해 유입된다. After passing through the flow in the second
이와 같이, 상기 전해액 공급공(502)으로 공급된 음 전해액은 다시 전술된 바와 같이 유동하면서 음 전기를 발생하게 되는바, 즉 제1횡유로(503)를 지나면서 또는 지난후 제1종유로(504)를 통해 유동홈(505)으로 공급되고, 상기 유동홈(505)으로 공급된 음 전해액은 그 유동홈(505)에 설치된 분산부재(506)에 의해 분산 내지 확산되고, 이때 상기 분산부재(506)를 통해 분산되는 음 전해액과 접하는 제3카본전극프레임(33)의 카본전극(306)과 접촉하며 상호간의 접촉에 의한 산화 환원작용에 의해 음극의 전기가 발생되며, 상기 유동홈(505)을 지난 전해액은 각각의 제2종유로(507)를 통과하여 제2횡유로(508)로 유입되어 유동한 후 전해액 배출공(509)을 통해 배출되어 전술된 바와 같은 구성요소들을 지나게 되는 것이다. As described above, the negative electrolyte supplied to the
이후, 전해액은 전술된 바와 같이 배열된 구성요소들을 지나면서 음 전기를 발생시킨후, 제10전해액 유동장치(60)를 지나 제10가스켓(50)의 전해액 출입공(403), 제2카본시트(22)의 전해액 출입공(222), 제2집전플레이트(12)의 전해액 출입공(122), 제2보호가스켓(8)의 전해액 출입공(802), 제2서포터(6)의 전해액 출입공(602), 제2지지가스켓(4)의 전해액 출입공(402) 및 제2보호플레이트(2)의 전해액 배출공(202)을 통해 배출되어, 전해액 라인(L2)으로 유입되어 전해액 탱크(T2)로 복귀된 후 펌프(P2)에 의해 다시 전해액 라인(L2)을 통해 제1보호 플레이트(1)의 전해액 투입공(102)으로 공급되어, 전술된 바와 같은 전해액의 유동에 의해 음 전기를 발생시키게 되는 것이다.Thereafter, the electrolyte generates negative electricity while passing through the components arranged as described above, and then passes through the tenth
물론, 상기와 같이 발생된 각각의 전기는 제1집전플레이트(11)와 제2집전플레이트(12)에 집전되며, 사용자 또는 작업자는 각각의 집전플레이트(11;12)로부터 전기를 제공받아 수요자에게 제공하거나 이를 직접 사용할 수 있는 것이다. Of course, each of the electricity generated as described above is collected in the first
특히, 본 발명에 따른 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지는, 전해액 유동장치에서의 전해액과 카본전극프레임간의 접촉면적을 증대시키는 반면, 다중의 가스켓 및 누설방지수단에 의해 전해낵의 누설을 방지할 수 있고, 전체적인 강성을 증대시켜 제품성, 신뢰성 및 경제성이 향상될 수 있는 것이다. In particular, the redox flow battery having the electrolyte flow device according to the present invention increases the contact area between the electrolyte solution and the carbon electrode frame in the electrolyte flow device, while preventing leakage of the electrolyte snack by multiple gaskets and leakage preventing means. It can be prevented, and the overall rigidity can be increased to improve product quality, reliability and economy.
1, 2 : 보호 플레이트 11, 12 : 집전 플레이트
21, 22 : 카본시트 31 ~ 36 : 카본전극프레임
41 ~ 49 : 가스켓 51 ~ 60, 500 : 전해액 유동장치
71 ~ 75 : 멤브레인 501 : 몸체
502 : 전해액 공급공 503 : 제1횡유로
504 : 제1종유로 505 : 유동홈
506 : 분산부재 507 : 제2종유로
508 : 제2횡유로 509 : 전해액 배출공
510 : 전해액 관통공 1, 2:
21, 22:
41 to 49:
71 to 75
502: electrolyte supply hole 503: first cross flow passage
504:
506: dispersion member 507: second type flow path
508: second side passage 509: electrolyte discharge hole
510: electrolyte through hole
Claims (6)
각각의 상기 전해액 유동장치(51 ~ 60 : 500)는
사각형 몸체(501);
상기 몸체(501)의 일측 하단에 하나의 극성을 갖는 전해액을 공급하도록 일정 깊이로 천공된 전해액 공급공(502);
상기 몸체(501)의 하부 내측에 상기 전해액 공급공(502)과 연통하여 전해액을 횡방향으로 이송시키도록 형성된 제1횡유로(503);
상기 제1횡유로(503)를 유동하는 전해액을 종방향으로 이송시키도록 각각 상기 제1횡유로(503)에 수직하게 연통하며 일정간격으로 이격된 복수의 제1종유로(504);
상기 몸체(501)의 중앙부에 각각의 상기 제1종유로(504)를 통해 이송되는 전해액을 유동시키도록 절취 형성된 유동홈(505);
상기 유동홈(505)으로 공급된 전해액을 일정하게 확산시켜 각각의 상기 카본시트(21;22) 및 각각의 상기 카본전극프레임(31 ~ 36)중 해당하는 하나에 접촉시키도록 상기 유동홈(505)에 삽입 설치된 분산부재(506);
상기 유동홈(505) 및 상기 분산부재(506)를 통해 유동하는 전해액이 유입되도록 상기 유동홈(505)에 각각 연통 형성된 복수의 제2종유로(507);
상기 제2종유로(507)를 통해 유입된 전해액을 횡방향으로 이송시키도록 상기 제2종유로(507)에 연통하는 제2횡유로(508);
상기 제2횡유로(508)를 통해 이송되는 전해액을 배출시키도록 상기 전해액 공급공(502)과 반대방향으로 일정깊이로 천공된 전해액 배출공(509); 및
상기 몸체(501)의 하부의 타측에 이웃하는 다른 하나의 전해액 유동장치로 다른 하나의 극성을 갖는 전해액을 공급하도록 천공형성된 전해액 관통공(510)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 유동장치를 구비한 레독스 흐름전지.
First protective plate (1), support gasket (3), first supporter (5), protective gasket (7), first current collecting plate (11), first carbon sheet (21), first carbon electrode frame (31) ), The first gasket 41, the first electrolyte flow device 51, the first membrane 71, the second electrolyte flow device 52, the second gasket 42, the second carbon electrode frame 32, Third gasket 43, third electrolyte flow apparatus 53, second membrane 72, fourth electrolyte flow apparatus 54, fourth gasket 44, third carbon electrode frame 33, fifth Gasket 45, fifth electrolyte flow device 55, third membrane 73, sixth electrolyte flow device 56, sixth gasket 46, fourth carbon electrode frame 34, seventh gasket ( 47), the seventh electrolyte flow device 57, the fourth membrane 74, the eighth electrolyte flow device 58, the eighth gasket 48, the fifth carbon electrode frame 35, the ninth gasket 49 , The ninth electrolyte flow device 59, the fifth membrane 75, the tenth electrolyte flow device 60, the tenth gasket 50, the sixth carbon electrode frame 36, the second carbon sheet 22, Second collecting plate 12, second report In a redox flow battery having an electrolytic solution flow device consisting of an arc gasket (8), a second supporter (6), a second support gasket (4) and a second protective plate (2),
Each of the electrolyte flow devices (51 to 60: 500)
Rectangular body 501;
An electrolyte supply hole 502 drilled to a predetermined depth to supply an electrolyte having one polarity to one side lower end of the body 501;
A first transverse flow path 503 formed in the lower inner side of the body 501 to communicate with the electrolyte supply hole 502 to transfer the electrolyte in a transverse direction;
A plurality of first vertical passages 504 communicating perpendicularly to the first horizontal passages 503 and spaced apart at regular intervals, respectively, to vertically transfer the electrolyte flowing through the first horizontal passages 503;
A flow groove 505 cut in the central portion of the body 501 to flow the electrolyte solution transferred through each of the first longitudinal flow passages 504;
The flow groove 505 to uniformly diffuse the electrolyte solution supplied to the flow groove 505 to contact a corresponding one of each of the carbon sheets 21 and 22 and each of the carbon electrode frames 31 to 36. Dispersion member 506 inserted into the);
A plurality of second longitudinal flow passages 507 formed in communication with each of the flow grooves 505 such that electrolyte flowing through the flow grooves 505 and the dispersion member 506 flows in;
A second transverse flow passage 508 communicating with the second longitudinal flow passage 507 so as to transfer the electrolyte solution introduced through the second longitudinal flow passage 507 in a lateral direction;
An electrolyte discharge hole 509 drilled to a predetermined depth in a direction opposite to the electrolyte supply hole 502 to discharge the electrolyte solution transported through the second transverse flow path 508; And
Electrolyte flow device comprising a through-hole electrolyte 510 is formed perforated to supply an electrolyte having another polarity to the other electrolyte flow device adjacent to the other side of the lower portion of the body 501 Redox flow cell.
The redox flow battery according to claim 1, wherein the electrolyte flow apparatus 500 has an overall area: the flow groove 505 has an area of 1: 0.5 to 1: 0.4.
According to claim 1, wherein each of the carbon electrode frame (31 ~ 36: 300) is a body 301, the electrolyte access holes 302,303 formed in the upper or lower portion of the body 301, the body 301 A plurality of fixing holes 304 formed in the periphery of the periphery, the receiving groove 305 cut in the center of the body 301, and inserted into the receiving groove 305 selectively contact with the electrolyte of the neighboring electrolyte flow device Redox flow battery provided with an electrolyte flow device, characterized in that it is integrally provided with a carbon electrode 306 for generating a redox effect.
The redox flow battery having an electrolyte flow apparatus according to claim 3, wherein the carbon electrode frame 300 has a total area: receiving groove 305 area of 1: 0.6 to 1: 0.7.
According to claim 1, wherein the gasket (41 to 50: 400), the body 401, the electrolyte access holes 402, 403 formed in the upper or lower portion of the body 401, around the body 401 Redox flow battery having an electrolytic fluid flow device, characterized in that it comprises a plurality of perforated formed holes 404 and the through groove 405 formed in the center of the body 401 integrally.
The redox flow battery having an electrolyte flow apparatus according to claim 1, wherein the gasket 400 has a total area: a through groove area of 1: 0.5 to 1: 0.4.
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