KR101519499B1 - Redox flow battery - Google Patents
Redox flow battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR101519499B1 KR101519499B1 KR1020130146479A KR20130146479A KR101519499B1 KR 101519499 B1 KR101519499 B1 KR 101519499B1 KR 1020130146479 A KR1020130146479 A KR 1020130146479A KR 20130146479 A KR20130146479 A KR 20130146479A KR 101519499 B1 KR101519499 B1 KR 101519499B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- spacer
- electrolyte
- membrane
- electrode plate
- internal volume
- Prior art date
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
- H01M8/02—Details
-
- 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
-
- 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
Abstract
Description
본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.The present invention relates to redox flow cells.
알려진 바에 따르면, 레독스 흐름 전지는 바이폴라 전극판(bipolar electrode)과 멤브레인(membrane)을 반복적으로 적층하여 스택을 형성함으로써 고출력 대용량화를 구현할 수 있도록 구성된다.It is known that a redox flow cell is constructed so that a bipolar electrode and a membrane are repeatedly stacked to form a stack, thereby achieving high output capacity.
바이폴라 전극판은 전극 흐름 프레임(electrode flow frame)의 내측에 설치되고, 멤브레인은 멤브레인 흐름 프레임(membrane flow frame)의 내측에 설치된다. 1쌍의 전극 흐름 프레임과 멤브레인 흐름 프레임이 단위 셀을 형성한다.The bipolar electrode plate is installed inside the electrode flow frame, and the membrane is installed inside the membrane flow frame. A pair of electrode flow frames and a membrane flow frame form a unit cell.
레독스 흐름 전지는 스택에서 집전을 위하여, 최외곽에 배치되어 단위 셀의 바이폴라 전극판에 전기적으로 연결되는 집전판, 집전판의 외측에 배치되어 전기적으로 연결되는 버스바(bus bar), 바이폴라 전극판과 집전판을 수용하여 버스바를 외부로 인출하는 앤드 캡(end cap)을 포함한다.The redox flow battery includes a current collecting plate disposed on the outermost side and electrically connected to the bipolar electrode plate of the unit cell, a bus bar electrically connected to the outside of the current collecting plate, a bipolar electrode And an end cap for accommodating the plate and the front plate and drawing the bus bar to the outside.
앤드 캡은 전해액의 주입과 배출을 위하여 전해액 주입구와 전해액 배출구를 구비한다. 전극 흐름 프레임 및 멤브레인 흐름 프레임은 이웃하는 단위 셀로 전해액을 유통시키는 유로 채널을 구비한다.The end cap has an electrolyte inlet and an electrolyte outlet for injecting and discharging the electrolyte. The electrode flow frame and the membrane flow frame have flow channel channels for passing the electrolyte through the adjacent unit cells.
그리고 서로 접촉되는 전극 흐름 프레임과 멤브레인 흐름 프레임의 내부에서, 스페이서는 멤브레인과 바이폴라 전극판 사이에서 전극 흐름 프레임과 멤브레인 흐름 프레임에 양측면으로 수용되어, 멤브레인과 바이폴라 전극판 사이에 설정되는 내부 용적으로 전해액의 흐름을 가능하게 한다.Inside the electrode flow frame and the membrane flow frame that are in contact with each other, the spacer is received between the membrane and the bipolar electrode plate on both sides of the electrode flow frame and the membrane flow frame, and the internal volume set between the membrane and the bipolar electrode plate, . ≪ / RTI >
본 발명의 일 측면은 브로민이 포함된 전해액의 흐름을 제어하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 측면은 셀 내 반응 시, 생성되는 중혼합 브로민(heavy complexing Bromine)과 전해액의 혼합을 향상시키는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a redox flow cell that controls the flow of electrolyte containing bromine. One aspect of the present invention is to provide a redox flow cell that improves the mixing of the heavy complexing Bromine and electrolyte produced during the reaction in the cell.
본 발명의 일 측면은 유로 채널로 흐르는 전해액 및 중혼합 브로민의 흐름을 제어하고 최적화하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 일 측면은 내부 용적의 압력을 고르게 하면서, 용액 혼합을 통해하여 중혼합 브로민에 의한 유로 채널의 막힘을 방지하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a redox flow cell that controls and optimizes the flow of electrolyte and mid-dibromin flowing through the flow channel. Another aspect of the present invention is to provide a redox-flow battery that prevents clogging of a flow channel due to middle-stranded bromine through solution mixing while uniformly controlling the internal volume.
본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 이온을 통과시키는 멤브레인, 상기 멤브레인을 사이에 두고 양측에 스페이서를 개재하여 적층되는 전극판, 상기 멤브레인 및 상기 전극판을 각각 수용하여 적층 방향으로 서로 접착되어 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이에 내부 용적을 설정하며, 상기 내부 용적으로 전해액을 공급하는 유로 채널을 구비하는 흐름 프레임, 상기 전극판에서 생성된 전류를 모으도록 상기 전극판의 양측 외곽에 접착되는 집전판, 및 상기 집전판에 연결된 버스바를 외부로 인출하도록 상기 집전판을 수용하고, 상기 유로 채널에 연결되는 전해액 유입구와 전해액 유출구를 각각 구비하는 앤드 캡을 포함하고, 상기 스페이서는 메쉬로 형성되며, 상기 내부 용적의 52~69%가 상기 전해액의 공간으로 사용된다.A redox flow cell according to an embodiment of the present invention includes a membrane for passing ions, an electrode plate stacked on both sides of the membrane with spacers interposed therebetween, And a flow channel which is adhered to each other to set an internal volume between the membrane and the electrode plate and supplies an electrolyte solution to the internal volume, And an end cap which houses the current collecting plate and draws out a bus bar connected to the current collecting plate and has an electrolyte inlet and an electrolyte outlet connected to the flow channel, And 52 to 69% of the internal volume is used as the space for the electrolyte solution.
상기 스페이서 두께는 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이 간격의 66~100%일 수 있다.The thickness of the spacer may be 66 to 100% of the space between the membrane and the electrode plate.
상기 내부 용적은 10.536㎤이고, 상기 스페이서 두께는 0.66~1mm일 수 있다.The internal volume may be 10.536 cm < 3 >, and the spacer thickness may be 0.66 to 1 mm.
상기 스페이서는 1mm의 두께를 가지고, 상기 내부 용적의 52%가 상기 전해액의 공간으로 사용될 수 있다.The spacer has a thickness of 1 mm, and 52% of the internal volume can be used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서는 0.8mm의 두께를 가지고, 상기 내부 용적의 62%가 상기 전해액의 공간으로 사용될 수 있다.The spacer has a thickness of 0.8 mm, and 62% of the internal volume can be used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서는 0.66mm의 두께를 가지고, 상기 내부 용적의 69%가 상기 전해액의 공간으로 사용될 수 있다.The spacer has a thickness of 0.66 mm, and 69% of the internal volume can be used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서의 두께는 0보다 크고 상기 흐름 프레임 두께의 50%보다 작을 수 있다.The thickness of the spacer may be greater than zero and less than 50% of the flow frame thickness.
상기 멤브레인 및 상기 전극판은 그 측면을 사각형으로 형성하고, 상기 스페이서는 상기 메쉬 라인을 상기 사각형에 대각선 방향으로 교차하여 형성할 수 있다.The membrane and the electrode plate may have a rectangular side surface, and the spacer may be formed by crossing the mesh line in a diagonal direction with respect to the square.
상기 스페이서는, 메쉬 라인을 엮거나 일체화 하여 메쉬 구조를 형성할 수 있다.The spacers may form mesh structures by weaving or integrating the mesh lines.
상기 스페이서는, 메쉬 라인의 교차점에 상기 스페이서의 두께 방향으로 돌출되는 돌기를 구비할 수 있다.The spacer may have a protrusion protruding in the thickness direction of the spacer at an intersection of the mesh lines.
상기 스페이서는, 내화학성 재료인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 불소계 고분자 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The spacer may be formed of any one of polypropylene, polyethylene and a fluorine-based polymer which are chemical resistant materials.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 흐름 프레임 내에서 멤브레인과 전극판 사이에 스페이서를 설치하므로 멤브레인과 전극판 사이에 설정되는 내부 용적의 52~69%가 전해액의 공간으로 사용된다. According to an embodiment of the present invention, since the spacer is provided between the membrane and the electrode plate in the flow frame, 52 to 69% of the internal volume set between the membrane and the electrode plate is used as the electrolyte space.
즉 스페이서에 의하여 전해액의 흐름이 제어될 수 있다. 스페이서는, 셀 내 반응 시, 생성되는 중혼합 브로민(heavy complexing Bromine)과 전해액의 혼합을 향상시킬 수 있다.That is, the flow of the electrolytic solution can be controlled by the spacer. Spacers can improve the mixing of the heavy complexing Bromine and electrolyte produced during the reaction in the cell.
스페이서의 메쉬 라인을 대각선 방향으로 교차 형성하여 멤브레인을 지지하므로 내부 용적에서 멤브레인의 너울이 방지된다. 따라서 유로 채널로 흐르는 전해액 및 중혼합 브로민의 흐름이 최적으로 제어될 수 있다.Mesh lines of the spacers are cross-formed diagonally to support the membrane so that the membrane is prevented from swelling in the internal volume. Therefore, the flow of the electrolyte and the middle-dibromin flowing through the channel can be controlled optimally.
즉, 스페이서는 내부 용적의 압력을 고르게 하면서, 전해액과 중혼합 브로민을 혼합하여, 중혼합 브로민에 의하여 유로 채널이 막히는 것을 방지할 수 있다.That is, the spacer can prevent the flow channel from clogging by mixing the electrolyte and the middle-bodied bromine with the inner-volume pressure while adjusting the pressure of the inner volume.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 스택의 사시도이다.
도 3은 도 2 스택의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 1에 적용되는 제1 실시예에 따른 스페이서의 사시도이다.
도 7은 도 1에 적용되는 제2 실시예에 따른 스페이서의 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 1에 적용되는 제3 실시예에 따른 스페이서의 사시도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다.1 is a configuration diagram of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the stack as applied to Figure 1;
3 is an exploded perspective view of the stack of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in Fig.
FIG. 6 is a perspective view of a spacer according to the first embodiment applied to FIG. 1; FIG.
7 is a perspective view of a spacer according to a second embodiment applied to FIG.
8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a spacer according to a third embodiment applied to FIG. 1; FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of Fig.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는 전해액의 순환으로 전류를 발생시키는 스택(100), 및 스택(100)에 캐소드 전해액과 애노드 전해액을 각각 유입 및 유출하는 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)를 포함한다.1 is a configuration diagram of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a redox flow cell according to an embodiment includes a
전해액 유입 라인(L21, L31)은 스택(100)의 전해액 유입구(H21, H31)에 제1, 제2 펌프(P1, P2)를 개재하여 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)를 각각 연결한다. 전해액 유출 라인(L22, L32)은 스택(100)의 전해액 유출구(H22, H32)에 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)를 각각 연결한다.The electrolyte inflow lines L21 and L31 are connected to the electrolyte solution inlets H21 and H31 of the
캐소드 전해액 탱크(200)는 브로민을 포함하는 캐소드 전해액을 내장하며, 제1 펌프(P1)의 구동으로 스택(100)의 캐소드 측에서 캐소드 전해액을 순환시킨다. 애노드 전해액 탱크(300)는 아연을 포함하는 애노드 전해액을 내장하며, 제2 펌프(P2)의 구동으로 스택(100)의 애노드 측에서 애노드 전해액을 순환시킨다.The cathode
또한, 스택(100)은 버스바(B1, B2)를 통하여 외부의 부하에 연결되어 스택(100)의 내부에서 생성된 전류를 방전하거나, 외부의 전원에 연결되어 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)에 전류를 충전할 수 있다.The
예를 들면, 스택(100)은 단위 셀들(C1, C2)을 복수로 적층하여 형성된다. 편의상, 본 실시예에서는 2개의 단위 셀들(C1, C2)을 적층하여 형성된 스택(100)이 예시되어 있다.For example, the
좌측 단위 셀(C1)에 전해액 유입구(H21, H31)가 구비되고, 전해액 유입구(H21, H31)는 제1, 제2 펌프(P1, P2)를 개재하여 전해액 유입 라인(L21, L31)으로 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)에 연결된다.The electrolyte inlet ports H21 and H31 are provided in the left unit cell C1 and the electrolyte inlet ports H21 and H31 are connected to the electrolyte inlet lines L21 and L31 via the first and second pumps P1 and P2, And is connected to the
또한, 우측 단위 셀(C2)에 전해액 유출구(H22, H32)가 구비되고, 전해액 유출구(H22, H32)는 전해액 유출 라인(L22, L32)으로 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)에 연결된다.The electrolytic solution outlets H22 and H32 are provided in the right unit cell C2 and the electrolytic solution outlets H22 and H32 are connected to the cathode
전해액 유입구(H21, H31)는 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)의 전해액을 좌측 단위 셀(C1)로 유입한다. 전해액 유출구(H22, H32)는 스택(100)을 경유하여, 우측 단위 셀(C2)로부터 유출되는 전해액을 캐소드 전해액 탱크(200)와 애노드 전해액 탱크(300)로 유출한다.The electrolyte inlets H21 and H31 flow the electrolyte solution from the cathode
도 2는 도 1에 적용되는 스택의 사시도이고, 도 3은 도 2 스택의 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 스택(100)은 멤브레인(10), 스페이서(20), 전극판(30), 흐름 프레임(예를 들면, 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50)), 제1, 제2 집전판(61, 62)(도 4 및 도 5 참조) 및 제1, 제2 앤드 캡(71, 72)을 포함한다.Fig. 2 is a perspective view of the stack applied to Fig. 1, and Fig. 3 is an exploded perspective view of the stack of Fig. 2 and 3, the
일례로써, 스택(100)은 2개의 단위 셀(C1, C2)을 구비하므로 1개 전극 흐름 프레임(50)을 중앙에 구비하고, 전극 흐름 프레임(50)의 양측에 좌우 대칭 구조로 배치되는 2개의 멤브레인 흐름 프레임(40), 및 멤브레인 흐름 프레임(40)의 외곽에 각각 배치되는 2개의 제1, 제2 앤드 캡(71, 72)을 포함한다.For example, the
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 멤브레인(10)은 이온을 통과시키도록 구성되고, 멤브레인 흐름 프레임(40)에 이의 두께 방향 중심에 결합된다. 전극판(30)은 전극 흐름 프레임(50)에 이의 두께 방향 중심에 결합된다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 3-5, the
제1 앤드 캡(71), 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50), 멤브레인 흐름 프레임(40) 및 제2 앤드 캡(72)을 배치하고, 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 각각 스페이서(20)를 개재하여 멤브레인 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2 앤드 캡(71, 72)을 서로 접합함으로써, 2개의 단위 셀(C1, C2)을 구비한 스택(100)이 형성된다.The
전극판(30)은 2개의 단위 셀(C1, C2)이 연결되는 부분에서는 일측으로 캐소드 전극(31)을 형성하고 다른 측으로 애노드 전극(32)을 형성하여, 2개의 단위 셀(C1, C2)을 직렬로 연결하는 바이폴라 전극을 형성한다. 캐소드 전극(31)에는 카본 코팅층이 형성될 수 있다.The
멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2 앤드 캡(71, 72)은 서로 접착되어 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 내부 용적(IV)을 설정하며, 내부 용적(IV)에 전해액을 공급하는 제1, 제2 유로 채널(CH1(도 4 참조), CH2(도 5 참조))을 구비한다. 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)은 멤브레인(10)의 양면에서 각각 균일한 압력과 양으로 전해액을 공급하도록 구성된다.The
멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2 앤드 캡(71, 72)은 합성수지 성분을 포함하는 전기 절연재로 형성되어, 열융착 또는 진동 융착으로 접착될 수 있다.The
제1 유로 채널(CH1)은 전해액 유입구(H21), 내부 용적(IV) 및 전해액 유출구(H22)를 연결하여, 펌프(P1)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 설정되는 내부 용적(IV)으로 캐소드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 4 참조).The first flow channel CH1 is connected between the
제2 유로 채널(CH2)은 전해액 유입구(H31), 내부 용적(IV) 및 전해액 유출구(H32)를 연결하여, 펌프(P2)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 설정되는 내부 용적(IV)으로 애노드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 5 참조).The second flow channel CH2 is connected between the
캐소드 전해액은 캐소드 전극(31) 측에서 산화환원 반응하여 전류를 생성하여 캐소드 전해액 탱크(200)에 저장되고, 애노드 전해액은 애노드 전극(32) 측에서 산화환원 반응하여 전류를 생성하여 애노드 전해액 탱크(300)에 저장된다.The cathode electrolytic solution is subjected to a redox reaction on the
충전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서,During charging, between the
2Br- → 2Br+2e- (식 1)2Br - > 2Br + 2e - (1)
와 같은 화학 반응이 일어나서, 캐소드 전해액에 포함된 브로민이 생산되어 캐소드 전해액 탱크(200)에 저장된다. 이때, 브로민은 캐소드 전해액과 같이 스택(100)으로부터 즉시 제거되는 고밀도 제2상을 형성하도록 캐소드 전해액 안에서 사암모늄 이온에 의하여 즉시 혼합된다.The bromine contained in the cathode electrolytic solution is produced and stored in the
충전시, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서,During charging, between the
Zn2++2e- → Zn (식 2)Zn 2+ + 2e - ? Zn (Equation 2)
와 같은 화학 반응이 일어나서, 애노드 전해액에 포함된 아연이 애노드 전극(32)에 증착되어 저장된다.The zinc contained in the anode electrolyte is deposited on the
방전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서, 식 1의 역 반응이 일어나고, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서 식 2의 역 반응이 일어난다.During the discharge, a reverse reaction of Equation 1 occurs between the
제1, 제2 집전판(61, 62)은 캐소드 전극판(31)과 애노드 전극판(32)에서 생성된 전류를 모으거나, 외부에서 캐소드 전극판(31)과 애노드 전극판(32)에 전류를 공급하도록 최외곽 전극판(30, 30)에 접착되어 전기적으로 연결된다.The first and second
버스바(B1, B2)는 제1, 제2 집전판(61, 62)에 전기적으로 각각 연결되어 스택(100)의 외부로 전류를 인출하거나 스택(100)으로 전류로 공급할 수 있게 한다.The bus bars B1 and B2 are electrically connected to the first and second
이를 위하여, 제1 앤드 캡(71)은 버스바(B1)가 연결된 제1 집전판(61)과, 제1 집전판(61)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 일체로 형성되어 스택(100)의 일측 외곽을 형성한다. 제1 앤드 캡(71)은 인서트 사출로 성형될 수 있다.The
제2 앤드 캡(72)은 버스바(B2)가 연결된 제2 집전판(62)과, 제2 집전판(62)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 일체로 형성되어 스택(100)의 다른 일측 외곽을 형성한다. 제2 앤드 캡(72)은 인서트 사출로 성형될 수 있다.The
제1 앤드 캡(71)은 일측에 전해액 유입구(H21, H31)를 구비하여 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어 캐소드 전해액과 애도드 전해액을 각각 유입한다. 제2 앤드 캡(72)은 일측에 전해액 유입구(H22, H32)을 구비하여 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어 캐소드 전해액과 애도드 전해액을 각각 유출한다.The
도 6은 도 1에 적용되는 제1 실시예에 따른 스페이서의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 스페이서(20)는 메쉬로 형성되며, 내부 용적(IV)의 52~69%가 전해액의 공간으로 사용될 수 있게 한다. 이때, 스페이서(20) 두께(t1)는 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이 간격(G)의 66~100%일 수 있다.FIG. 6 is a perspective view of a spacer according to the first embodiment applied to FIG. 1; FIG. Referring to FIG. 6, the
예를 들면, 내부 용적(IV)은 10.536㎤이고, 스페이서(20) 두께(t1)는 0.66~1mm일 수 있다. 또한 스페이서(20)의 두께(t1)는 0보다 크고 흐름 프레임(40, 50) 두께(t2)의 50%보다 작을 수 있다.For example, the internal volume IV may be 10.536 cm3, and the thickness t1 of the
도 3 및 도 6을 참조하면, 멤브레인(10) 및 전극판(30)은 그 측면을 사각형으로 형성하고, 스페이서(20)는 메쉬 라인(21, 22)을 멤브레인(10) 및 전극판(30)의 사각형에 대각선 방향으로 교차하여 형성한다. 스페이서(20)는 메쉬 라인(21, 22)을 엮어서 형성된다.3 and 6, the
비교예Comparative Example
스페이서가 사용되지 않는 단위 셀로 이루어지는 레독스 흐름 전지에서 충전 및 방전 효율은 표 1와 같다. 스페이서가 사용되지 않으므로 내부 용적(IV) 100%가 전해액 공간으로 사용되는 경우이다.Table 1 shows the charging and discharging efficiencies of the redox flow cell comprising a unit cell in which no spacer is used. Since no spacer is used, 100% of the internal volume (IV) is used as the electrolyte space.
실험예Experimental Example 1 One
두께(t1)가 1mm인 스페이서(20)가 사용되는 단위 셀로 이루어지는 레독스 흐름 전지에서 충전 및 방전 효율은 표 2와 같다. 두께(t1)가 1mm 스페이서(20)가 사용되므로 내부 용적(IV) 52%가 전해액 공간으로 사용되는 경우이다.The charging and discharging efficiencies of the redox flow cell made up of the unit cells in which the
실험예 2Experimental Example 2
두께(t1)가 0.8mm인 스페이서(20)가 사용되는 단위 셀로 이루어지는 레독스 흐름 전지에서 충전 및 방전 효율은 표 3와 같다. 두께(t1)가 0.8mm 스페이서(20)가 사용되므로 내부 용적(IV) 62%가 전해액 공간으로 사용되는 경우이다.The charging and discharging efficiencies of the redox flow cell made up of the unit cells in which the
실험예 3Experimental Example 3
두께(t1)가 0.66mm인 스페이서(20)가 사용되는 단위 셀로 이루어지는 레독스 흐름 전지에서 충전 및 방전 효율은 표 4와 같다. 두께(t1)가 0.66mm 스페이서(20)가 사용되므로 내부 용적(IV) 69%가 전해액 공간으로 사용되는 경우이다.Table 4 shows the charging and discharging efficiencies of the redox flow cell comprising the unit cell in which the
표 1 내지 표 4에서 확인되는 바와 같이, 스페이서(20)를 사용하는 실험예들은 스페이서를 사용하지 않는 비교예에 비하여, 우수한 전류효율, 전압효율 및 에너지 효율을 가진다.As can be seen in Tables 1 to 4, the experiment using the
즉 본 실시예의 스페이서(20)는 내부 용적(IV)에 수용되어 전해액의 흐름을 제어한다. 스페이서(20)가 내부 용적(IV)을 최적으로 형성하고, 전해액의 흐름을 최적으로 제어한다.In other words, the
내부 용적(IV)에 스페이서(20)가 개재됨에 따라 캐소드 전해액 탱크(200)에서 제1 유로 채널(CH1)로 흐르는 캐소드 전해액 및 중혼합 브로민의 흐름이 최적화되고, 이로 인하여 우수한 효율이 나타날 수 있다.As the
스페이서(20)는 내화학성 재료인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 불소계 고분자로 형성될 수 있다. 따라서 스페이서(20)는 산화성이 강한 브로민을 기초로 하는 캐소드 전해액에 대하여 우수한 내화학성을 가질 수 있다.The
도 7은 도 1에 적용되는 제2 실시예에 따른 스페이서의 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 스페이서(220)은 메쉬 라인(221, 222)을 일체화 하여 메쉬 구조를 형성한다. 즉 복수의 메쉬 라인(221)이 일 층을 형성하고, 다른 복수의 메쉬 라인(222)이 메쉬 라인(221) 상에 일체로 형성되어 다른 일층을 형성한다.FIG. 7 is a perspective view of a spacer according to a second embodiment applied to FIG. 1, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. Referring to FIGS. 7 and 8, the
도 9는 도 1에 적용되는 제3 실시예에 따른 스페이서의 사시도이며, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 제3 실시예에 따른 스페이서(320)은 메쉬 라인(321, 322)의 교차점에 스페이서(320)의 두께 방향으로 돌출되는 돌기(323)를 구비한다.FIG. 9 is a perspective view of a spacer according to a third embodiment applied to FIG. 1, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of FIG. 9 and 10, the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.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 to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.
10: 멤브레인 20, 220, 320: 스페이서
21, 22, 221, 222, 321, 322: 메쉬 라인 30: 전극판
31: 캐소드 전극 32: 애노드 전극
40: 멤브레인 흐름 프레임 50: 전극 흐름 프레임
61, 62: 제1, 제2 집전판 71, 72: 제1, 제2 앤드 캡
100: 스택 200: 캐소드 전해액 탱크
300: 애노드 전해액 탱크 323: 돌기
B1, B2: 버스바 C1, C2: 단위 셀
CH1, CH2: 제1, 제2 유로 채널 IV: 내부 용적
H21, H31: 전해액 유입구 H22, H32: 전해액 유출구
L21, L31: 전해액 유입 라인 L22, L32: 전해액 유출 라인
P1, P2: 제1, 제2 펌프10:
21, 22, 221, 222, 321, 322: mesh line 30: electrode plate
31: cathode electrode 32: anode electrode
40: Membrane flow frame 50: Electrode flow frame
61, 62: first and
100: stack 200: cathode electrolyte tank
300: anode electrolyte tank 323: projection
B1, B2: bus bar C1, C2: unit cell
CH1, CH2: First and second flow channels IV: Internal volume
H21, H31: electrolyte inlet H22, H32: electrolyte outlet
L21, L31: electrolyte inflow line L22, L32: electrolyte efflux line
P1, P2: first and second pumps
Claims (11)
상기 멤브레인을 사이에 두고 양측에 스페이서를 개재하여 적층되는 전극판;
상기 멤브레인 및 상기 전극판을 각각 수용하여 적층 방향으로 서로 접착되어 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이에 내부 용적을 설정하며, 상기 내부 용적으로 전해액을 공급하는 유로 채널을 구비하는 흐름 프레임;
상기 전극판에서 생성된 전류를 모으도록 상기 전극판의 양측 외곽에 접착되는 집전판; 및
상기 집전판에 연결된 버스바를 외부로 인출하도록 상기 집전판을 수용하고, 상기 유로 채널에 연결되는 전해액 유입구와 전해액 유출구를 각각 구비하는 앤드 캡
을 포함하고,
상기 스페이서는 메쉬로 형성되며,
상기 내부 용적의 52~69%가 상기 전해액의 공간으로 사용되는 레독스 흐름 전지.
A membrane for passing ions therethrough;
An electrode plate laminated on both sides of the membrane with spacers interposed therebetween;
A flow channel having a membrane and an electrode plate, and a flow channel which is adhered to each other in a stacking direction to set an internal volume between the membrane and the electrode plate, and to supply an electrolyte solution to the internal volume;
A current collecting plate adhered to both outer sides of the electrode plate so as to collect current generated in the electrode plate; And
And an end cap which is provided with an electrolyte inlet and an electrolyte outlet connected to the flow channel, respectively, for receiving the bus bar connected to the current collector to the outside,
/ RTI >
Wherein the spacer is formed of a mesh,
Wherein 52 to 69% of the internal volume is used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서 두께는
상기 멤브레인과 상기 전극판 사이 간격의 66~100%인 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The spacer thickness
Wherein the distance between the membrane and the electrode plate is 66 to 100%.
상기 내부 용적은 10.536㎤이고,
상기 스페이서 두께는 0.66~1mm인 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The internal volume is 10.536 cm < 3 &
Wherein the thickness of the spacer is 0.66 to 1 mm.
상기 스페이서는 1mm의 두께를 가지고,
상기 내부 용적의 52%가 상기 전해액의 공간으로 사용되는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The spacer has a thickness of 1 mm,
Wherein 52% of the internal volume is used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서는 0.8mm의 두께를 가지고,
상기 내부 용적의 62%가 상기 전해액의 공간으로 사용되는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The spacer has a thickness of 0.8 mm,
Wherein 62% of the internal volume is used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서는 0.66mm의 두께를 가지고,
상기 내부 용적의 69%가 상기 전해액의 공간으로 사용되는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The spacer has a thickness of 0.66 mm,
Wherein 69% of the internal volume is used as the space for the electrolyte.
상기 스페이서의 두께는
0보다 크고 상기 흐름 프레임 두께의 50%보다 작은 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The thickness of the spacer
0.0 > 50% < / RTI > of said flow frame thickness.
상기 멤브레인 및 상기 전극판은 그 측면을 사각형으로 형성하고,
상기 스페이서는 상기 메쉬 라인을 상기 사각형에 대각선 방향으로 교차하여 형성하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane and the electrode plate have a rectangular side surface,
Wherein the spacers are formed by intersecting the mesh lines in a diagonal direction with respect to the rectangle.
상기 스페이서는,
메쉬 라인을 엮거나 일체화 하여 메쉬 구조를 형성하는 레독스 흐름 전지.
9. The method of claim 8,
The spacer
A redox flow cell in which mesh lines are woven or integrated to form a mesh structure.
상기 스페이서는,
메쉬 라인의 교차점에 상기 스페이서의 두께 방향으로 돌출되는 돌기를 구비하는 레독스 흐름 전지.
9. The method of claim 8,
The spacer
And a protrusion protruding in the thickness direction of the spacer at an intersection of the mesh lines.
상기 스페이서는,
내화학성 재료인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 불소계 고분자 중 어느 하나로 형성되는 레독스 흐름 전지.The method according to claim 1,
The spacer
A redox flow cell formed of any one of polypropylene, polyethylene, and a fluorine-based polymer that is a chemical resistant material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130146479A KR101519499B1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Redox flow battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130146479A KR101519499B1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Redox flow battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101519499B1 true KR101519499B1 (en) | 2015-05-12 |
Family
ID=53394475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130146479A KR101519499B1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Redox flow battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101519499B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101812740B1 (en) | 2016-09-29 | 2017-12-27 | 롯데케미칼 주식회사 | Spacer for redox flow battery and redox flow battery |
WO2023022483A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | Standard Energy Inc. | Redox battery |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120029289A (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-26 | 전자부품연구원 | A redox flow secondary cell with carbon felt electrode applied plasma surface treatment |
-
2013
- 2013-11-28 KR KR1020130146479A patent/KR101519499B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120029289A (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-26 | 전자부품연구원 | A redox flow secondary cell with carbon felt electrode applied plasma surface treatment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101812740B1 (en) | 2016-09-29 | 2017-12-27 | 롯데케미칼 주식회사 | Spacer for redox flow battery and redox flow battery |
WO2023022483A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | Standard Energy Inc. | Redox battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101309262B1 (en) | Combined complex electrode cell and redox flow battery comprising thereof | |
US10230123B2 (en) | Battery cell and redox flow battery | |
US10593964B2 (en) | Bipolar plate, cell frame, cell stack and redox-flow battery | |
KR101511228B1 (en) | Redox flow battery | |
KR101831362B1 (en) | Redox flow battery | |
CN110050372B (en) | Bipolar plate, cell stack and redox flow battery | |
KR20180105937A (en) | Redox flow battery | |
EP2926400B1 (en) | Back plate-electrode-membrane assembly for a redox, flow energy storage electrochemical cell | |
KR101353961B1 (en) | Stack structure of electrochemical flow cell and redox flow battery including the same | |
WO2012032368A1 (en) | Multi-tier redox flow cell stack of monopolar cells with juxtaposed sideway extended bipolar intercell interconnects on every tier of the stack | |
JPS60185375A (en) | Galvanic cell | |
US20220216496A1 (en) | Segmented frames for redox flow batteries | |
KR101519499B1 (en) | Redox flow battery | |
US20150221959A1 (en) | Integrated complex electrode cell having inner seal structure and redox flow cell comprising same | |
EP3322019A1 (en) | Redox flow battery | |
KR101721196B1 (en) | Redox flow battery | |
KR101760078B1 (en) | Redox flow battery | |
KR20160071719A (en) | Combined complex electrode cell and redox flow battery comprising thereof | |
KR101511229B1 (en) | Redox flow battery | |
KR101864862B1 (en) | Method for controlling operation of redox flow battery | |
KR102014821B1 (en) | Bipolar plates for Redox flow Battery | |
KR101864863B1 (en) | Redox flow battery | |
KR101801261B1 (en) | Redox flow battery | |
KR20180110792A (en) | Redox flow battery | |
KR20200055311A (en) | Manifold with back side flow path and Redox flow battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180427 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190502 Year of fee payment: 5 |