KR101394255B1 - Redox flow battery and operration method of the same - Google Patents

Redox flow battery and operration method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR101394255B1
KR101394255B1 KR1020120148047A KR20120148047A KR101394255B1 KR 101394255 B1 KR101394255 B1 KR 101394255B1 KR 1020120148047 A KR1020120148047 A KR 1020120148047A KR 20120148047 A KR20120148047 A KR 20120148047A KR 101394255 B1 KR101394255 B1 KR 101394255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
nitrogen
negative electrode
anode
positive electrode
Prior art date
Application number
KR1020120148047A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이범석
진창수
신경희
전재덕
심준목
양정훈
박세국
전명석
정규남
연순화
윤수근
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020120148047A priority Critical patent/KR101394255B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101394255B1 publication Critical patent/KR101394255B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The present invention relates to a redox flow battery and an operating method, and according to the present invention, a catholyte tank and an anolyte tank are located higher than the position on which a stack is placed; a part of an electrolyte inside the stack is collected to be stored in an electrolyte tank, thereby preventing a countercurrent and self-discharge of the electrolyte during non-operation; and especially, nitrogen is flowed into the redox flow battery to prevent a drying phenomenon of a separation membrane induced by electrolyte insufficiency, thereby obtaining the effect of preventing a decrease in durability of the redox flow battery.

Description

레독스 흐름전지 및 그 운전 방법{Redox flow battery and Operration method of the same}Redox flow battery and operation method thereof [0002]

본 발명은 레독스 흐름전지 및 운전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기압 상태에서 전해액의 흐름을 원활히 할 수 있을 뿐만 아니라 레독스 흐름전지의 취약점으로 나타나는 전해액 누수를 사전에 방지할 수 있으며, 특히 레독스 흐름 전지의 스택 내부에 일어나는 자가 방전을 획기적으로 줄일 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한 레독스 흐름 전지 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a redox flow battery and a method of operating the same, and more particularly, to a redox flow battery capable of smoothly flowing an electrolyte solution at atmospheric pressure and preventing electrolyte leakage, which is a weak point of a redox flow battery, The present invention relates to a redox flow cell and a method of operating the redox flow battery. The redox flow battery is capable of reducing the self-discharge inside the redox flow cell.

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. 전력 저장장치는 발전량이 많을 때는 전기를 충전하고, 소비량이 많을 때는 전기를 방전함으로써 수요와 공급의 격차를 효율적으로 줄일 수 있으며 짧은 시간 내 신재생에너지의 발전량 변동에 대응할 수 있는 가장 안전한 방법이다. 또한, 신재생에너지 비중이 급격히 증가할 경우, 전 세계적으로 전력 생산의 변동성이 적지 않은 규모에 이를 것으로 예상된다. 이에 최근 IEA(International Energy Agency)는 미래 신재생에너지 보급을 위해 전력 저장장치에 주목하고 있다. 따라서 장기적인 관점에서 전력 저장장치의 보급은 신재생에너지 확대를 위한 필수 불가결한 요소가 될 수밖에 없는 상황이다. As the share of renewable energy has recently increased, electric power storage devices have been attracting attention as a new alternative to overcome the problem of inconsistency in the generation and fluctuation of electric power generation. The electric power storage device can charge the electricity when the generation amount is high and discharge the electricity when the consumption amount is large, thereby effectively reducing the gap between demand and supply, and is the safest method to cope with fluctuation of generation amount of new and renewable energy in a short time. In addition, if the proportion of renewable energy increases sharply, the volatility of electric power generation is expected to reach a level which is not so large in the world. Recently, the International Energy Agency (IEA) has been paying attention to electric power storage devices for future renewable energy supply. Therefore, in the long term, the dissemination of electric power storage devices is an indispensable element for expanding renewable energy.

대용량의 전력저장을 위한 이차전지로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 흐름전지(redox flow battery, RFB) 등이 있다. 납축전지는 다른 전지에 비해 상업적으로 널리 사용되고 있으나 낮은 효율 및 주기적인 교체로 인한 유지 보수의 비용과 전지 교체시 발생하는 산업폐기물의 처리문제 등의 단점이 있다. NaS 전지의 경우 에너지 효율이 높은 것이 장점이나 300℃이상의 고온에서 작동하는 단점이 있다. 이에 비해, 레독스 흐름전지는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 2차전지로 많은 연구가 진행되고 있다. Secondary batteries for large-capacity power storage include lead accumulators, NaS cells, and redox flow batteries (RFB). Although lead-acid batteries are widely used commercially in comparison with other batteries, they have disadvantages such as low efficiency and maintenance cost due to periodical replacement and disposal of industrial wastes caused by battery replacement. The NaS battery has a disadvantage in that it operates at a high temperature of 300 ° C or higher, although it has an advantage of high energy efficiency. On the other hand, redox flow cells have a low maintenance cost, can operate at room temperature, and can design their capacity and output independently. Therefore, many researches are being conducted with large capacity secondary batteries.

상기 양극전해액과 음극전해액은 산화수가 다른 레독스 커플로 된 활물질을 용매에 녹여 제조된다. 레독스 커플을 포함하는 양극전해액과 음극전해액으로 구성된 레독스 흐름전지를 충전시키면 양극에서는 산화반응이 음극에서는 환원반응이 일어나며, 전지의 기전력은 양극전해액과 음극전해액에 포함된 활물질인 레독스 커플의 표준전극전위의 차이에 의해서 결정된다. 이러한 레독스 커플은 산화/환원의 차이에 의해 여러 가지 조합을 얻을 수 있는데, V(3+/2+)/V(4+/5+), Fe(2+/3+)/Cr(3+/2+) 시스템 등이 연구되어 적용되었다. 현재는 양극전해액 및 음극전해액 모두 바나듐을 이용하는 올 바나듐(all vanadium) 레독스 흐름전지가 주류를 이루고 있고, 최근에는 Zn/Br 전지에 대한 실증연구도 진행되고 있다. The positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are prepared by dissolving a redox couple-active material having a different oxidation number in a solvent. When a redox flow cell composed of a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte containing a redox couple is charged, an oxidation reaction occurs at the anode, and a reduction reaction occurs at the anode. The electromotive force of the battery is measured by the redox couple, which is an active material contained in the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte It is determined by the difference of the standard electrode potential. V (3+ / 2+) / V (4+ / 5+), Fe (2+ / 3+) / Cr (3+) + / 2 +) systems have been studied and applied. At present, all vanadium redox flow cells using vanadium are mainstream in both the positive and negative electrode electrolytes, and recent studies on Zn / Br batteries are under way.

상기 레독스 흐름전지는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 양극셀(210), 음극셀(220), 상기 양극셀(210)과 음극셀(220) 사이에 형성되는 분리막(230), 양극용 펌프(281)의 구동에 의해 상기 양극셀(210)에 양극전해액을 공급하기 위한 양극전해액이 저장된 양극전해액탱크(280) 및 음극용 펌프(291)의 구동에 의해 상기 음극셀(220)에 음극전해액을 공급하기 위한 음극전해액이 저장된 음극전해액탱크(290)를 포함하여 이루어진다. The redox flow cell generally includes a positive electrode 210, a negative electrode 220, a separator 230 formed between the positive and negative electrodes 210 and 220, By driving the anode electrolyte tank 280 and the cathode pump 291 storing the anode electrolyte for supplying the anode electrolyte to the anode cell 210 by driving the pump 281, And a negative electrode electrolyte tank 290 in which a negative electrode electrolyte for supplying an electrolyte is stored.

상기 양극셀(210)과 음극셀(220)은 도면에 도시하지는 않았으나 통상적으로 전해액 유로가 형성되고 내측으로 펠트전극이 삽입되어 전해액 반응부를 제공하는 매니폴드 및 바이폴라플레이트를 포함하여 이루어진다. 상기 레독스 흐름전지는 통상적으로 양극셀(210)과 분리막(230) 및 음극셀(220)이 바이폴라플레이트를 기준으로 순차적으로 다수 반복 적층된 스택의 구조를 가지며, 상기 스택은 최외측의 양극셀(210) 및 최외측의 음극셀(220) 측면에 각각 구비된 집전체 및 엔드플레이트를 포함하여 이루어진다.The anode cell 210 and the cathode cell 220 include a manifold and a bipolar plate, which are not shown in the drawing, but typically have an electrolyte flow path and a felt electrode inserted therein to provide an electrolyte reaction part. The redox flow cell typically has a stack structure in which a plurality of positive cells 210, a separation membrane 230, and a plurality of cathode cells 220 are repeatedly stacked in sequence on the basis of a bipolar plate, And a collector and an end plate respectively provided on the side surfaces of the outermost cathode cell 220 and the outermost cathode cell 220.

상기한 구성의 레독스 흐름전지에서 양극전해액탱크(280)와 음극전해액탱크(290)는 스택의 측면 또는 하부에 위치되어 있으며, 양극전해액탱크(280)와 스택의 최외측 양극셀(210) 사이에는 양극용 펌프(281)가 형성되고, 음극전해액탱크(290)와 스택의 최외측 음극셀(220) 사이에는 음극용 펌프(291)가 형성된다. 상기 양극용 펌프(281) 및 음극용 펌프(291)는 양극전해액탱크(280)와 음극전해액탱크(290)의 양극전해액과 음극전해액을 각각 양극셀(210)과 음극셀(220)로 강하게 밀어주는 역할을 하며, 양극셀(210)과 음극셀(220)로 이송된 각각의 양극전해액 및 음극전해액은 산화 환원반응을 거친 후 다시 양극전해액탱크(280) 및 음극전해액탱크(290)로 이송되게 된다. The positive electrode electrolyte tank 280 and the negative electrode electrolyte tank 290 are located on the side or bottom of the stack in the redox flow cell having the above-described structure, and between the positive electrode electrolyte tank 280 and the outermost positive electrode cell 210 of the stack A negative electrode pump 291 is formed between the negative electrode electrolyte tank 290 and the outermost negative electrode cell 220 of the stack. The positive electrode pump 281 and the negative electrode pump 291 push the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution of the positive electrode electrolyte tank 280 and the negative electrode electrolyte tank 290 to the positive electrode cell 210 and the negative electrode cell 220, And the anode electrolyte and the cathode electrolyte transported to the anode cell 210 and the cathode cell 220 are subjected to the oxidation and reduction reaction and then transported to the anode electrolyte tank 280 and the cathode electrolyte tank 290 do.

그러나 상기와 같이 양극용 펌프(281)와 음극용 펌프(291)가 전해액을 양극셀(280)과 음극셀(290)로 강하게 밀어주면 스택의 내부에서는 압력이 상승되어 누액 현상이 발생하게 된다. 또한 종래의 레독스 흐름전지는 운전 정지시에는 스택 내부에 채워진 전해액의 자가 방전이 일어날 뿐만 아니라 공기와의 접촉에 의해 전해액이 산화되어 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 통상의 레독스 흐름전지는 양극전해액탱크(280)와 음극전해액탱크(290)의 위치가 스택보다 낮은 곳에 위치함에 따라 스택 내부에 존재하는 전해액의 역류가 발생하게 되는데, 이 경우 전해액이 존재하지 않는 곳에서는 분리막(230)의 건조 현상이 발생하여 운전 재가동시 고가의 분리막(230)이 쉽게 손상되어 성능이 저하되고 스택의 수명이 짧아지게 되는 문제점이 있다.
However, if the positive electrode pump 281 and the negative electrode pump 291 are strongly pressed by the positive electrode cell 280 and the negative electrode cell 290 as described above, the pressure inside the stack increases and leakage phenomenon occurs. In addition, the conventional redox flow cell has a problem that not only the self-discharge of the electrolyte filled in the stack occurs at the time of stopping operation but also the energy of the electrolyte is oxidized by the contact with the air. In addition, in a conventional redox flow cell, the position of the positive electrode electrolyte tank 280 and the negative electrode electrolyte tank 290 are located lower than the stack, the backflow of the electrolyte existing in the stack occurs. In this case, The separation membrane 230 is easily dried at the time of starting the operation of the apparatus, so that the performance of the separation membrane 230 deteriorates and the lifetime of the stack is shortened.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 스택 내부의 압력 상승을 방지하여 누액 발생을 억제할 수 있는 레독스 흐름 전지 및 그 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a redox flow battery capable of preventing a rise in pressure inside a stack and suppressing the occurrence of leakage, and a method of operating the redox flow battery.

또한 본 발명은 운전 정지시 스택 내부의 전해액의 일부를 전해액탱크로 회수하여 전해액의 역류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 자가 방전을 최소화하여 에너지 효율 저하를 방지할 수 있는 레독스 흐름전지 및 그 운전 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. The present invention also relates to a redox flow cell capable of preventing part of the electrolyte in the stack from being returned to the electrolyte tank to prevent backflow of the electrolyte and minimizing self- There are other purposes to provide.

또한 본 발명은 운전 정지시 스택 내부의 전해액의 일부를 전해액탱크로 회수하여도 전해액 부족에 의한 분리막의 건조를 방지하여 스택의 내구성을 증진시킬 수 있도록 한 레독스 흐름전지 및 그 운전 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
The present invention also provides a redox flow battery and a method of operating the redox flow battery, which can improve the durability of the stack by preventing the separation membrane from drying due to insufficient electrolyte even when part of the electrolyte inside the stack is recovered to the electrolyte tank at the time of shutdown There is another purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양극셀, 분리막 및 음극셀이 바이폴라플레이트를 기준으로 반복 적층하여 형성되고, 최외측의 양극셀과 최외측의 음극셀 각각의 외측에는 바이폴라플레이트, 집전체 및 엔드플레이트가 순차적으로 구비된 스택과; 상기 스택의 양극셀에 공급되는 양극전해액이 저장된 양극전해액탱크; 및 상기 스택의 음극셀에 공급되는 음극전해액이 저장된 음극전해액탱크;를 포함하여 이루어지는 레독스 흐름전지에 있어서, 상기 엔드플레이트는: 상기 스택의 최외측의 양극셀 외측에 형성된 것으로 양극전해액주입구와 음극전해액배출구를 포함하는 제1엔드플레이트; 및 상기 스택의 최외측의 음극셀 외측에 형성된 것으로 음극전해액주입구와 양극전해액배출구를 포함하는 제2엔드플레이트;로 이루어지며, 상기 제1엔드플레이트의 음극전해액배출구와 음극전해액탱크 사이에는 음극전해액펌프가 구비된 음극전해액회수라인이 형성되고, 상기 제2엔드플레이트의 양극전해액배출구와 양극전해액탱크 사이에는 양극전해액펌프가 구비된 양극전해액회수라인이 형성되며, 상기 제1엔드플레이트의 양극전해액주입구와 양극전해액탱크 사이에는 양극용바이패스밸브가 구비된 양극전해액공급라인이 형성되고, 상기 제2엔드플레인트의 음극전해액주입구와 음극전해액탱크 사이에는 음극용바이패스밸브가 구비된 음극전해액공급라인이 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a bipolar plate, a current collector, and a bipolar plate, wherein the bipolar plate, the collector, and the cathode are formed on the outer sides of the outermost anode cell and the outermost anode cell, A stack having sequentially provided end plates; A positive electrode electrolyte tank in which a positive electrode electrolyte supplied to a positive electrode cell of the stack is stored; And a negative electrode electrolyte tank storing a negative electrode electrolyte supplied to a negative electrode cell of the stack, wherein the end plate is formed outside the outermost positive electrode cell of the stack, A first end plate including an electrolyte outlet; And a second end plate formed outside the outermost cathode cell of the stack and including a cathode electrolyte inlet and a cathode electrolyte outlet, and a cathode electrolyte pump is disposed between the cathode electrolyte outlet of the first end plate and the cathode electrolyte tank, A positive electrode electrolyte recovery line having a positive electrode electrolyte pump is formed between the positive electrode electrolyte solution outlet of the second end plate and the positive electrode electrolyte tank, A cathode electrolyte supply line having a cathode bypass valve is formed between the anode electrolyte tanks and a cathode electrolyte supply line having a cathode bypass valve is provided between the anode electrolyte inlet of the second endplane and the cathode electrolyte tank And a redox flow cell.

상기 양극용바이패스밸브에는 질소탱크로부터 공급되는 질소가스를 양극셀로 공급하기 위한 제1질소공급라인이 연결되고, 상기 음극용바이패스밸브에는 질소탱크로부터 공급되는 질소가스를 음극셀로 공급하기 위한 제2질소공급라인이 연결되며, 상기 양극전해액탱크의 상단부와 상기 제1질소공급라인에는 양극셀을 통과한 후 양극전해액탱크로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제1질소순환라인이 형성되고, 상기 음극전해액탱크의 상단부와 상기 제2질소공급라인에는 음극셀을 통과한 후 음극전해액탱크로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제2질소순환라인이 형성될 수 있다. A first nitrogen supply line for supplying a nitrogen gas supplied from a nitrogen tank to the anode cell is connected to the bypass valve for the anode and a nitrogen gas supplied from the nitrogen tank is supplied to the cathode bypass valve, A first nitrogen circulation line for circulating nitrogen flowing into the anode electrolyte tank after passing through the anode cell is formed in the upper end of the anode electrolyte tank and the first nitrogen supply line, A second nitrogen circulation line may be formed in the upper end of the cathode electrolyte tank and the second nitrogen supply line for circulating nitrogen introduced into the cathode electrolyte tank after passing through the cathode cell.

상기 양극전해액탱크와 음극전해액탱크는 스택이 놓여지는 위치 보다 더 높은 위치에 놓여지는 것이 바람직하다. The positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank are preferably placed at a position higher than a position where the stack is placed.

본 발명에 따르면 상기한 레독스 흐름전지의 운전방법으로서, 운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브를 온(On)시킨 상태에서 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시켜, 양극전해액은 양극전해액탱크와 스택 내부의 양극셀 거쳐 순환되고, 음극전해액은 음극전해액탱크와 스택 내부의 음극셀을 거쳐 순환되도록 하고, 미운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브를 오프(Off)시킨 상태에서, 운전시의 스택 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 될 때까지 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시킨 후 레독스 흐름전지의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 운전방법을 제공한다. According to the present invention, there is provided a method of operating a redox flow cell, comprising: operating a positive electrode electrolyte pump and a negative electrode electrolyte pump in a state where a positive bypass valve and a negative bypass valve are turned on during operation, The anode electrolyte is circulated through the anode electrolyte tank and the anode cell inside the stack, the cathode electrolyte is circulated through the cathode electrolyte tank and the cathode cell inside the stack, and the bypass valve for the uncharged anode and the bypass valve for the cathode are turned off The anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution pump are driven until the anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution remain in the range of 5 to 40% by weight of the anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution, The flow of the redox flow cell is stopped.

상기 레독스 흐름전지는 운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브를 온(On)시킨 상태에서 제1질소공급라인과 제2질소공급라인을 통해 양극셀과 음극셀로 질소를 흘려 보내주면서 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시켜, 양극전해액은 질소와 함께 스택 내부의 양극셀과 양극전해액탱크를 거쳐 순환되도록 하고, 음극전해액은 질소와 함께 스택 내부의 음극셀과 음극전해액탱크를 거쳐 순환되도록 하며, 양극셀 및 음극셀로 공급된 각각의 질소는 양극전해액탱크 및 음극전해액탱크로 이송된 후 제1질소순환라인 및 제2질소순환라인을 통해 순환되도록 하고, 미운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브의 조작을 통해 질소의 순환만 이루어지도록 한 상태에서 운전시의 스택 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 될 때까지 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시킨 후 레독스 흐름전지의 운전을 정지시키는 것일 수 있다. In the redox flow cell, nitrogen is flowed into the anode cell and the cathode cell through the first nitrogen supply line and the second nitrogen supply line in a state where the bypass valve for anode and the bypass valve for anode are turned on during operation The anode electrolyte solution and the anode electrolyte solution together with nitrogen are circulated through the anode cell and the anode electrolyte tank inside the stack and the cathode electrolyte together with nitrogen passes through the cathode cell and the cathode electrolyte tank inside the stack together with nitrogen And each of the nitrogen supplied to the anode and cathode cells is transferred to the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank and circulated through the first nitrogen circulation line and the second nitrogen circulation line, The anode and the cathode are charged to the inside of the stack at the time of operation while only the circulation of nitrogen is performed through the operation of the bypass valve for the valve and the cathode, The operation of the redox flow cell may be stopped after driving the positive electrode electrolyte pump and the negative electrode electrolyte pump until the 0 weight% of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte remain.

레독스 흐름전지의 운전시 및 미운전시 상기 스택의 양극셀 및 음극셀로 공급되는 질소의 양은 분당 0.1~0.5L의 양인 것이 바람직하다. It is preferable that the amount of nitrogen supplied to the positive and negative electrode cells of the stack is 0.1 to 0.5 L per minute.

상기 질소의 순환은 레독스 흐름전지의 미운전시에도 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다. It is preferable that the circulation of the nitrogen is continuously performed even when the redox flow battery is in an unpleasant environment.

상기 양극전해액탱크와 음극전해액탱크는 스택이 놓여지는 위치 보다 더 높은 위치에 놓여진 상태에서 운전 및 미운전이 이루어지도록 한 것일 수 있다.
The positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank may be operated in a state where they are positioned higher than the stacking position.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지는 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 각각 양극전해액배출구와 양극전해액탱크 사이 및 음극전해액배출구와 음극전해액탱크 사이에 형성하여 스택 내부의 전해액을 뽑아내는 방식으로 양극전해액과 음극전해액을 순환시킴으로써 펌프를 이용하여 직접 전해액을 스택 내부로 공급하는 것에 비하여 스택 내부에 걸리는 압력을 최소화하여 누액이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. The redox flow cell according to the present invention as described above is characterized in that the positive electrode electrolyte pump and the negative electrode electrolyte pump are formed between the positive electrode electrolyte solution outlet and the positive electrode electrolyte tank and between the negative electrode electrolyte solution outlet and the negative electrode electrolyte tank, It is possible to minimize the pressure applied to the inside of the stack and to prevent the occurrence of leakage due to circulation of the anode electrolyte and the cathode electrolyte.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 레독스 흐름전지는 미운전시 스택 내부에 존재하는 전해액의 일부를 양극전해액탱크 및 음극전해액탱크에 회수함으로써 전해액의 자가 방전을 최소화하여 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 특히 양극전해액탱크와 음극전해액탱크로 스택 내부에 존재하는 전해액의 일부를 회수할 때 스택의 내부에 질소를 흘려보내주어 전해액이 공기와 접촉하여 산화되는 것을 방지할 수 있어 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the redox flow cell according to the present invention minimizes the self-discharge of the electrolyte by reducing part of the electrolyte present in the untreated stack to the positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank, thereby preventing the energy efficiency from being lowered. In particular, when recovering a part of the electrolyte existing in the stack by the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank, it is possible to prevent the electrolyte from being oxidized by contact with the air by flowing nitrogen into the stack, can do.

또한 본 발명에 따른 레독스 흐름전지는 양극전해액탱크와 음극전해액탱크가 스택이 놓여지는 위치 보다 더 높은 곳에 위치함에 따라 미운전시 전해액의 역류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 연속적으로 공급되는 질소가스가 전해액의 기화를 유발하여 순환되도록 함으로써 스택 내부의 전해액 일부의 회수에 따른 전해액 부족에 의한 분리막의 건조를 방지하여 스택의 내구성을 증진시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
Further, since the redox flow cell according to the present invention is located at a position higher than the position where the stack of the positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank is located, the reverse flow of the unpleasant electrolytic solution can be prevented, Thereby preventing the membrane from drying due to the shortage of the electrolyte due to the recovery of a part of the electrolytic solution in the stack. Thus, the durability of the stack can be improved.

도 1은 종래 레독스 흐름전지의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a schematic view of a conventional redox flow cell.
FIG. 2 is a schematic view of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

이하 본 발명에 따른 레독스 흐름전지 및 그 운전방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a redox flow battery and its operation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a schematic view of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지는 양극셀(10,10a), 분리막(30) 및 음극셀(20,20a)이 바이폴라플레이트(40)를 기준으로 반복 적층하여 형성되고, 최외측의 양극셀(10)과 최외측의 음극셀(20a) 각각의 외측에는 바이폴라플레이트(40), 집전체(도면에 도시하지 않음) 및 엔드플레이트가 순차적으로 구비된 스택(1)과, 상기 스택(1)의 양극셀(10,10a)에 공급되는 양극전해액이 저장된 양극전해액탱크(80) 및 상기 스택(1)의 음극셀(20,20a)에 공급되는 음극전해액이 저장된 음극전해액탱크(90)를 포함하여 이루어진다.
2, a redox flow cell according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode cell 10, a separator 30, and a negative electrode cell 20, 20a, which are repeated with respect to the bipolar plate 40 A bipolar plate 40, a current collector (not shown in the drawing), and an end plate are sequentially formed on the outer sides of the outermost positive electrode cell 10 and the outermost negative electrode cell 20a, (1) comprising a positive electrode and a positive electrode, and a negative electrode, which is supplied to the negative electrode cell (20, 20a) of the stack (1) And a negative electrode electrolyte tank (90).

본 발명에 따른 스택(1)은 상기 양극셀(10,10a)과 분리막(30) 및 음극셀(20,20a)이 바이폴라플레이트(40)를 기준으로 반복 적층하여 형성되고, 최외측의 양극셀(10)과 최외측의 음극셀(20a) 각각의 외측에는 바이폴라플레이트(40), 집전체 및 엔드플레이트가 순차적으로 구비된다. The stack 1 according to the present invention is formed by repeatedly stacking the anode cells 10 and 10a, the separator 30 and the cathode cells 20 and 20a on the basis of the bipolar plate 40, A bipolar plate 40, a collector, and an end plate are sequentially formed on the outer sides of the anode 10 and the outermost cathode cell 20a.

상기 양극셀(10,10a)과 음극셀(20,20a)은 도면에 도시하지는 않았으나 통상적으로 전해액 유로가 형성되고 내측으로 펠트전극이 삽입되어 전해액 반응부를 제공하는 매니폴드를 포함하여 이루어진다. The anode cells 10 and 10a and the cathode cells 20 and 20a include a manifold that is not shown in the drawing but typically has an electrolyte flow path formed therein and a felt electrode inserted into the inside to provide an electrolyte reaction part.

즉, 도면에 도시하지는 않았으나 양극셀(10,10a)은 양극전해액 유로가 형성된 양극매니폴드의 내측으로 삽입된 양극펠트전극을 포함하여 이루어지며, 음극셀(20,20a)은 음극전해액 유로가 형성된 음극매니폴드의 내측으로 삽입된 음극펠트전극을 포함하여 이루어진다. 이러한 구성의 양극셀(10,10a)과 음극셀(20,20a)은 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서 당업자라면 용이하게 형성할 수 있는 것이다. That is, although not shown in the drawings, the anode cells 10 and 10a include anode felt electrodes inserted into the anode manifold in which the anode electrolyte flow paths are formed, and cathode cathodes 20 and 20a are formed And a cathode felt electrode inserted into the cathode manifold. The positive electrode cells 10 and 10a and the negative electrode cells 20 and 20a having such a configuration are commonly used in the art and can be easily formed by those skilled in the art.

여기서, 양극펠트전극과 음극펠트전극은 전해액의 산화환원을 위한 활성 사이트(active site)를 제공하는 것으로서 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 펠트전극은 부직포 및 탄소섬유 및 탄소 페이퍼 등이 사용될 수 있다. 바람직하게 상기 펠트전극은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 또는 레이온(Rayon) 계열로 형성된 탄소섬유펠트전극일 수 있다. Here, the anode felt electrode and the cathode felt electrode provide an active site for redox reaction of an electrolytic solution, and any one generally used in the art can be used without limitation. For example, the felt electrode may be a nonwoven fabric, a carbon fiber, a carbon paper, or the like. Preferably, the felt electrode may be a carbon fiber felt electrode formed of polyacrylonitrile (PAN) or rayon (Rayon) series.

또한 양극매니폴드와 음극매니폴드는 당해 분야에서 일반적으로 사용하는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 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.Also, the anode manifold and the cathode manifold can be used without any limitations as commonly used in the art. For example, using a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and vinyl chloride (PVC). It is preferable to use PVC (polyvinyl chloride) in consideration of price and ease of purchase.

상기 양극셀(10,10a)과 음극셀(20,20a) 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. A separation membrane 30 is formed between the anode cell 10, 10a and the cathode cell 20, 20a. The separator 30 separates the anode electrolyte and the cathode electrolyte at the time of charging or discharging, and selectively moves ions only during charging or discharging.

상기 분리막(30)은 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않는다. 예를 들어 상기 분리막(30)은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 계열의 다공성 필름을 사용할 수 있다. 또한 상기 분리막(30)은 스티렌-디비닐벤젠 공중합체를 설폰화하여 얻어지는 양이온 교환막, 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로설포닐에톡시비닐에테르의 공중합체를 베이스로 하여 설폰산기를 도입한 양이온 교환막, 테트라플루오로에틸렌과 카르복시기를 측쇄에 가지는 퍼플루오로비닐에테르와의 공중합체로 이루어지는 양이온 교환막, 방향족 폴리설폰 공중합체를 베이스로 하여 술폰산기를 도입한 양이온 교환막, 스티렌-디비닐벤젠의 공중합체를 베이스로 하여 클로로메틸기를 도입하고 아미노화 한 음이온 교환막, 비닐피리딘-디비닐벤젠의 공중합체를 4급 피리듐화한 음이온 교환막, 방향족 폴리설폰 공중합체를 베이스로 하여 클로로메틸기를 도입하고 아미노화한 음이온 교환막 등을 이용할 수 있다.The separation membrane 30 is generally used in the art and is not particularly limited. For example, the separator 30 may be a polypropylene (PP) -based porous film. The separation membrane 30 may be formed of a cation exchange membrane obtained by sulfonating a styrene-divinylbenzene copolymer, a cation exchange membrane obtained by introducing a sulfonic acid group based on a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorosulfonylethoxyvinylether , A cation exchange membrane composed of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether having a carboxy group in the side chain, a cation exchange membrane in which a sulfonic acid group is introduced based on an aromatic polysulfone copolymer, a copolymer of styrene-divinylbenzene Anion exchange membrane obtained by introducing a chloromethyl group as a base and aminated, a quaternary pyridinium anion exchange membrane of a copolymer of vinylpyridine-divinylbenzene, and a chloromethyl group introduced on the basis of an aromatic polysulfone copolymer Anion exchange membrane and the like can be used.

상기 바이폴라플레이트(40)는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 도전성플레이트를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 바이폴라플레이트(40)는 도전성 그라파이트 플레이트를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 바이폴라플레이트(40)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.The bipolar plate 40 may be a conductive plate commonly used in the art. Preferably, the bipolar plate 40 may use a conductive graphite plate. Preferably, the bipolar plate 40 may be a graphite plate impregnated with a phenolic resin. In the case where the graphite plate is used alone, it is preferable to use a graphite plate impregnated with phenol resin in order to prevent the permeation of strong acid because the strong acid used in the electrolytic solution can permeate the graphite.

집전체(도면에 도시하지 않음)는 전자가 움직이는 통로로서 충전 시 외부로부터 전자를 받아들이거나 방전 시 외부로 전자를 내어주는 역할을 한다. 이러한 집전체는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 구리 또는 황동을 사용할 수 있다.The current collector (not shown in the figure) is a passage through which electrons move, and when the charge is received, the electron accepts electrons from the outside or discharges electrons to the outside when discharging. Such a current collector is generally used in the art and is not particularly limited, but copper or brass, for example, may be used.

상기 엔드플레이트는 전체적인 레독스 흐름전지의 윤곽을 형성하는 역할을 하는 것으로서, 전해액주입구와 전해액배출구가 형성된다. 즉, 본 발명에 따른 상기 엔드플레이트는 스택(1)의 최외측의 양극셀(10) 외측에 형성된 것으로 양극전해액주입구(51)와 음극전해액배출구(52)를 포함하는 제1엔드플레이트(50) 및 상기 스택(1)의 최외측의 음극셀(20a) 외측에 형성된 것으로 음극전해액주입구(61)와 양극전해액배출구(62)를 포함하는 제2엔드플레이트로 이루어진다. The end plate functions to form an outline of the redox flow cell as a whole, and an electrolyte injection port and an electrolyte discharge port are formed. That is, the end plate according to the present invention is formed outside the anode cell 10 at the outermost side of the stack 1 and includes a first end plate 50 including a cathode electrolyte inlet 51 and a cathode electrolyte outlet 52, And a second end plate formed outside the outermost cathode cell 20a of the stack 1 and including a cathode electrolyte inlet 61 and a cathode electrolyte outlet 62.

상기 제1엔드플레이트(50) 및 제2엔드플레이트(60)는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 통상의 플레이트에 전해액이 주입되거나 배출될 수 있는 통로를 형성하면 용이하게 형성할 수 있다. 바람직하게 상기 엔드플레이트는 절연체를 사용하여 형성될 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 및 염화비닐(PVC)등의 고분자 플레이트나 스테인리스 등의 비전도성 금속 플레이트를 사용하여 형성될 수 있다.
The first end plate 50 and the second end plate 60 can be easily formed by forming a passage through which an electrolyte can be injected or discharged into a conventional plate commonly used in the related art. Preferably, the end plate may be formed using an insulator. Specifically, the end plate may be formed of a polymer plate such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and vinyl chloride . ≪ / RTI >

상기 양극전해액탱크(80)는 스택(1)의 양극셀(10,10a)에 공급되는 양극전해액이 보관되는 곳이고, 상기 음극전해액탱크(90)는 스택(1)의 음극셀(20,20a)에 공급되는 음극전해액이 저장되는 곳이다. 상기 양극전해액과 음극전해액은 각각 양극전해액펌프(631) 및 음극전해액펌프(531)의 구동에 의해 스택(1)과 양극전해액탱크(80) 또는 스택(1)과 음극전해액탱크(90)를 순환하게 된다. The anode electrolyte tank 80 is a place where the anode electrolyte supplied to the anode cells 10 and 10a of the stack 1 is stored and the cathode electrolyte tank 90 is connected to the cathode cells 20 and 20a Is stored in the negative electrode. The positive electrode electrolyte solution and negative electrode electrolyte solution are circulated through the stack 1 and the positive electrode electrolyte tank 80 or between the stack 1 and the negative electrode electrolyte tank 90 by driving the positive electrode electrolyte pump 631 and the negative electrode electrolyte pump 531, .

상기 양극전해액과 음극전해액은 산화수가 다른 레독스 커플로 된 활물질을 용매에 녹여 제조되는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 잇다. 상기 레독스 커플은 산화/환원의 차이에 의해 여러 가지 조합을 얻을 수 있으며, 예를 들어 V(3+/2+)/V(4+/5+), Fe(2+/3+)/Cr(3+/2+) 레독스 커플을 적용할 수있다. 바람직하게 상기 레독스 커플은 양극 전해액은 V4 +/V5 + 커플을 사용하고, 음극 전해액은 V2 +/V3 + 커플을 레독스 커플을 사용할 수 있다. The positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution can be used without limitation those commonly used in the art, which are prepared by dissolving a redox couple active material having a different oxidation number in a solvent. V (3 + / 2 +) / V (4 + / 5 +) and Fe (2 + / 3 +) / Cr (3 + / 2 +) redox couples can be applied. Preferably, the redox couple is a positive electrode electrolytic solution is 4 + V / V + 5 using a couple, and the negative electrolyte can be used for the redox couple to V 2 + / V 3 + couple.

상기 레독스 커플을 포함하는 양극전해액과 음극전해액으로 구성된 레독스 흐름전지는 충전시 양극에서는 산화반응이 음극에서는 환원반응이 일어나며, 전지의 기전력은 양극전해액과 음극전해액에 포함된 활물질인 레독스 커플의 표준전극전위의 차이에 의해서 결정된다.
In the redox flow cell comprising the redox couple and the cathode electrolyte, oxidation reaction occurs at the anode and reduction reaction occurs at the anode, and the electromotive force of the battery is determined by the redox couple which is the active material contained in the anode electrolyte and the cathode electrolyte Is determined by the difference in the standard electrode potential of the electrode.

본 발명에 따르면 상기 제1엔드플레이트(50)의 음극전해액배출구(52)와 음극전해액탱크(90) 사이에는 음극전해액펌프(531)가 구비된 음극전해액회수라인(53)이 형성되고, 상기 제2엔드플레이트(60)의 양극전해액배출구(62)와 양극전해액탱크(80) 사이에는 양극전해액펌프(631)가 구비된 양극전해액회수라인(63)이 형성되며, 상기 제1엔드플레이트(50)의 양극전해액주입구(51)와 양극전해액탱크(80) 사이에는 양극용바이패스밸브(541)가 구비된 양극전해액공급라인(54)이 형성되고, 상기 제2엔드플레인트의 음극전해액주입구(61)와 음극전해액탱크(90) 사이에는 음극용바이패스밸브(641)가 구비된 음극전해액공급라인(64)이 형성된다. A negative electrode electrolyte recovery line 53 having a negative electrode electrolyte pump 531 is formed between the negative electrode electrolyte discharge port 52 of the first end plate 50 and the negative electrode electrolyte tank 90, A positive electrode electrolyte recovery line 63 having a positive electrode electrolyte pump 631 is formed between the positive electrode electrolyte discharge port 62 of the first end plate 60 and the positive electrode electrolyte tank 80 of the second end plate 60, A positive electrode electrolyte supply line 54 having a positive bypass valve 541 is formed between the positive electrode electrolyte injection port 51 and the positive electrode electrolyte tank 80 of the second end plate, A negative electrode electrolyte supply line 64 having a negative bypass valve 641 is formed between the negative electrode electrolyte tank 90 and the negative electrode electrolyte tank 90.

종래의 레독스 흐름전지의 구성에 따르면 양극전해액펌프는 양극전해액탱크와 양극전해액주입구 사이에 형성되고, 음극전해액펌프는 음극전해액탱크와 음극전해액주입구 사이에 형성되었다. 그러나 이와 같은 위치에 양극전해액펌프와 음극전해액펌프가 형성될 경우 양극전해액펌프와 음극전해액펌프가 양극전해액과 음극전해액을 강한 압력으로 양극셀과 음극셀로 밀어주게 된다. 이와 같이 양극전해액과 음극전해액이 스택 내부로 강한 압력으로 공급될 경우 스택의 내부에서는 압력이 상승되어 누액 현상이 발생하게 된다.According to the configuration of the conventional redox flow cell, the positive electrode electrolyte pump is formed between the positive electrode electrolyte tank and the positive electrode electrolyte injection port, and the negative electrode electrolyte pump is formed between the negative electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte injection port. However, when the positive electrode electrolyte pump and the negative electrode electrolyte pump are formed in such a position, the positive electrode electrolyte pump and the negative electrode electrolyte pump push the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte to the positive and negative electrode cells with strong pressure. When the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution are supplied to the inside of the stack under a strong pressure, the pressure inside the stack is increased to cause leakage.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점, 즉 양극전해액과 음극전해액을 펌프를 이용하여 스택(1)내부로 공급하는 과정에서 발생되는 문제점을 해소하기 위하여 상기 제1엔드플레이트(50)의 음극전해액배출구(52)와 음극전해액탱크(90) 사이에 형성된 음극전해액회수라인(53) 상에 음극전해액펌프(531)를 구비하고, 상기 제2엔드플레이트(60)의 양극전해액배출구(62)와 양극전해액탱크(80) 사이에 형성된 양극전해액회수라인(63) 상에 양극전해액펌프(631)를 구비하였다. 이와 같은 위치에 음극전해액펌프(531)와 양극전해액펌프(631)가 형성될 경우 스택(1) 내부의 전해액을 뽑아내는 방식으로 양극전해액과 음극전해액을 순환시킬 수 있어 스택(1) 내부에 걸리는 압력을 최소화하여 누액이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
In order to solve the above-mentioned problems, that is, in the process of supplying the positive and negative electrode electrolytes into the stack 1 by using the pump, And a negative electrode electrolyte pump 531 formed on the negative electrode electrolyte recovery line 53 formed between the positive electrode electrolyte tank 59 and the negative electrode electrolyte tank 90. The positive electrode electrolyte solution discharge port 62 of the second end plate 60, And a positive electrode electrolyte pump 631 is provided on the positive electrode electrolyte recovery line 63 formed between the positive electrode and the negative electrode. When the negative electrode electrolyte pump 531 and the positive electrode electrolyte pump 631 are formed in such a position, the positive and negative electrode electrolytic solutions can be circulated in such a manner that the electrolytic solution in the stack 1 is withdrawn, It is possible to minimize the pressure and prevent the occurrence of leakage.

본 발명에 따르면 상기 제1엔드플레이트(50)의 양극전해액주입구(51)와 양극전해액탱크(80) 사이에 형성된 양극전해액공급라인(54) 상에 양극용바이패스밸브(541)를 구비하고, 상기 제2엔드플레인트의 음극전해액주입구(61)와 음극전해액탱크(90) 사이에 형성된 음극전해액공급라인(64) 상에 음극용바이패스밸브(641)가 구비된다. A positive bypass valve 541 is provided on the positive electrode electrolyte supply line 54 formed between the positive electrode electrolyte injection port 51 of the first end plate 50 and the positive electrode electrolyte tank 80, A negative bypass valve 641 is provided on the negative electrode electrolyte supply line 64 formed between the negative electrode electrolyte injection port 61 of the second end plate and the negative electrode electrolyte tank 90.

상기 양극용바이패스밸브(541)와 음극용바이패스밸브(641)는 레독스 흐름전지의 운전시 온(On)시킨 상태로 존재하게 되며, 이 상태에서 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시키면 양극전해액은 양극전해액탱크(80)와 스택(1) 내부의 양극셀(10,10a) 거쳐 순환되고, 음극전해액은 음극전해액탱크(80)와 스택(1) 내부의 음극셀(20,20a)을 거쳐 순환되게 된다. The bypass valve 541 for the positive electrode and the bypass valve 641 for the negative electrode exist in a state in which the redox flow battery is turned on and in this state the positive electrode electrolyte pump 631 and the negative electrode electrolyte pump The anode electrolyte is circulated through the anode electrolyte tank 80 and the anode cells 10 and 10a inside the stack 1 and the cathode electrolyte is circulated through the cathode electrolyte tank 80 and the cathode And circulated through the cells 20 and 20a.

레독스 흐름전지의 미운전시 본 발명에 따르면 상기 양극용바이패스밸브(541)와 음극용바이패스밸브(641)를 오프(Off)시킨 상태에서, 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 될 때까지 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시킨 후 레독스 흐름전지의 운전을 정지시키게 된다. According to the present invention, in a state in which the positive bypass valve 541 and the negative bypass valve 641 are turned off, a positive electrode (not shown) filled in the stack 1 at the time of operation The anode electrolytic solution pump 631 and the cathode electrolytic solution pump 531 are driven until the anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution of 5 to 40% by weight based on the electrolytic solution and the cathode electrolytic solution remain, and then the operation of the redox flow cell is stopped.

양극용바이패스밸브(541)와 음극용바이패스밸브(641)를 오프시킨 상태에서 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시키면 스택(1) 내부에 채워진 양극전해액과 음극전해액이 배출되어 각각 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)로 이송된다. 이때, 미운전시의 스택(1) 내부에 존재하는 양극전해액과 음극전해액은 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다. When the positive electrode electrolyte pump 631 and the negative electrode electrolyte pump 531 are driven in a state where the positive bypass valve 541 and the negative bypass valve 641 are turned off, the positive and negative electrode electrolytic solutions filled in the stack 1, And is transported to the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90, respectively. At this time, it is preferable that the anodic electrolytic solution and the cathodic electrolytic solution present in the stack 1 of the unexposed display are 5 to 40 wt% of the cathodic electrolytic solution filled in the stack 1 during operation and the cathodic electrolytic solution.

운전시 또는 미운전시의 스택(1) 내부에 존재하는 양극전해액과 음극전해액의 양은 운전시 또는 미운전시의 양극전해액탱크(80) 및 음극전해액탱크(90)의 전해액 양의 변화로 용이하게 산출할 수 있다. 즉, 양극전해액탱크(80) 및 음극전해액탱크(90)에 최초로 넣어진 전해액 양을 체크한 후 레독스 흐름전지를 구동시켜 줄어든 양을 체크하여 그 차를 계산하면 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양을 확인할 수 있다. 이 양을 기준으로 레독스 흐름전지의 미운전시에는 용이하게 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%가 잔류되도록 할 수 있다. The amount of the positive electrode electrolyte solution and negative electrode electrolyte present in the stack 1 during operation or in the unexplored state can be easily calculated by changing the amount of the electrolyte in the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90 . That is, after checking the amount of the electrolyte initially charged in the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90, the redox flow battery is driven to check the reduced amount, and the difference is calculated, Can be confirmed. Based on this amount, 5 to 40% by weight relative to the amount of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, which are filled in the stack 1 at the time of operation, can be easily remained in the unedited display of the redox flow cell.

이와 같이 레독스 흐름전지는 미운전시 스택(1) 내부에 존재하는 전해액의 일부를 양극전해액탱크(80) 및 음극전해액탱크(90)에 회수할 경우 전해액의 자가 방전을 최소화하여 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Thus, when the redox flow battery recovers a part of the electrolyte present in the inside of the unpleasant display stack 1 to the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90, the self-discharge of the electrolyte is minimized, Can be prevented.

레독스 흐름전지의 미운전시 일부의 양극전해액과 음극전해액을 스택(1) 내부에 잔류시키는 것은 스택(1) 내부의 건조, 특히 분리막(30)의 건조를 방지하기 위함이다. 본 발명에서는 상기와 같이 스택(1) 내부에 존재하는 양극전해액과 음극전해액의 일부를 회수하여 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)에 보관시 분리막(30)의 건조를 보다 효율적으로 방지하기 위하여 스택(1) 내부에 질소가스를 충진하거나 흘려보내주게 된다. Remaining of the anode electrolyte and the cathode electrolyte in a portion of the stack of the redox flow cell is intended to prevent drying of the inside of the stack 1, particularly drying of the separator 30. In the present invention, when the anode electrolyte and the cathode electrolyte present in the stack 1 are recovered and stored in the anode electrolyte tank 80 and the cathode electrolyte tank 90, drying of the separator 30 is more efficiently performed The inside of the stack 1 is filled with nitrogen gas or flowed.

스택(1) 내부로 질소를 공급하기 위하여 본 발명에서는 상기 양극용바이패스밸브(541)에 질소탱크(70)로부터 공급되는 질소가스를 양극셀(10,10a)로 공급하기 위한 제1질소공급라인(71)이 연결되고, 상기 음극용바이패스밸브(641)에는 질소탱크(75)로부터 공급되는 질소가스를 음극셀(20,20a)로 공급하기 위한 제2질소공급라인(76)이 연결되며, 상기 양극전해액탱크(80)의 상단부와 상기 제1질소공급라인(71)에는 양극셀(10,10a)을 통과한 후 양극전해액탱크(80)로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제1질소순환라인(72)이 형성되고, 상기 음극전해액탱크(90)의 상단부와 상기 제2질소공급라인(76)에는 음극셀(20,20a)을 통과한 후 음극전해액탱크(90)로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제2질소순환라인(77)이 형성된다. In order to supply nitrogen into the stack 1, in the present invention, a nitrogen gas supplied from the nitrogen tank 70 to the anode bypass valve 541 is supplied to the anode cell 10, A second nitrogen supply line 76 for supplying nitrogen gas supplied from the nitrogen tank 75 to the cathode cells 20 and 20a is connected to the bypass valve 641 for the cathode, And the first nitrogen supply line 71 is connected to the upper end of the anode electrolyte tank 80 and the first nitrogen supply line 71 for circulating nitrogen flowing into the anode electrolyte tank 80 after passing through the anode cells 10, A circulation line 72 is formed and the upper end of the negative electrode electrolyte tank 90 and the second nitrogen supply line 76 are connected to the negative electrode electrolyte tank 90 after passing through the negative electrode cells 20, A second nitrogen circulation line 77 for circulating nitrogen is formed.

상기 레독스 흐름전지는 운전시 양극용바이패스밸브(541)와 음극용바이패스밸브(641)를 온(On)시킨 상태에서 제1질소공급라인(71)과 제2질소공급라인(76)을 통해 양극셀(10,10a)과 음극셀(20,20a)로 질소를 흘려 보내주면서 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시켜, 양극전해액은 질소와 함께 스택(1) 내부의 양극셀(10,10a)과 양극전해액탱크(80)를 거쳐 순환되도록 하고, 음극전해액은 질소와 함께 스택(1) 내부의 음극셀(20,20a)과 음극전해액탱크(90)를 거쳐 순환되도록 하며, 양극셀(10,10a) 및 음극셀(20,20a)로 공급된 각각의 질소는 양극전해액탱크(80) 및 음극전해액탱크(90)로 이송된 후 제1질소순환라인(72) 및 제2질소순환라인(77)을 통해 순환되도록 하게 된다. The redox flow cell is connected to the first nitrogen supply line 71 and the second nitrogen supply line 76 with the positive bypass valve 541 and the negative bypass valve 641 on, The anode electrolytic solution pump 631 and the cathode electrolytic solution pump 531 are driven while flowing nitrogen into the anode cells 10 and 10a and the cathode cells 20 and 20a through the cathode 1 and the anode 1, And the anode electrolyte solution is circulated through the cathode cell 20 and 20a and the cathode electrolyte tank 90 inside the stack 1 together with nitrogen so that the cathode electrolyte is circulated through the anode cell 10 and 10a and the anode electrolyte tank 80 inside the stack 1, And each of the nitrogen supplied to the anode cells 10 and 10a and the cathode cells 20 and 20a is transferred to the anode electrolyte tank 80 and the cathode electrolyte tank 90 and then flows into the first nitrogen circulation line 72 And the second nitrogen circulation line 77, as shown in Fig.

상기와 같이 양극전해액 또는 음극전해액의 순환시 질소를 함께 공급하여 순환시키게 되면 전해액이 공기와 접촉하여 산화되는 것을 방지할 수 있어 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. As described above, when the positive electrode electrolyte or the negative electrode electrolyte is circulated, nitrogen is supplied together and circulated, it is possible to prevent the electrolytic solution from being oxidized by contact with air, thereby preventing energy efficiency from being lowered.

본 발명에 따르면 레독스 흐름전지의 미운전시에는 양극용바이패스밸브(541)와 음극용바이패스밸브(641)의 조작을 통해 질소의 순환만 이루어지도록 한 상태에서 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 될 때까지 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시킨 후 레독스 흐름전지의 운전을 정지시키게 된다. According to the present invention, in a state where the redox flow cell is in an unfavorable state, nitrogen is circulated through the operation of the bypass valve for positive anode 541 and the bypass valve for negative anode 641, The anode electrolytic solution pump 631 and the cathode electrolytic solution pump 531 are driven until the anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution of 5 to 40% by weight relative to the anode electrolytic solution and the cathode electrolytic solution remain, and then the operation of the redox- .

즉, 레독스 흐름전지의 미운전시에는 양극용바이패스밸브(541)를 조작하여 양극전해액공급라인(54)의 밸브는 닫고 제1질소공급라인(71)과 제1질소순환라인(72)은 열어 질소만 양극셀(10,10a) 내부로 흘러 들어가 순환되도록 하며, 마찬가지로 음극용바이패스밸브(641)를 조작하여 음극전해액공급라인(64)의 밸브는 닫고 제2질소공급라인(76)과 제2질소순환라인(77)은 열어 질소만 음극셀(20,20a) 내부로 흘러 들어가 순환되도록 한다. 이 후 양극전해액펌프(631)와 음극전해액펌프(531)를 구동시켜 운전시의 스택(1) 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 되도록 하게 된다. That is, in the unfavorable display of the redox flow cell, the anode bypass valve 541 is operated to close the valve of the anode electrolyte supply line 54 and the first nitrogen supply line 71 and the first nitrogen circulation line 72 And the valve of the cathode electrolyte supply line 64 is closed by operating the bypass valve 641 for the cathode in the same manner and the second nitrogen supply line 76 and the second nitrogen supply line 76 are closed, The second nitrogen circulation line 77 allows only the nitrogen to flow into the cathode cells 20 and 20a to be circulated. Thereafter, the positive electrode electrolyte pump 631 and the negative electrode electrolyte pump 531 are driven so that the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution, which are filled in the stack 1 at the time of operation, and the negative electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution, do.

상기와 같이 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)로 스택(1)의 내부에 존재하는 전해액의 일부를 회수할 때 스택(1)의 내부에 질소를 흘려 보내주면 전해액이 공기와 접촉하여 산화되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 연속적으로 공급되는 질소가스가 전해액의 기화를 유발하여 순환됨으로써 스택(1) 내부의 전해액 일부의 회수에 따른 전해액 부족에 의한 분리막(30)의 건조를 방지하여 스택(1)의 내구성을 증진시킬 수 있게 된다. As described above, when the part of the electrolyte present in the stack 1 is recovered by the anode electrolyte tank 80 and the cathode electrolyte tank 90, if nitrogen is flowed into the stack 1, the electrolyte is contacted with air So that oxidation can be prevented. In addition, since nitrogen gas supplied continuously is circulated by causing vaporization of the electrolytic solution, drying of the separator 30 due to insufficient electrolyte due to recovery of a part of the electrolyte in the stack 1 is prevented, thereby enhancing the durability of the stack 1 .

이때, 레독스 흐름전지의 운전시 및 미운전시 상기 스택(1)의 양극셀(10,10a) 및 음극셀(20,20a)로 공급되는 질소의 양은 분당 0.1L 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5L의 양인 것이 좋다. 상기 범위내로 질소가 공급되는 경우 미운전시의 분리막(30)의 건조를 충분히 방지할 수 있다. 이때 스택(1) 내부, 즉 양극셀(10,10a)과 음극셀(20,20a)로 공급되는 질소의 양은 순환되는 질소의 양과 질소탱크(70,75)로부터 공급되는 양을 합하여 이루어진 것으로서, 질소공급라인과 질소순환라인이 합류된 이후 지점과 바이패스밸브 사이에 유량계를 설치함으로써 용이하게 질소 공급량을 조절할 수 있다. At this time, the amount of nitrogen supplied to the anode cell (10,10a) and the cathode cell (20,20a) of the stack (1) during operation and operation of the redox flow battery is 0.1 L or more, 0.5L. If nitrogen is supplied within the above range, the drying of the separation membrane 30 in the unintended display can be sufficiently prevented. At this time, the amount of nitrogen supplied to the inside of the stack 1, that is, the anode cells 10 and 10a and the cathode cells 20 and 20a is the sum of the amount of nitrogen circulated and the amount of nitrogen supplied from the nitrogen tanks 70 and 75, The nitrogen feed rate can be easily adjusted by installing a flow meter between the point and the bypass valve after the nitrogen feed line and the nitrogen circulation line are merged.

상기 질소의 순환은 레독스 흐름전지의 미운전시에도 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 질소의 순환이 레독스 흐름전지의 미운전시에도 연속적으로 이루어지는 경우 스택(1) 내부의 전해액 부족에 의한 분리막(30)의 건조 현상을 효율적으로 방지할 수 있다. It is preferable that the circulation of the nitrogen is continuously performed even when the redox flow battery is in an unpleasant environment. If nitrogen circulation is continuously performed even when the redox flow cell is unfavorably displayed, the drying phenomenon of the separation membrane 30 due to insufficient electrolyte inside the stack 1 can be effectively prevented.

본 발명에 따르면 상기 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)는 스택(1)이 놓여지는 위치 보다 더 높은 위치에 놓여진 상태에서 운전 및 미운전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. According to the present invention, it is preferable that the cathode electrolyte tank 80 and the cathode electrolyte tank 90 are operated and not operated in a state where they are positioned higher than the position where the stack 1 is placed.

상기와 같이 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)가 스택(1)이 놓여지는 위치 보다 더 높은 곳에 위치함에 따라 미운전시 전해액의 역류를 방지할 수 있게 된다.
As described above, since the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90 are located higher than the position where the stack 1 is placed, it is possible to prevent the reverse flow of the unpleasant electrolytic solution.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지는 양극전해액탱크(80)와 음극전해액탱크(90)가 스택(1)이 놓여지는 위치 보다 더 높은 곳에 위치하면서, 스택(1)의 내부에 존재하는 전해액의 일부를 회수하여 양극전해액탱크(80) 및 음극전해액탱크(90)에 보관토록 함으로서 레독스 흐름전지의 미운전시 전해액의 역류방지와 전해액의 자가방전을 방지할 수 있으며, 특히 레독스 흐름전지에 질소를 흘려 보내줌으로써 전해액의 부족에 의한 분리막(30)의 건조현상을 방지하여 레독스 흐름전지의 내구성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
The redox flow cell according to the present invention as described above has a structure in which the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90 are located at a position higher than the position where the stack 1 is placed, A part of the electrolytic solution present is recovered and stored in the positive electrode electrolyte tank 80 and the negative electrode electrolyte tank 90 to prevent the reverse flow of the unexposed electrolytic solution of the redox flow battery and to prevent the self-discharge of the electrolytic solution. By flowing nitrogen into the flow cell, drying of the separation membrane 30 due to insufficient electrolyte can be prevented, and the durability of the redox flow cell can be prevented from deteriorating.

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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited thereto. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and changes may be made by those skilled in the art. You can do it. Accordingly, the invention encompasses all such alternatives, modifications and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims.

1 : 스택 10, 10a : 양극셀
20, 20a : 음극셀 30 : 분리막
40 : 바이폴라플레이트 50 : 제1엔드플레이트
51 : 양극전해액주입구 52 : 음극전해액배출구
53 : 음극전해액회수라인 531 : 음극전해액펌프
54 : 양극전해액공급라인 541 : 양극용바이패스밸브
60 : 제2엔드플레이트 61 : 음극전해액주입구
62 : 양극전해액배출구 63 : 양극전해액회수라인
631 : 양극전해액펌프 64 : 음극전해액공급라인
641 : 음극용바이패스밸브 70, 75 : 질소탱크
71 : 제1질소공급라인 72 : 제1질소순환라인
76 : 제2질소공급라인 77 : 제2질소순환라인
80 : 양극전해액탱크 90 : 음극전해액탱크1: stack 10, 10a: anode cell
20, 20a: cathode cell 30: separator
40: bipolar plate 50: first end plate
51: anode electrolyte inlet 52: cathode electrolyte outlet
53: negative electrode electrolyte recovery line 531: negative electrode electrolyte pump
54: positive electrode electrolyte supply line 541: positive electrode bypass valve
60: second end plate 61: negative electrode electrolyte inlet
62: anode electrolyte outlet 63: anode electrolyte recovery line
631: Positive Electrolyte Pump 64: Negative Electrolyte Supply Line
641: Bypass valve for negative electrode 70, 75: Nitrogen tank
71: first nitrogen supply line 72: first nitrogen circulation line
76: second nitrogen supply line 77: second nitrogen circulation line
80: positive electrode electrolyte tank 90: negative electrode electrolyte tank

Claims (8)

삭제delete 양극셀, 분리막 및 음극셀이 바이폴라플레이트를 기준으로 반복 적층하여 형성되고, 최외측의 양극셀과 최외측의 음극셀 각각의 외측에는 바이폴라플레이트, 집전체 및 엔드플레이트가 순차적으로 구비된 스택과; 상기 스택의 양극셀에 공급되는 양극전해액이 저장된 양극전해액탱크; 및 상기 스택의 음극셀에 공급되는 음극전해액이 저장된 음극전해액탱크;를 포함하여 이루어지는 레독스 흐름전지에 있어서,
상기 엔드플레이트는: 상기 스택의 최외측의 양극셀 외측에 형성된 것으로 양극전해액주입구와 음극전해액배출구를 포함하는 제1엔드플레이트; 및 상기 스택의 최외측의 음극셀 외측에 형성된 것으로 음극전해액주입구와 양극전해액배출구를 포함하는 제2엔드플레이트;로 이루어지며,
상기 제1엔드플레이트의 음극전해액배출구와 음극전해액탱크 사이에는 음극전해액펌프가 구비된 음극전해액회수라인이 형성되고, 상기 제2엔드플레이트의 양극전해액배출구와 양극전해액탱크 사이에는 양극전해액펌프가 구비된 양극전해액회수라인이 형성되며,
상기 제1엔드플레이트의 양극전해액주입구와 양극전해액탱크 사이에는 양극용바이패스밸브가 구비된 양극전해액공급라인이 형성되고, 상기 제2엔드플레인트의 음극전해액주입구와 음극전해액탱크 사이에는 음극용바이패스밸브가 구비된 음극전해액공급라인이 형성되며,
상기 양극용바이패스밸브에는 질소탱크로부터 공급되는 질소가스를 양극셀로 공급하기 위한 제1질소공급라인이 연결되고, 상기 음극용바이패스밸브에는 질소탱크로부터 공급되는 질소가스를 음극셀로 공급하기 위한 제2질소공급라인이 연결되며,
상기 양극전해액탱크의 상단부와 상기 제1질소공급라인에는 양극셀을 통과한 후 양극전해액탱크로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제1질소순환라인이 형성되고, 상기 음극전해액탱크의 상단부와 상기 제2질소공급라인에는 음극셀을 통과한 후 음극전해액탱크로 유입되는 질소를 순환시키기 위한 제2질소순환라인이 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지.
A stack in which a bipolar plate, a current collector, and an end plate are sequentially formed on the outer sides of the outermost positive cells and the outermost negative cells, respectively; A positive electrode electrolyte tank in which a positive electrode electrolyte supplied to a positive electrode cell of the stack is stored; And a negative electrode electrolyte tank storing a negative electrode electrolyte supplied to a negative electrode cell of the stack,
Wherein the end plate comprises: a first end plate formed outside the outermost positive electrode cell of the stack, the first end plate including a positive electrode electrolyte inlet and a negative electrode electrolyte outlet; And a second end plate formed outside the outermost cathode cell of the stack and including a cathode electrolyte inlet and a cathode electrolyte outlet,
A negative electrode electrolyte recovery line having a negative electrode electrolyte pump is formed between the negative electrode electrolyte solution outlet of the first end plate and the negative electrode electrolyte tank and a positive electrode electrolyte pump is provided between the positive electrode electrolyte solution outlet of the second end plate and the positive electrode electrolyte tank A positive electrode electrolyte recovery line is formed,
A positive electrode electrolyte supply line having a positive electrode bypass valve is formed between the positive electrode electrolyte injection port of the first end plate and the positive electrode electrolyte tank. Between the negative electrode electrolyte inlet of the second endplane and the negative electrode electrolyte tank, A negative electrode electrolyte supply line having a pass valve is formed,
A first nitrogen supply line for supplying a nitrogen gas supplied from a nitrogen tank to the anode cell is connected to the bypass valve for the anode and a nitrogen gas supplied from the nitrogen tank is supplied to the cathode bypass valve, A second nitrogen supply line is connected,
A first nitrogen circulation line for circulating nitrogen flowing into the anode electrolyte tank after passing through the anode cell is formed in the upper end of the anode electrolyte tank and the first nitrogen supply line, Wherein the nitrogen supply line is formed with a second nitrogen circulation line for circulating nitrogen flowing into the cathode electrolyte tank after passing through the cathode cell.
청구항 2에 있어서,
상기 양극전해액탱크와 음극전해액탱크는 스택이 놓여지는 위치 보다 더 높은 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지.
The method of claim 2,
Wherein the positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank are located at a position higher than a position where the stack is placed.
삭제delete 청구항 2의 레독스 흐름전지를 이용한 운전방법으로서,
운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브를 온(On)시킨 상태에서 제1질소공급라인과 제2질소공급라인을 통해 양극셀과 음극셀로 질소를 흘려 보내주면서 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시켜, 양극전해액은 질소와 함께 스택 내부의 양극셀과 양극전해액탱크를 거쳐 순환되도록 하고, 음극전해액은 질소와 함께 스택 내부의 음극셀과 음극전해액탱크를 거쳐 순환되도록 하며, 양극셀 및 음극셀로 공급된 각각의 질소는 양극전해액탱크 및 음극전해액탱크로 이송된 후 제1질소순환라인 및 제2질소순환라인을 통해 순환되도록 하고,
미운전시 양극용바이패스밸브와 음극용바이패스밸브의 조작을 통해 질소의 순환만 이루어지도록 한 상태에서 운전시의 스택 내부에 채워지는 양극전해액과 음극전해액 대비 5~40중량%의 양극전해액과 음극전해액이 잔류 될 때까지 양극전해액펌프와 음극전해액펌프를 구동시킨 후 레독스 흐름전지의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 운전방법.
The operation method using the redox flow battery according to claim 2,
During the operation, nitrogen is flowed into the anode cell and the cathode cell through the first nitrogen supply line and the second nitrogen supply line while the bypass valve for the anode and the bypass valve for the anode are turned on, The anode electrolyte solution is circulated through the anode cell and the anode electrolyte tank in the stack together with nitrogen and the anode electrolyte together with nitrogen is circulated through the cathode cell and the anode electrolyte tank inside the stack, And each nitrogen supplied to the cathode cell is transferred to the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank, and then circulated through the first nitrogen circulation line and the second nitrogen circulation line,
A positive electrode electrolytic solution filled in the stack at the time of operation with the nitrogen circulation only through the operation of the bypass valve for negative electrode and the bypass valve for negative electrode and the electrolyte solution of 5 to 40 wt% Wherein the operation of the redox flow cell is stopped after driving the positive electrode electrolyte pump and the negative electrode electrolyte pump until the electrolyte remains.
청구항 5에 있어서,
레독스 흐름전지의 운전시 및 미운전시 상기 스택의 양극셀 및 음극셀로 공급되는 질소의 양은 분당 0.1~0.5L의 양인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지의 운전방법.
The method of claim 5,
Wherein the amount of nitrogen supplied to the positive and negative electrode cells of the stack is in the range of 0.1 to 0.5 L per minute during operation and operation of the redox flow cell.
청구항 5에 있어서,
상기 질소의 순환은 레독스 흐름전지의 미운전시에도 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지의 운전방법.
The method of claim 5,
Wherein the circulation of nitrogen is continuously performed even when the redox flow cell is in an unpleasant state.
청구항 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극전해액탱크와 음극전해액탱크는 스택이 놓여지는 위치 보다 더 높은 위치에 놓여진 상태에서 운전 및 미운전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지의 운전방법. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the positive electrode electrolyte tank and the negative electrode electrolyte tank are operated and not operated at a position higher than a position where the stack is placed.
KR1020120148047A 2012-12-18 2012-12-18 Redox flow battery and operration method of the same KR101394255B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120148047A KR101394255B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Redox flow battery and operration method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120148047A KR101394255B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Redox flow battery and operration method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101394255B1 true KR101394255B1 (en) 2014-05-13

Family

ID=50893898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120148047A KR101394255B1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Redox flow battery and operration method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101394255B1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160059012A (en) * 2014-11-17 2016-05-26 한국에너지기술연구원 Redox Flow Battery
KR20160063016A (en) * 2014-11-26 2016-06-03 롯데케미칼 주식회사 Vanadium redox flow battery stack structure
WO2016105130A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 오씨아이 주식회사 Method and apparatus for controlling operation of redox flow battery
KR101877618B1 (en) * 2016-08-17 2018-07-11 두산중공업 주식회사 Self-driving vanadium redox flow cell
WO2018182376A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 스탠다드에너지(주) Redox flow battery having electrolyte flow path independently provided therein
KR20190017426A (en) * 2017-08-11 2019-02-20 주식회사 엘지화학 Redox flow battery system
KR20190100377A (en) * 2017-01-04 2019-08-28 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 Mechanical energy storage in flow batteries to improve energy storage
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
US11011759B2 (en) 2015-04-30 2021-05-18 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
CN114566683A (en) * 2022-03-03 2022-05-31 南京畅晟能源科技有限公司 Multifunctional zinc-bromine flow battery cell stack testing device and testing method thereof
KR20220076171A (en) * 2020-11-30 2022-06-08 남도금형(주) Redox flow battery with improved electrolyte ion precipitation problem
US11417900B2 (en) 2017-04-10 2022-08-16 Standard Energy Inc. Redox flow battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6235461A (en) * 1985-08-07 1987-02-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Electrolyte circulation type secondary cell
JP2724817B2 (en) * 1986-02-11 1998-03-09 ユニサーチ・リミテッド All Vanadium Redox Battery
KR100449679B1 (en) * 1998-01-28 2004-09-21 스쿼럴 홀딩스 리미티드 Redox battery system and cell stack
JP2010244972A (en) * 2009-04-09 2010-10-28 Sharp Corp Redox flow battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6235461A (en) * 1985-08-07 1987-02-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Electrolyte circulation type secondary cell
JP2724817B2 (en) * 1986-02-11 1998-03-09 ユニサーチ・リミテッド All Vanadium Redox Battery
KR100449679B1 (en) * 1998-01-28 2004-09-21 스쿼럴 홀딩스 리미티드 Redox battery system and cell stack
JP2010244972A (en) * 2009-04-09 2010-10-28 Sharp Corp Redox flow battery

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160059012A (en) * 2014-11-17 2016-05-26 한국에너지기술연구원 Redox Flow Battery
KR101689134B1 (en) 2014-11-17 2016-12-27 한국에너지기술연구원 Redox Flow Battery
US10014544B2 (en) 2014-11-17 2018-07-03 Korea Institute Of Energy Research Redox flow battery
KR20160063016A (en) * 2014-11-26 2016-06-03 롯데케미칼 주식회사 Vanadium redox flow battery stack structure
KR101720392B1 (en) * 2014-11-26 2017-03-27 롯데케미칼 주식회사 Vanadium redox flow battery stack structure
WO2016105130A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 오씨아이 주식회사 Method and apparatus for controlling operation of redox flow battery
US11011759B2 (en) 2015-04-30 2021-05-18 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
KR101877618B1 (en) * 2016-08-17 2018-07-11 두산중공업 주식회사 Self-driving vanadium redox flow cell
KR102577876B1 (en) 2017-01-04 2023-09-14 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 Mechanical energy storage in flow batteries improves energy storage
KR20190100377A (en) * 2017-01-04 2019-08-28 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 Mechanical energy storage in flow batteries to improve energy storage
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
US11431010B2 (en) 2017-03-31 2022-08-30 Standard Energy Inc. Redox flow battery having electrolyte flow path independently provided therein
WO2018182376A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 스탠다드에너지(주) Redox flow battery having electrolyte flow path independently provided therein
US11417900B2 (en) 2017-04-10 2022-08-16 Standard Energy Inc. Redox flow battery
KR102154387B1 (en) * 2017-08-11 2020-09-09 주식회사 엘지화학 Redox flow battery system
KR20190017426A (en) * 2017-08-11 2019-02-20 주식회사 엘지화학 Redox flow battery system
KR20220076171A (en) * 2020-11-30 2022-06-08 남도금형(주) Redox flow battery with improved electrolyte ion precipitation problem
KR102490046B1 (en) * 2020-11-30 2023-01-18 남도금형(주) Redox flow battery with improved electrolyte ion precipitation problem
CN114566683A (en) * 2022-03-03 2022-05-31 南京畅晟能源科技有限公司 Multifunctional zinc-bromine flow battery cell stack testing device and testing method thereof
CN114566683B (en) * 2022-03-03 2023-08-11 南京畅晟能源科技有限公司 Multifunctional zinc-bromine flow battery pile testing device and testing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101394255B1 (en) Redox flow battery and operration method of the same
KR101291753B1 (en) Manifold for reducing shunt current and redox flow battery including the same
KR101335544B1 (en) Redox flow battery
US9153832B2 (en) Electrochemical cell stack having a protective flow channel
US20140099520A1 (en) Liquid Flow Battery System and Repairing Device Thereof
KR102111925B1 (en) Regenerative Fuel Cells
CN106549179B (en) A kind of organic system lithium quinone flow battery
KR101291752B1 (en) Combined complex electrode cell with inner seal and redox flow battery comprising thereof
KR101851849B1 (en) Polymer electrolyte membrane, electrochemical cell comprising the polymer electrolyte membrane, electrochemical cell module having the electrochemical cell, flow battery including polymer electrolyte membrane, method of manufacturing the polymer electrolyte membrane and electrolyte for flow battery
CN102227029B (en) High-concentration vanadium electrolyte and preparation method thereof
KR102379200B1 (en) Zinc-bromide flow battery comprising conductive interlayer
KR20160059974A (en) Battery system and redox flow battery comprising same
KR101570700B1 (en) Manifold and Redox Flow Battery Including the Same
KR101760983B1 (en) Flow battery and method of preventing mix of the electrolyte
CN107565151B (en) Regeneration method of electrode activity of all-vanadium redox flow battery
KR101491784B1 (en) Method of operating chemical flow battery
KR101443209B1 (en) Redox flow battery
CN105679985A (en) Quinone polyhalogenide flow cell
US11063286B2 (en) Tin-iodate rechargeable battery
WO2021209585A1 (en) Redox flow battery with immiscible electrolyte and flow through electrode
KR101747491B1 (en) Electrolyte storage unit for Flow battery and Vanadium redox flow battery comprising the same
WO2017182617A1 (en) A reduction-oxidation flow battery
KR20180024252A (en) Redox flow battery
KR20140148147A (en) Secondary Battery
KR20150049400A (en) Stack structure of electrochemical flow cell and redox flow battery including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180416

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190326

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 7