KR101291753B1 - 션트전류 저감을 위한 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지 - Google Patents

션트전류 저감을 위한 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 션트전류(shunt current)를 효과적으로 억제할 수 있는 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 매니폴드는 양극 또는 음극전극전해액반응부의 좌측 및 우측에 각각 공급유로 및 배출유로를 형성함에 있어 U자형 굴곡부를 포함도록 형성하며, 상기 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단의 상부 또는 하단의 하부에 위치하도록 형성된다. 이러한 구조의 본 발명에 따른 매니폴드는 레독스 흐름전지에 적용시 전극전해액반응부의 측면 상단의 상부 및 하단의 하부에 U자형 굴곡부를 갖는 공급유로와 배출유로를 형성함으로써 레독스 흐름전지의 펌프의 가동이 중지되었을 때 스택 내부와 배관에 존재하는 전해액이 상기 U자형 굴곡부를 통과하지 못함에 따라 전해액이 유로나 배관 등을 통해 이동되는 것을 막아줌으로서 션트전류의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

션트전류 저감을 위한 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지{Manifold for reducing shunt current and redox flow battery including the same}
본 발명은 션트전류(shunt current)를 효과적으로 억제할 수 있는 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지에 관한 것이다.
최근 신재생에너지의 비중이 확대되면서 전력 생산의 변동성과 수급시점의 불일치 문제를 극복할 수 있는 새로운 대안으로 전력 저장장치가 주목을 받고 있어, 전력 저장장치의 활발한 연구가 진행되고 있다. 대용량의 전력저장을 위한 이차전지로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 흐름전지 (RFB, redox flow battery) 등이 있다. 그 중에서 레독스 흐름전지는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 2차전지로 많은 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 레독스 흐름전지는 도 1에 도시된 바와 같이 양극셀(210), 음극셀(220), 상기 양극셀(210)과 음극셀(220) 사이에 형성되는 분리막(230), 펌프(281)의 구동에 의해 상기 양극셀(210)에 양극전해액을 공급하기 위한 양극전해액이 저장된 양극전해액탱크(280) 및 펌프(291)의 구동에 의해 상기 음극셀(220)에 음극전해액을 공급하기 위한 음극전해액이 저장된 음극전해액탱크(290)를 포함하여 이루어진다. 상기 양극셀(210)과 음극셀(220)은 다수 적층되어 사용될 수 있으며, 최외측의 양극셀(210)과 음극셀(220)의 측면에는 집전체 및 엔드플레이트가 놓여진다. 상기 양극셀(210)과 음극셀(220)은 통상적으로 각각 펠트전극, 바이폴라플레이트 및 전해액 유로를 포함하는 매니폴드를 포함하여 이루어진다.
상기 레독스 흐름전지에서 전해액은 레독스 커플을 포함하여 이루어지는데, 충방전에 따라 양극셀(210) 및 음극셀(220)에서는 산화환원 반응이 일어나게 된다. 예를 들어 레독스 커플로 바나듐 커플을 사용하는 경우 양극셀(210) 및 음극셀(220)에서는 일어나는 산화환원 반응은 다음과 같다.
<반응식 1>
양극 : V4 + → V5 + + e- (충전) V4 + ← V5 + + e- (방전)
음극 : V3 + + e- → V2 + (충전) V3 + + e- ← V2 + (방전)
이와 같은 구조의 레독스 흐름전지는 일반적으로 양극셀(210) 및 음극셀(220)이 다수 적층된 스택의 형태로 공장 등에서 비상용 전원장치 등으로 사용된다. 비상용 전원장치에 사용되는 레독스 흐름전지는 충전된 상태로 놓여 있다가 비상 상황시 작동되기 때문에 대기 시간이 길어질 수 있다. 이와 같이 충전된 레독스 흐름전지의 대기 시간이 길어지면 션트전류(shunt current)가 발생하게 된다. 즉, 레독스 흐름전지의 대기시간이 길어지면 스택의 양극셀(210) 및 음극셀(220) 내부에 존재하는 전해액의 내부에 녹아있는 활물질이 분리막(230)을 통해 반대편으로 이동하면서 전기화학적 반응이 발생하여 자가방전이 일어난다. 이와 더불어 양극셀(210) 및 음극셀(220)로 전해액을 공급하기 위하여 설치되는 전해액 이동통로인 배관(282, 292) 등에 남아있는 다량의 전해액까지 스택 내부로 확산되면 더 많은 자가방전이 일어나게 된다. 이렇게 방전된 전해액을 다시 충전시키기 위해서는 다시 에너지를 인가해야하기 때문에 전력손실이 발생 될 수밖에 없다.
상기와 같이 션트전류(shunt current)가 발생하는 것을 방지하기 위해 레독스 흐름전지를 설치함에 있어 작동이 멈췄을 때 스택이나 배관(282, 292) 등에 남아 있는 전해액이 전해액탱크(280, 290)로 이동될 수 있도록 하기 위하여 배관(282,292) 및 전해액탱크(280,290)를 낮게 위치시키고 있다. 그러나 이와 같이 배관(282,292) 및 전해액탱크(280,290)의 위치를 낮게 하여 설치하는 경우 스택 내부에 존재하는 분리막(230)이 건조된 상태로 존재할 수 있어 취성이 약해질 수 있고 또한 충방전시 펌프(281,291)를 가동하여 전해액탱크(280,290)에 보관된 전해액을 스택 내부로 공급하여야만 비로서 충방전이 이루어지기 때문에 충방전에 다소 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 펌프의 가동이 중지되었을 때 스택 내부와 배관에 존재하는 전해액이 유로나 배관 등을 통해 이동되는 것을 막아줌으로서 션트전류의 발생을 억제할 수 있는 레독스 흐름전지용 매니폴드를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 매니폴드를 구비하여 션트전류의 발생을 억제하여 효율을 높일 수 있도록 한 레독스 흐름전지를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플레이트의 일면 또는 양면에 형성된 것으로서, 제1전극전해액을 유입 및 유출시키기 위한 제1전극전해액주입구 및 제1전극전해액배출구와, 내측에 형성된 제1전극전해액반응부, 상기 제1전극전해액주입구로부터 주입된 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액반응부에 공급하기 위한 공급유로, 상기 제1전극전해액반응부의 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액배출구로 이송시켜 배출하기 위한 배출유로, 및 제2전극전해액을 이송시키기 위한 제2전극전해액주입구와 제2전극전해액배출구를 포함하여 이루어지며, 상기 공급유로 및 상기 배출유로는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 및 우측에 각각 U자형 굴곡부를 포함하여 형성되며, 상기 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단의 상부 또는 하단의 하부에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드를 제공한다.
상기 제1전극전해액주입구는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 하단부에 형성되며, 상기 공급유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액주입구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단부에 연결되고, 상기 공급유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단 자측의 상부에서 하측으로 굴곡되게 형성되며, 상기 제1전극전해액배출구는 상기 제1전극전해액반응부의 우측 상단부에 형성되며, 상기 배출유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액배출구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단부에 연결되고, 상기 배출유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단 우측의 하부에서 상측으로 굴곡되게 형성된 것일 수 있다.
상기 제1전극전해액반응부에는 펠트전극이 부착될 수 있다. 상기 제1전극전해액반응부는 상기 플레이트에 홈을 형성하여 형성되며, 상기 홈에는 상기 펠트전극이 삽입되어 고정될 수 있다.
상기 제1전극전해액반응부와 공급유로 및 배출유로는 상기 플레이트의 일면에 형성되고, 배면에는 바이폴라플레이트가 부착될 수 있다. 상기 바이폴라플레이트는 상기 플레이트의 배면에 형성된 배면홈에 삽입되며, 상기 바이폴라플레이트는 상기 제1전극전해액반응부보다 더 큰 면적을 갖는 것일 수 있다.
상기 제1전극전해액은 양극전해액 또는 음극전해액이고, 상기 제2전극전해액은 제1전극전해액의 극성과 반대되는 극성의 음극전해액 또는 양극전해액인 것일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기한 본 발명에 따른 매니폴드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지를 제공한다.
상기한 바와 같은 구조의 본 발명에 따른 매니폴드는 레독스 흐름전지에 적용시 전극전해액반응부의 측면 상단의 상부 및 하단의 하부에 U자형 굴곡부를 갖는 공급유로와 배출유로를 형성함으로써 레독스 흐름전지의 펌프의 가동이 중지되었을 때 스택 내부와 배관에 존재하는 전해액이 상기 U자형 굴곡부를 통과하지 못함에 따라 전해액이 유로나 배관 등을 통해 이동되는 것을 막아줌으로써 션트전류의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 레독스 흐름전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 매니폴드를 포함하는 레독스 흐름전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 매니폴드 구조를 나타낸 정면도이다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 매니폴드를 포함하는 레독스 흐름전지를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레독스 흐름전지는 양극펠트전극(13), 양극매니폴드(11) 및 바이폴라플레이트(12)를 포함하는 양극셀(10), 음극펠트전극(23), 음극매니폴드(21) 및 바이폴라플레이트(22)를 포함하는 음극셀(20), 및 상기 양극셀(10)과 음극셀(20) 사이에 형성되는 분리막(30)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 양극셀(10)과 음극셀(20)은 다수 적층되어 사용될 수 있는데, 이때 최외측의 양극셀(10)과 음극셀(20)의 외측면에는 집전체(40) 및 엔드플레이트(50)가 놓여진다. 상기 엔드플레이트(50)에는 전해액 주입구(52)와 전해액 배출구(51)가 구비된다. 또한 상기 레독스 흐름전지는 도면에 도시하지는 않았으나 양극전해액이 보관되는 양극전해액탱크와 음극전해액이 보관되는 음극전해액탱크 및 상기 양극전해액과 음극전해액의 순환을 위해 형성된 펌프를 포함하여 이루어진다.
상기 엔드플레이트(50)는 전체적인 레독스 흐름전지의 윤곽을 형성하는 역할을 하는 것으로서, 전해액 주입구(52)와 전해액 배출구(51)가 형성되는데, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 통상의 플레이트에 전해액이 주입되거나 배출될 수 있는 통로를 형성하면 용이하게 형성할 수 있다. 여기서 전해액 주입구(52)와 전해액 배출구(51)는 양극전해액탱크 및 음극전해액탱크와 연결되어 있으며, 별도로 구비된 펌프의 구동에 의해 양극전해액과 음극전해액이 순환하게 된다.
상기 엔드플레이트(50)는 절연체를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 엔드플레이트(50)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 염화비닐(PVC)등의 고분자를 사용하여 형성될 수 있으며, 가격 및 구입의 용이성 등을 고려하면 염화비닐(PVC)를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 집전체(40)는 전자가 움직이는 통로로서 충전 시 외부로부터 전자를 받아들이거나 방전 시 외부로 전자를 내어주는 역할을 한다. 이러한 집전체(40)는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 구리 또는 황동을 사용할 수 있다.
상기 양극셀(10)과 음극셀(20)은 각각 펠트전극, 매니폴드 및 바이폴라플레이트를 포함하여 이루어진다. 즉, 양극셀(10)은 양극펠트전극(13), 양극매니폴드(11) 및 바이폴라플레이트(12)를 포함하여 이루어지며, 음극셀(20)은 음극펠트전극(23), 음극매니폴드(21) 및 바이폴라플레이트(22)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 양극펠트전극(13)과 음극펠트전극(23)(이하 간단히‘펠트전극’이라고도 한다)은 전해액의 산화환원을 위한 활성 사이트(active site)를 제공하는 것으로서 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 펠트전극(13,23)은 부직포 및 탄소섬유 및 탄소 페이퍼 등이 사용될 수 있다. 바람직하게 상기 펠트전극(13,23)은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 또는 레이온(Rayon) 계열로 형성된 탄소섬유펠트전극일 수 있다.
상기 양극매니폴드(11)와 음극매니폴드(21)는 양극전해액 또는 음극전해액이 이동하기 위한 통로인 유로를 포함한다. 본 발명에서는 이러한 양극매니폴드(11)와 음극매니폴드(21)의 유로 형성 구조에 가장 큰 특징이 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 양극매니폴드(11) 및 음극매니폴드(21)는 일면에 펠트전극(13,23)이 삽입되는 홈이 형성될 수 있다. 또는 상기 양극매니폴드(11) 및 음극매니폴드(21)는 일면에 펠트전극(13,23)이 삽입되는 홈이 형성되고 타면에는 바이폴라플레이트(12,23)가 삽입될 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
상기 양극셀(10)과 음극셀(20)에 적용되는 바이폴라플레이트(12,22)는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 도전성플레이트를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 바이폴라플레이트(12,22)는 도전성 그라파이트 플레이트를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 바이폴라플레이트(12,22)는 페놀 수지에 함침된 그라파이트 플레이트가 사용될 수 있다. 그라파이트 플레이트를 단독으로 사용하는 경우에는 전해액에 사용된 강산이 그라파이트를 투과할 수 있는 바, 강산의 투과를 막기 위하여 페놀 수지에 함침된 그라파이트 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
양극셀(10)과 음극셀(20) 사이에는 분리막(30)이 형성된다. 상기 분리막(30)은 충전 또는 방전 시 양극 전해액과 음극 전해액을 분리시키고, 충전 또는 방전 시 선택적으로 이온만을 이동시키는 역할을 한다. 이러한 분리막(30)은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않는다.
상기한 구조의 레독스 흐름전지에서 양극전해액과 음극전해액은 당해 분야에서 일반적으로 적용되는 레독스 커플을 사용할 수 있다. 예를 들어 양극 전해액은 V4 +/V5 + 커플을 사용하고, 음극 전해액은 V2 +/V3 + 커플을 레독스 커플을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 양극셀(10)에 적용되는 양극매니폴드(11)와 음극셀(20)에 적용되는 음극매니폴드(21)는 동일한 구조를 갖는 것으로서 이하의 구조를 가질 수 있으며, 편의상 이하의 설명에서는 간단히 매니폴드로 칭하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 매니폴드 구조를 나타낸 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 매니폴드(100)는 플레이트(110)의 일면 또는 양면, 더욱 바람직하게는 일면에 형성된 것으로서, 제1전극전해액주입구(140), 제1전극전해액배출구(141), 제1전극전해액반응부(120)와, 공급유로(160), 배출유로(161), 제2전극전해액주입구(150) 및 제2전극전해액배출구(151)를 포함하여 이루어진다.
좀 더 구체적으로 상기 매니폴드(100)는 제1전극전해액을 유입 및 유출시키기 위한 제1전극전해액주입구(140) 및 제1전극전해액배출구(141)와, 내측에 형성된 제1전극전해액반응부(120), 상기 제1전극전해액주입구(140)로부터 주입된 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액반응부(120)에 공급하기 위한 공급유로(160), 상기 제1전극전해액반응부(120)의 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액배출구(141)로 이송시켜 배출하기 위한 배출유로(161), 및 제2전극전해액을 이송시키기 위한 제2전극전해액주입구(150)와 제2전극전해액배출구(151)를 포함하여 이루어진다. 이때 상기 공급유로(160) 및 상기 배출유로(161)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 좌측 및 우측에 각각 U자형 굴곡부(170,171)를 포함하여 형성되며, 상기 U자형 굴곡부(170,171)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단의 상부 또는 하단의 하부에 위치하도록 형성된다.
여기서, 제1전극전해액 및 제2전극전해액은 양극전해액 또는 음극전해액일 수 있다. 즉, 제1전극전해액이 양극전해액인 경우 제2전극전해액은 음극전해액일 수 있으며, 제1전극전해액이 음극전해액인 경우 제2전극전해액은 양극전해액일 수 있다. 달리 말하면, 본 발명에 따른 매니폴드(100)는 레독스 흐름전지에서 양극셀(10)과 음극셀(20)에 모두 적용될 수 있으며, 양극셀(10)에 적용되는 경우 상기 제1전극전해액은 양극전해액이고 제2전극전해액은 음극전해액이며, 음극셀(20)에 적용되는 경우 상기 제1전극전해액은 음극전해액이고 제2전극전해액은 양극전해액이다.
상기 매니폴드(100)의 몸체를 구성하는 플레이트(110)는 당해 분야에서 일반적으로 사용하는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 플레이트(110)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 염화비닐(PVC)등의 수지를 사용하여 형성된 것일 수 있다. 가격 및 구입의 용이성 등을 고려하면 염화비닐(PVC)를 사용하여 형성된 것이 바람직하다.
상기 제1전극전해액주입구(140), 제1전극전해액배출구(141), 제2전극전해액주입구(150) 및 제2전극전해액배출구(151)는 도 2에 도시된 엔드플레이트(50)에 형성된 전해액 주입구(52) 및 전해액 배출구(51)와 연결되게 형성되며, 펌프의 구동에 의해 전해액이 유입 및 유출되게 된다. 이때, 상기 엔드플레이트(50)에 형성된 전해액 주입구(52) 및 전해액 배출구(51)는 전해액탱크와 연결되어 있어 펌프의 구동에 의해 전해액탱크에 담겨진 전해액이 순환되며, 그 과정에서 상기 제1전극전해액주입구(140)와 제1전극전해액배출구(141), 제2전극전해액주입구(150) 및 제2전극전해액배출구(151)를 거쳐 순환하게 된다.
상기 플레이트(110)의 내측에는 제1전극전해액반응부(120)가 형성되는데, 상기 제1전극전해액반응부(120)에는 펠트전극, 즉 양극펠트전극(13) 또는 음극펠트전극(23)이 부착될 수 있다. 펠트전극(13,23)의 부착이 용하도록 하기 위하여 상기 제1전극전해액반응부(120)는 상기 플레이트(110)에 홈을 형성하여 형성되며, 상기 홈에는 상기 음극펠트전극(23) 또는 양극펠트전극(13)이 삽입되어 고정될 수 있다(도 2참조). 상기 제1전극전해액반응부(120)에서는 펠트전극(13,23)에 제1전극전해액이 흐르면서 산화환원반응이 일어나게 된다.
상기 제1전극전해액반응부(120)는 상기 제1전극전해액주입구(140)로부터 주입된 제1전극전해액을 공급받기 위한 공급유로(160), 상기 제1전극전해액반응부(120)의 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액배출구(141)로 이송시켜 배출하기 위한 배출유로(161)와 각각 연결되어 있다. 본 발명에 따르면, 상기 공급유로(160)와 배출유로(161)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 좌측 및 우측에 각각 U자형 굴곡부(170,171)를 포함하여 형성되며, 상기 U자형 굴곡부(170,171)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단의 상부 또는 하단의 하부에 위치하도록 형성된다.
이와 같은 구조의 U자형 굴곡부(170,171)를 포함하여 이루어지는 경우 레독스 흐름전지의 펌프의 가동이 중지되었을 때 스택 내부와 배관에 존재하는 전해액이 상기 U자형 굴곡부(170,171)를 통과하지 못함에 따라 전해액이 유로나 배관 등을 통해 이동되는 것을 막아줌으로서 션트전류의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 충전된 상태로 놓여 있는 레독스 흐름전지의 작동 대기 시간이 길어지는 경우에도 전해액 이동통로인 유로 등에 남아있는 다량의 전해액이 제1전극전해액반응부(120)로 이동하지 못하게 되어 자가방전이 일어나는 것을 최소화해줌으로써 션트전류의 발생을 억제할 수 있게 된다.
이때 상기 U자형 굴곡부(170,171)가 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단보다 아래쪽에 위치하거나 하단의 상부쪽에 위치하는 경우 제1전극전해액반응부(120)에 잔류하는 제1전극전해액의 압력이 높아 상기 U자형 굴곡부(170,171)를 통과할 수 있으므로, 상기 U자형 굴곡부(170,171)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단의 상부 또는 하단의 하부에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 공급유로(160)와 배출유로(161)는 도면에 도시된 바와 같이 형성되는 것이 좋다. 즉, 상기 제1전극전해액주입구(140)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 좌측 하단부에 형성되며, 상기 공급유로(160)는 일측단부가 상기 제1전극전해액주입구(140)와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 하단부에 연결되고, 상기 공급유로(160)에 형성된 U자형 굴곡부(170,171)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단 자측의 상부에서 하측으로 굴곡되게 형성되며, 상기 제1전극전해액배출구(141)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 우측 상단부에 형성되며, 상기 배출유로(161)는 일측단부가 상기 제1전극전해액배출구(141)와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 상단부에 연결되고, 상기 배출유로(161)에 형성된 U자형 굴곡부(170,171)는 상기 제1전극전해액반응부(120)의 하단 우측의 하부에서 상측으로 굴곡되게 형성된 것일 수 있다.
또한 상기 공급유로(160)와 배출유로(161)는 도면에 도시된 것과 좌우의 위치가 바뀐 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1전극전해액주입구는 상기 제1전극전해액반응부의 우측 하단부에 형성되며, 상기 공급유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액주입구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단부에 연결되고, 상기 공급유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단 우측의 상부에서 하측으로 굴곡되게 형성되며, 상기 제1전극전해액배출구는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 상단부에 형성되며, 상기 배출유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액배출구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단부에 연결되고, 상기 배출유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단 좌측의 하부에서 상측으로 굴곡되게 형성된 것일 수 있다.
상기와 같은 구조의 U자형 굴곡부(170,171)를 포함하여 이루어지는 매니폴드(100)는 레독스 흐름전지에 유용하게 사용될 수 있으며, 이와 같은 구조의 매니폴드(100)를 포함하는 레독스 흐름전지는 펌프의 가동이 중지되었을 때 스택 내부와 배관에 존재하는 전해액이 상기 U자형 굴곡부(170,171)를 통과하지 못함에 따라 전해액이 유로나 배관 등을 통해 이동되는 것을 막아줌으로써 션트전류의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1전극전해액반응부(120)와 공급유로(160) 및 배출유로(161)는 상기 플레이트(110)의 일면에 형성되고, 배면에는 바이폴라플레이트(12 또는 22)가 부착될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 상기 바이폴라플레이트(12 또는 22)는 양극매니폴드(11) 또는 음극매니폴드(21)의 후면에 밀착되게 형성되거나, 도면에 도시하지는 않았으나 상기 플레이트(110)의 배면에 배면홈을 형성하고, 상기 배면홈에 바이폴라플레이트(12 또는 22) 삽입할 수도 있다. 이때 상기 바이폴라플레이트(12 또는 22)는 전해액이 넘어가는 현상을 방지하기 위하여 상기 제1전극전해액반응부(120)보다 더 큰 면적을 갖는 것이 바람직하다.
상기에서 본 발명은 첨부된 도면을 일예로 하여 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 당업자라면 이로부터 다양한 형태의 변경 및 변형이 가능하다는 것을 이해 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에 속하는 그러한 모든 대안들, 수정들, 및 변형들, 및 변경들을 포괄적으로 포함한다.
10 : 양극셀 11 : 양극매니폴드
12 : 바이폴라플레이트 13 : 양극펠트전극
20 : 음극셀 21 : 음극매니폴드
22 : 바이폴라플레이트 23 : 음극펠트전극
30 : 분리막 40 : 집전체
50 : 엔드플레이트 51 : 전해액 배출구
52 : 전해액 주입구 100 : 매니폴드
110 : 플레이트 120 : 제1전극전해액반응부
140 : 제1전극전해액주입구 141 : 제1전극전해액배출구
150 : 제2전극전해액주입구 151 : 제2전극전해액배출구
160 : 공급유로 161 : 배출유로
170, 171 : U자형 굴곡부

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 플레이트의 일면 또는 양면에 형성된 것으로서,
    제1전극전해액을 유입 및 유출시키기 위한 제1전극전해액주입구 및 제1전극전해액배출구와,
    내측에 형성된 제1전극전해액반응부,
    상기 제1전극전해액주입구로부터 주입된 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액반응부에 공급하기 위한 공급유로,
    상기 제1전극전해액반응부의 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액배출구로 이송시켜 배출하기 위한 배출유로, 및
    제2전극전해액을 이송시키기 위한 제2전극전해액주입구와 제2전극전해액배출구를 포함하여 이루어지며,
    상기 공급유로 및 상기 배출유로는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 및 우측에 각각 U자형 굴곡부를 포함하여 형성되며,
    상기 제1전극전해액주입구는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 하단부에 형성되며, 상기 공급유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액주입구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단부에 연결되고, 상기 공급유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단 좌측의 상부에서 하측으로 굴곡되게 형성되며,
    상기 제1전극전해액배출구는 상기 제1전극전해액반응부의 우측 상단부에 형성되며, 상기 배출유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액배출구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단부에 연결되고, 상기 배출유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단 우측의 하부에서 상측으로 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  3. 플레이트의 일면 또는 양면에 형성된 것으로서,
    제1전극전해액을 유입 및 유출시키기 위한 제1전극전해액주입구 및 제1전극전해액배출구와,
    내측에 형성된 제1전극전해액반응부,
    상기 제1전극전해액주입구로부터 주입된 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액반응부에 공급하기 위한 공급유로,
    상기 제1전극전해액반응부의 제1전극전해액을 상기 제1전극전해액배출구로 이송시켜 배출하기 위한 배출유로, 및
    제2전극전해액을 이송시키기 위한 제2전극전해액주입구와 제2전극전해액배출구를 포함하여 이루어지며,
    상기 공급유로 및 상기 배출유로는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 및 우측에 각각 U자형 굴곡부를 포함하여 형성되며,
    상기 제1전극전해액주입구는 상기 제1전극전해액반응부의 우측 하단부에 형성되며, 상기 공급유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액주입구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단부에 연결되고, 상기 공급유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단 우측의 상부에서 하측으로 굴곡되게 형성되며,
    상기 제1전극전해액배출구는 상기 제1전극전해액반응부의 좌측 상단부에 형성되며, 상기 배출유로는 일측단부가 상기 제1전극전해액배출구와 연결됨과 아울러 타측단부는 상기 제1전극전해액반응부의 상단부에 연결되고, 상기 배출유로에 형성된 U자형 굴곡부는 상기 제1전극전해액반응부의 하단 좌측의 하부에서 상측으로 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 제1전극전해액반응부에는 펠트전극이 부착되는 것을 특징으로 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1전극전해액반응부는 상기 플레이트에 홈을 형성하여 형성되며, 상기 홈에는 상기 펠트전극이 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  6. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 제1전극전해액반응부와 공급유로 및 배출유로는 상기 플레이트의 일면에 형성되고, 배면에는 바이폴라플레이트가 부착되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바이폴라플레이트는 상기 플레이트의 배면에 형성된 배면홈에 삽입되며, 상기 바이폴라플레이트는 상기 제1전극전해액반응부보다 더 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  8. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 제1전극전해액은 양극전해액 또는 음극전해액이고, 상기 제2전극전해액은 제1전극전해액의 극성과 반대되는 극성의 음극전해액 또는 양극전해액인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지용 매니폴드.
  9. 청구항 2 또는 3의 매니폴드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지.
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