KR101688975B1 - Zinc-bromine flow battery stack - Google Patents

Zinc-bromine flow battery stack Download PDF

Info

Publication number
KR101688975B1
KR101688975B1 KR1020150134725A KR20150134725A KR101688975B1 KR 101688975 B1 KR101688975 B1 KR 101688975B1 KR 1020150134725 A KR1020150134725 A KR 1020150134725A KR 20150134725 A KR20150134725 A KR 20150134725A KR 101688975 B1 KR101688975 B1 KR 101688975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
supply
flow
flow path
socket member
end plate
Prior art date
Application number
KR1020150134725A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하달용
김대식
정현진
한동화
최원석
장현석
김태언
Original Assignee
롯데케미칼 주식회사
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 롯데케미칼 주식회사 filed Critical 롯데케미칼 주식회사
Priority to KR1020150134725A priority Critical patent/KR101688975B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101688975B1 publication Critical patent/KR101688975B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276Sealing means characterised by their form
    • H01M8/0278O-rings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • Y02E60/528

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

Disclosed is a redox flow battery stack. The disclosed redox flow battery stack comprises: a plurality of continuously stacked unit cells including an electrode flow frame and a membrane flow frame; and both side end plates disposed on an outermost side of the unit cells. The redox flow battery stack further comprises: (i) a supply penetration flow path penetrating along a stacked direction of the unit cells and supplying a supplying fluid to the electrode flow frame; (ii) a supply manifold hole formed on the end plate on one side and connected to one end of the supply penetration flow path; (iii) a connection hole formed on the end plate on the other side and connected to the other end of the supply penetration flow path; and (iv) a supply socket member inserted into the connection hole, blocking the other end of the supply penetration flow path, and having a flow path groove connected to the other end of the supply penetration flow path.

Description

레독스 흐름전지 스택 {ZINC-BROMINE FLOW BATTERY STACK}Redox Flow Battery Stack {ZINC-BROMINE FLOW BATTERY STACK}

본 발명의 실시예는 레독스 흐름전지 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액의 셀간 유입 유량편차를 저감할 수 있는 레독스 흐름전지 스택에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a redox flow cell stack, and more particularly, to a redox flow cell stack capable of reducing fluctuation in flow rate of an electrolyte between cells.

일반적으로, 레독스 흐름 전지는 유지 보수비용이 적고, 상온에서 작동가능하며, 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에, 최근 대용량 2차 전지로 많은 연구가 진행되고 있다.In general, redox flow cells are characterized by being low in maintenance cost, capable of operating at room temperature, and capable of independently designing their capacities and outputs, and thus much research has been conducted on large capacity secondary batteries in recent years.

레독스 흐름전지는 연료전지와 유사하게 멤브레인, 전극 및 분리판(Bipolar plate)이 직렬(Series)로 배치되어 스택(Stack)을 구성함으로써, 전기 에너지의 충방전이 가능한 이차전지(Secondary battery)의 기능을 가진다.A redox flow cell is a secondary battery that can charge and discharge electric energy by forming a stack by arranging a membrane, an electrode, and a bipolar plate in a series similar to a fuel cell. Function.

레독스 흐름전지는 멤브레인의 양측에 양극 및 음극 전해액 저장탱크에서 공급된 양극 전해액(Electrolyte)과 음극 전해액이 순환하면서 이온 교환이 이루어지고, 이 과정에서 전자의 이동이 발생하여 충방전이 이루어진다.In the redox flow cell, the positive and negative electrode electrolytic solution supplied from the positive and negative electrode electrolyte storage tanks on both sides of the membrane are circulated and ion exchange is performed. In this process, electrons move to charge and discharge.

이와 같은 레독스 흐름전지는 기존 이차전지에 비해 수명이 길고 kW~MW급 중대형 시스템으로 제작할 수 있기 때문에, 대용량의 전력을 저장하는 에너지 저장 시스템(ESS)에 가장 적합한 것으로 알려져 있다. Such a redox flow cell is known to be most suitable for an energy storage system (ESS) that stores a large amount of electric power because it can be manufactured as a medium to large-sized system of kW to MW class, as compared with a conventional secondary battery.

한편, 레독스 흐름전지는 징크-브로민(Zinc-Bromine) 흐름전지를 예로 들 수 있는데, 전극 플로우 프레임(electrode flow frame)과 멤브레인 플로우 프레임(membrane flow frame)이 단위 셀로 구성되며, 이러한 단위 셀이 다수 매로 적층되며 스택으로 구성될 수 있다.On the other hand, the redox flow cell is exemplified by a zinc-bromine flow cell. The electrode flow frame and the membrane flow frame are unit cells. Are stacked in plural pieces and can be configured as a stack.

상기 스택에서 다수 매의 단위 셀들 최 외측에는 단위 셀들을 가압 체결하며, 전해액을 전극 플로우 프레임으로 주입하고, 그 전극 플로우 프레임을 흐른 전해액을 배출하기 위한 엔드 플레이트를 설치하고 있다.An end plate is provided on the outermost side of a plurality of unit cells in the stack to press unit cells, to inject an electrolyte into the electrode flow frame, and to discharge electrolyte flowing through the electrode flow frame.

양극 전해액과 음극 전해액은 엔드 플레이트를 통해 각각의 전극 플로우 프레임으로 공급되고, 전극 플로우 프레임의 유로 채널을 따라 중력 또는 압력에 의해 위에서 아래 또는 아래에서 위로 흐르며, 엔드 플레이트를 통해 배출될 수 있다.The positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are supplied to the respective electrode flow frames through the end plates and flow upwardly or downwardly by gravity or pressure along the flow channel of the electrode flow frame and can be discharged through the end plates.

이를 위해 스택의 단위 셀들에는 각각의 양극 및 음극의 전해액을 공급 및 배출하기 위한 매니폴드로서의 관통 유로를 형성하고 있으며, 그 관통 유로는 양극 또는 음극 전해액의 해당 전극 플로우 프레임에서 유로 채널과 연결된다. 그리고 엔드 플레이트에는 단위 셀들의 관통 유로와 연결되며 전해액의 공급 및 배출을 도모하는 매니폴드 홀이 형성되어 있다.To this end, the unit cells of the stack are provided with through-flow passages as manifolds for supplying and discharging the electrolytes of the positive and negative electrodes, respectively, and the through-flow passages are connected to the flow channel in the corresponding electrode flow frames of the positive or negative electrode electrolyte. A manifold hole is formed in the end plate, which is connected to the through-flow passage of the unit cells and supplies and discharges the electrolyte.

예를 들면, 단위 셀들의 관통 유로는 일측 엔드 플레이트의 전해액 공급 매니폴드 홀과 연결되는 공급 관통 유로와, 전극 플로우 프레임의 유로 채널을 통해 공급 관통 유로와 연결되며 다른 일측 엔드 플레이트의 전해액 배출 매니폴드 홀과 연결되는 배출 관통 유로로 구분될 수 있다.For example, the through-flow passages of the unit cells are connected to a supply through-flow passage connected to the electrolyte supply manifold hole of one end plate, a supply through-flow passage through the flow channel of the electrode flow frame, And an exhaust through-flow passage connected to the hole.

공급 관통 유로에서 한 쪽 끝단은 일측 엔드 플레이트의 전해액 공급 매니폴드 홀과 연결되며, 다른 한 쪽 끝단은 다른 일측 엔드 플레이트에 의해서 막혀 있다. 그리고 배출 관통 유로에서 한 쪽 끝단은 일측 엔드 플레이트에 의해서 막혀 있고, 다른 한 쪽 끝단은 다른 일측 엔드 플레이트의 전해액 배출 매니폴드 홀과 연결된다.One end of the supply flow path is connected to the electrolyte supply manifold hole of one end plate, and the other end is blocked by the other end plate. One end of the discharge passage is blocked by one end plate, and the other end is connected to the electrolyte discharge manifold hole of the other end plate.

이에 일측 엔드 플레이트의 전해액 공급 매니폴드 홀을 통해 주입되는 전해액은 공급 관통 유로를 따라 유동하며 전극 플로우 프레임의 유로 채널로 유입되고, 배출 관통 유로를 따라 유동하며 다른 일측 엔드 플레이트의 전해액 배출 매니폴드 홀을 통해 배출될 수 있다.The electrolyte solution injected through the electrolyte supply manifold hole of the one end plate flows along the supply flow passage, flows into the flow channel of the electrode flow frame, flows along the discharge flow passage, and flows through the electrolyte discharge manifold hole Lt; / RTI >

여기서, 공급 관통 유로를 따라 유동하는 전해액은 그 공급 관통 유로의 다른 한 쪽 끝단에서 다른 일측 엔드 플레이트에 부딪히며 전극 플로우 프레임의 유로 채널로 유입될 수 있다.Here, the electrolytic solution flowing along the supply through-flow path can be introduced into the channel channel of the electrode flow frame by striking the other end plate at the other end of the supply through-flow path.

그런데, 종래 기술에서는 공급 관통 유로의 다른 한 쪽 끝단에서 전해액이 엔드 플레이트에 부딪힘에 따라, 와류와 같은 불안정한 흐름을 야기할 수 있다. 이로 인해 종래 기술에서는 공급 관통 유로의 폐쇄 단 측에서 전해액이 해당 단위 셀로 원활하게 유입되지 못하고, 기준 유량 보다 적은 유량으로 유입될 수 있다.However, in the prior art, as the electrolyte collides against the end plate at the other end of the supply through-flow passage, unstable flow such as vortex can be caused. Therefore, in the prior art, the electrolytic solution does not flow smoothly into the unit cells at the closed end side of the supply through-flow passage, and can flow at a flow rate smaller than the reference flow rate.

따라서, 종래 기술에서는 전체 단위 셀들로 전해액이 균일하게 분포되지 못하고, 셀간 유량 편차가 발생하기 때문에, 스택의 출력 성능 및 에너지 효율이 저하될 수 있다.Therefore, in the prior art, the electrolytic solution is not uniformly distributed in all the unit cells, and the inter-cell flow rate fluctuation occurs, so that the output performance and energy efficiency of the stack can be lowered.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 단위 셀들 및 엔드 플레이트에 대한 전해액의 흐름 구조를 개선하여, 단위 셀들의 공급 유량 편차를 저감시키며, 스택의 출력 성능 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있도록 한 레독스 흐름전지 스택을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are directed to a redox flow cell stack which improves the flow structure of the electrolyte solution to the unit cells and the end plate, reduces the supply flow deviation of the unit cells, and increases the output performance and energy efficiency of the stack. .

본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택은, 전극 플로우 프레임과 멤브레인 플로우 프레임을 포함하며 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들과, 상기 단위 셀들의 최 외측에 배치되는 양측 엔드 플레이트를 포함하는 것으로서, ⅰ)상기 단위 셀들에 적층 방향을 따라 관통 형성되며, 상기 전극 플로우 프레임으로 공급유체를 공급하는 공급 관통 유로와, ⅱ)일측의 엔드 플레이트에 형성되며, 상기 공급 관통 유로의 일단과 연결되는 공급 매니폴드 홀과, ⅲ)다른 일측의 엔드 플레이트에 형성되며, 상기 공급 관통 유로의 타단과 연결되는 연결 홀과, ⅳ)상기 연결 홀에 끼워지며 상기 공급 관통 유로의 타단을 폐쇄하되, 그 공급 관통 유로의 타단과 연결되는 유로 홈을 가진 공급 소켓부재를 포함할 수 있다.The redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention includes a plurality of unit cells continuously stacked including an electrode flow frame and a membrane flow frame and both end plates disposed at the outermost sides of the unit cells A supply through-flow passage formed in the unit cells in the stacking direction to supply the supply fluid to the electrode flow frame, ii) a supply flow passage formed in one end plate, connected to one end of the supply flow passage, (Iii) a connection hole formed in the other end plate, the connection hole being connected to the other end of the supply through-flow passage; (iv) a connection hole formed in the connection hole and closing the other end of the supply through- And a supply socket member having a flow channel connected to the other end of the flow path.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택은, 상기 단위 셀들에 적층 방향을 따라 상기 공급 관통 유로와 별개로 형성되고, 상기 전극 플로우 프레임의 유로 채널을 통해 상기 공급 관통 유로와 연결되며 공급유체를 배출하는 배출 관통 유로를 포함할 수 있다.The redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention may be formed separately from the supply throughflow channels along the stacking direction in the unit cells and may be connected to the supply throughflow channel through the flow channel of the electrode flow frame. And a discharge through-flow passage for discharging the supply fluid.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 배출 관통 유로의 일단은 상기 일측 엔드 플레이트에 의해 폐쇄될 수 있다.In addition, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, one end of the discharge passage may be closed by the one end plate.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 다른 일측의 엔드 플레이트에는 상기 배출 관통 유로의 타단과 연결되는 배출 매니폴드 홀이 형성될 수 있다.Also, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the discharge manifold hole connected to the other end of the discharge passage may be formed on the other end plate.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택은, 상기 배출 매니폴드 홀에 끼워지며 상기 배출 관통 유로의 타단과 연결되는 유로 홀을 가진 배출 소켓부재를 포함할 수 있다.The redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention may include a discharge socket member fitted in the discharge manifold hole and having a flow hole connected to the other end of the discharge flow passage.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 공급 소켓부재 및 배출 소켓부재는 절연 및 내화학성을 지닌 PE, PP, PVC, PVDP 및 PTFE 중에서 선택되는 어느 하나의 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.Also, in the redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention, the supply socket member and the discharge socket member may be made of any one of plastic materials selected from PE, PP, PVC, PVDP and PTFE having insulation and chemical resistance ≪ / RTI >

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 공급 소켓부재는 상기 연결 홀의 내경 면에 대응하는 외경 면과, 상기 연결 홀을 폐쇄하는 폐쇄 면을 가지며, 상기 폐쇄 면의 반대 면에 상기 유로 홈을 형성할 수 있다.Further, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the supply socket member has an outer diameter surface corresponding to the inner diameter surface of the connection hole, and a closing surface for closing the connection hole, And the flow path groove can be formed on the opposite surface.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 공급 소켓부재는 상기 엔드 플레이트의 두께와 동등 이상의 두께로서 구비될 수 있다.In addition, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the supply socket member may be provided with a thickness equal to or more than the thickness of the end plate.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 공급 소켓부재는 상기 엔드 플레이트 두께의 100~500%에 상응하는 두께로서 구비될 수 있다.In addition, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the supply socket member may be provided with a thickness corresponding to 100 to 500% of the end plate thickness.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 유로 홈의 내경은 상기 공급 관통 유로 지름의 10~100%일 수 있다.Further, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the inner diameter of the flow path groove may be 10 to 100% of the diameter of the supply through path.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 유로 홈의 깊이는 1mm 이상일 수 있다.Further, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the depth of the flow path groove may be 1 mm or more.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 유로 홈은 상기 폐쇄 면으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상으로 이루어질 수 있다.Also, in the redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention, the flow path groove may have a taper shape whose diameter gradually decreases toward the closing surface.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 유로 홈은 1~75도로 테이퍼 경사지게 형성될 수 있다.In addition, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the flow path groove may be formed to have a taper angle of 1 to 75 degrees.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택에 있어서, 상기 공급 소켓부재에는 오-링이 설치될 수 있다.Also, in the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention, the supply socket member may be provided with an o-ring.

본 발명의 실시예들은 공급 관통 유로의 타단에서 엔드 플레이트의 폐쇄 면에 공급유체가 부딪히며 와류와 같은 공급유체의 불안정한 흐름이 발생하는 종래 기술과 달리, 공급 소켓부재의 유로 홈을 통해 공급 관통 유로 타단에서의 공급유체 흐름을 안정되게 유도할 수 있다.In the embodiments of the present invention, unlike the prior art in which the supply fluid strikes the closed surface of the end plate at the other end of the supply through passage and unstable flow of supply fluid such as vortex occurs, The flow of the supply fluid at the inlet side can be stably induced.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 공급 관통 유로의 타단 측에서 공급유체가 설정된 기준 유량으로 전극 플로우 프레임의 유로 채널에 원활하게 유입될 수 있으므로, 전체 단위 셀들의 공급 유량 편차를 저감시키며, 스택의 출력 성능 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, the supply fluid can flow smoothly into the flow channel of the electrode flow frame at the set reference flow rate at the other end side of the supply flow passage, thereby reducing the supply flow deviation of all the unit cells, Performance and energy efficiency.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택에 적용되는 공급 소켓부재를 도시한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택에 적용되는 공급 소켓부재의 변형예를 도시한 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택에 적용되는 배출 소켓부재를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is an exploded perspective view schematically illustrating a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) are views showing a supply socket member applied to a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention.
4 (a) and 4 (b) are views showing a modification of the supply socket member applied to the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention.
5 (a) and 5 (b) are views showing a discharge socket member applied to a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the operational effect of the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.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.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish the components from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다. 도면에서 레독스 흐름전지 스택(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도면에서의 레독스 흐름전지 스택(100)은 기본적인 구성을 가지며 다양한 형태로 변형될 수 있다.FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a redox flow cell stack according to an embodiment of the present invention. The structure of redox flow cell stack 100 in the drawings is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the redox flow cell stack 100 in the drawing has a basic configuration and can be modified into various forms.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택(100)은 전극 플로우 프레임(11)과 멤브레인 플로우 프레임(13)으로 이루어진 단위 셀(10)을 포함하며, 다수 매의 단위 셀들(10)이 연속적으로 배열/적층된 전기 발생 집합체로 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a redox flow cell stack 100 according to an embodiment of the present invention includes a unit cell 10 formed of an electrode flow frame 11 and a membrane flow frame 13, And the unit cells 10 of each unit may be constituted by an electricity generating assembly in which the unit cells 10 are continuously arranged / laminated.

예를 들면, 상기 단위 셀들(10)은 진동 융착 식으로 상호 융착되며 전기 발생 집합체로 구성될 수 있고, 별도의 체결수단을 통하여 가압/체결되며 전기 발생 집합체로 구성될 수 있는 바, 그 단위 셀들(10)의 최 외측에는 양측 엔드 플레이트(21, 22)가 설치된다.For example, the unit cells 10 may be mutually fused by vibration welding, may be composed of an electricity generation aggregate, may be pressurized / fastened through separate fastening means and may be composed of an electricity generating aggregate, Side end plates 21 and 22 are provided on the outermost side of the base plate 10, respectively.

상기 단위 셀들(10)은 양극 전해액 및 음극 전해액에 따라 징크-브로민 흐름전지를 포함할 수 있다. 양극 전해액 및 음극 전해액은 단위 셀들(10)에서 각각 별개로 전극 플로우 프레임(11)을 통해 순환하며, 멤브레인 플로우 프레임(13)에서 이온 교환이 이루어질 수 있다.The unit cells 10 may include a zinc-bromine flow cell according to a cathode electrolyte and a cathode electrolyte. The positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution circulate through the electrode flow frame 11 separately in the unit cells 10 and can be ion-exchanged in the membrane flow frame 13.

즉, 양극 전해액 및 음극 전해액은 전해액 저장탱크에 각각 저장된 상태로, 펌프의 압력으로 단위 셀들(10)로 공급되며 해당 전극의 전극 플로우 프레임(11)으로 순환하며 외부로 배출될 수 있다.That is, the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution are stored in the electrolyte solution storage tank, and are supplied to the unit cells 10 at the pressure of the pump, circulated to the electrode flow frame 11 of the corresponding electrode, and discharged to the outside.

이에 단위 셀들(10)에는 각각의 양극 전해액 및 음극 전해액을 해당 전극의 전극 플로우 프레임(11)으로 공급하며 배출하기 위한 각각의 유로가 별개로 형성되어 있다.In the unit cells 10, the respective flow paths for supplying and discharging the respective anode and cathode electrolytic solutions to and from the electrode flow frame 11 of the corresponding electrode are formed separately.

그러나, 본 발명의 도면에서는 설명의 편의 상, 양극 전해액 및 음극 전해액 중 하나(이하에서는 "공급유체" 라고 한다)가 단위 셀들(10)로 주입(공급)되고, 그 단위 셀들(10)을 순환하며 외부로 배출되는 예를 도시하고 있다.However, in the drawings of the present invention, one of the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution (hereinafter referred to as "supply fluid") is injected (supplied) into the unit cells 10, And is discharged to the outside.

한편, 상기 공급유체는 일측 엔드 플레이트(21)의 매니폴드를 통해 주입되며 단위 셀들(10)로 공급될 수 있고, 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 매니폴드를 통해 배출될 수 있다.The supply fluid may be injected through the manifold of one end plate 21 and may be supplied to the unit cells 10 and discharged through the manifold of the other end plate 22. [

본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택(100)은 단위 셀들(10) 및 엔드 플레이트(21, 22)에 대한 공급유체의 흐름 구조를 개선하여, 단위 셀들의 공급 유량 편차(분배 편차)를 저감시키며, 전체 스택의 출력 성능 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The redox flow cell stack 100 according to the embodiment of the present invention improves the flow structure of the supply fluid to the unit cells 10 and the end plates 21 and 22 so that the supply flow rate deviation ), And has a structure capable of increasing the output performance and energy efficiency of the entire stack.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 레독스 흐름전지 스택(100)은 기본적으로, 단위 셀들(10)에 형성되는 공급 관통 유로(30) 및 배출 관통 유로(50)를 포함하고 있다.For this, the redox flow cell stack 100 according to the embodiment of the present invention basically includes a supply passage 30 and a discharge passage 50 formed in the unit cells 10.

상기 공급 관통 유로(30)는 공급유체를 단위 셀들(10)의 전극 플로우 프레임(11)으로 공급하기 위한 것으로, 단위 셀들(10)에 적층 방향을 따라 관통되게 형성된다.The supply through-flow passage 30 is for supplying the supply fluid to the electrode flow frame 11 of the unit cells 10 and is formed to penetrate the unit cells 10 along the stacking direction.

상기 공급유체가 공급 관통 유로(30)를 따라 유동하며 전극 플로우 프레임(11)으로 분배될 수 있도록, 그 공급 관통 유로(30)는 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)과 연결된다.The supply flow passage 30 is connected to the flow channel 12 of the electrode flow frame 11 so that the supply fluid flows along the supply flow passage 30 and can be distributed to the electrode flow frame 11.

이와 같은 공급 관통 유로(30)로 공급유체를 공급하기 위해 상기한 바와 같은 일측 엔드 플레이트(21)는 그 공급 관통 유로(30)의 일단(공급유체 주입단)과 연결되는 공급 매니폴드 홀(23)을 형성하고 있다.One end plate 21 as described above is provided with a supply manifold hole 23 connected to one end (supply fluid inlet end) of the supply through-flow passage 30 for supplying the supply fluid to the supply through- ).

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 공급 관통 유로(30)의 타단에 대응하는 다른 일측 엔드 플레이트(22)에는 그 공급 관통 유로(30)의 타단과 연결되는 연결 홀(25)이 형성된다. 예를 들면, 상기 연결 홀(25)은 공급 관통 유로(30)의 단면 직경 보다 상대적으로 큰 직경의 홀로 형성될 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the other end plate 22 corresponding to the other end of the supply through-flow passage 30 is formed with a connection hole 25 connected to the other end of the supply through-flow passage 30. For example, the connection hole 25 may be formed with a hole having a diameter that is relatively larger than the cross-sectional diameter of the supply through-flow passage 30.

여기서, 상기 공급 관통 유로(30)의 단면 형상을 소정 직경의 원형으로 설명하고 있으나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않고, 공급 관통 유로(30)의 단면 형상이 타원형 및 다각형 등의 다양한 형상일 수 있으며, 상기 연결 홀(25) 또한 공급 관통 유로(30)의 단면 형상에 대응하는 형상일 수 있다.Although the cross-sectional shape of the supply through-flow passage 30 is described as a circle having a predetermined diameter, the present invention is not necessarily limited to this, and the cross-sectional shape of the supply through-flow passage 30 may be various shapes such as an ellipse and a polygon And the connection hole 25 may also have a shape corresponding to the cross-sectional shape of the supply through-flow passage 30.

그리고, 본 발명의 실시예에서 상기 연결 홀(25)에는 공급 관통 유로(30)의 타단을 폐쇄하는 공급 소켓부재(70)가 설치된다. 상기 공급 소켓부재(70)는 연결 홀(25)에 대응하는 형상으로서 그 연결 홀(25)에 끼워지며 고정될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the connection hole 25 is provided with a supply socket member 70 for closing the other end of the supply through-flow passage 30. The supply socket member 70 has a shape corresponding to the connection hole 25 and can be fitted and fixed in the connection hole 25 thereof.

상기 공급 소켓부재(70)는 절연성 및 공급유체와 반응하지 않는 내화학성을 지닌 플라스틱 계열의 소재로 이루어지는 바, 예를 들면 PE, PP, PVC, PVDP 및 PTFE 중에서 선택되는 어느 하나의 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.The supply socket member 70 is made of a plastic material having an insulating property and a chemical resistance that does not react with a supply fluid. For example, the supply socket member 70 is made of any one of plastic materials selected from PE, PP, PVC, PVDP and PTFE .

더 나아가, 본 발명의 실시예에서 상기 공급 소켓부재(70)는 공급 관통 유로(30)의 타단과 연결되는 소정 직경 및 깊이의 유로 홈(71)을 형성하고 있다. 이러한 공급 소켓부재(70)는 도 3에서와 같이, 연결 홀(25)의 내경 면에 대응하는 외경 면(73)과, 연결 홀(25)을 폐쇄하는 폐쇄 면(75)을 형성하고 있다. 그리고 상기 폐쇄 면(75)의 반대 면(77) 즉, 공급 관통 유로(30)의 타단과 마주하는 면에는 본 발명의 실시예에 의한 유로 홈(71)을 형성하고 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the supply socket member 70 forms a flow path groove 71 having a predetermined diameter and depth, which is connected to the other end of the supply through-flow passage 30. 3, the supply socket member 70 has an outer diameter surface 73 corresponding to the inner diameter surface of the connection hole 25 and a closing surface 75 for closing the connection hole 25. The flow path groove 71 according to the embodiment of the present invention is formed on the opposite surface 77 of the closing surface 75, that is, the surface facing the other end of the supply through flow path 30.

상기 유로 홈(71)은, 공급유체가 공급 관통 유로(30)의 타단에서 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 폐쇄 면에 직접적으로 부딪히는 종래 기술과 달리, 그 공급유체의 흐름을 홈의 깊이 만큼 연장하기 위한 것이다.Unlike the prior art in which the supply fluid directly hits the closed surface of the other end plate 22 at the other end of the supply through-flow passage 30, the flow grooves 71 extend the flow of the supply fluid by the depth of the groove .

즉, 본 발명의 실시예에 의한 상기 공급 소켓부재(70)는, 공급 관통 유로(30)의 타단과 맞닿는 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 폐쇄 면에 공급유체가 부딪히는 종래 기술과 달리, 유로 홈(71)의 설정된 영역으로 공급유체의 흐름을 연장할 수 있다.That is, unlike the prior art in which the supply fluid strikes the closed surface of the other end plate 22, which is in contact with the other end of the supply through passage 30, in the supply socket member 70 according to the embodiment of the present invention, It is possible to extend the flow of the supply fluid to the predetermined region of the supply pipe 71.

이와 같은 공급 소켓부재(70)를 더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 공급 소켓부재(70)는 연결 홀(25)에 대응하는 크기로서 구비된다. 여기서 상기 공급 소켓부재(70)의 외경은 연결 홀(25)에 삽입 및 고정될 수 있는 크기이다. 그리고 상기 유로 홈(71)의 내경은 공급 관통 유로(30)의 단면 지름과 같은 크기일 수 있고, 그 단면 지름 보다 작거나 큰 크기일 수 있다.The supply socket member 70 according to the embodiment of the present invention is provided with a size corresponding to the connection hole 25. Here, the outer diameter of the supply socket member 70 is such that it can be inserted and fixed in the connection hole 25. The inner diameter of the flow path groove 71 may be the same as the cross-sectional diameter of the feed through flow path 30, and may be smaller or larger than the cross-sectional diameter of the feed through-flow path 30.

예를 들면, 상기 유로 홈(71)의 내경은 공급 관통 유로(30) 단면 지름의 10~100%일 수 있고, 그 유로 홈(71)의 깊이(공급유체의 연장길이)는 1mm 이상일 수 있다.For example, the inner diameter of the flow path groove 71 may be 10 to 100% of the diameter of the feed through flow path 30, and the depth of the flow path groove 71 (extension length of the supply fluid) may be 1 mm or more .

그리고, 상기 공급 소켓부재(70)의 두께는 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 두께와 동일하거나 클 수도 있는데, 유로 홈(71)의 깊이나 스택의 구조에 따라 다양하게 변형될 수 있다.The thickness of the supply socket member 70 may be equal to or greater than the thickness of the other end plate 22, and may be variously changed depending on the depth of the flow path groove 71 or the structure of the stack.

예를 들어, 상기 공급 소켓부재(70)는 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 두께와 동등 이상의 두께로서 구비되는 바, 그 엔드 플레이트(22) 두께의 100~500%에 상응하는 두께로서 구비될 수 있다.For example, the supply socket member 70 may be provided with a thickness equal to or greater than the thickness of the other end plate 22, and may be provided with a thickness corresponding to 100 to 500% of the thickness of the end plate 22 have.

또한, 본 발명의 실시예에서 상기 공급 소켓부재(70)에는 공급유체의 누설을 방지하기 위한 오-링(80)이 설치된다. 상기 오-링(80)은 공급 소켓부재(70)에서 이미 언급한 바 있는 폐쇄 면(75)의 반대 면(77)에 설치된다. 이러한 오-링(80)은 공급 관통 유로(30)의 타단과 상기 반대 면(77) 사이로 공급유체가 누설되는 것을 방지할 수 있는 시일 링으로서 구비된다.In addition, in the embodiment of the present invention, the supply socket member 70 is provided with an o-ring 80 for preventing leakage of the supply fluid. The o-ring 80 is mounted on the opposite surface 77 of the closure surface 75 already mentioned in the supply socket member 70. The o-ring 80 is provided as a seal ring that can prevent the supply fluid from leaking between the other end of the supply through-flow passage 30 and the opposite surface 77.

여기서, 상기 오-링(80)은 고무 소재로 이루어지며, 공급 소켓부재(70)의 반대 면(77)에서 그 공급 소켓부재(70)의 외경 면(73)과 유로 홈(71)의 내경 면 사이의 영역 설치되는 바, 그 영역에 형성된 반원형의 링홈(79)에 끼워진다.The o-ring 80 is made of a rubber material and has an outer diameter 73 of the supply socket member 70 and an inner diameter of the flow path groove 71 of the supply socket member 70 on the opposite surface 77 of the supply socket member 70, And is fitted in a semicircular ring groove 79 formed in the area.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택에 적용되는 공급 소켓부재의 변형예를 도시한 도면이다.4 (a) and 4 (b) are views showing a modification of the supply socket member applied to the redox flow cell stack according to the embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 공급 소켓부재(70)의 변형 예는 반대 면(77)에서 폐쇄 면으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상의 유로 홈(71)을 구성할 수 있다.4, a modified example of the supply socket member 70 according to the embodiment of the present invention includes a tapered channel groove 71 whose diameter gradually decreases from the opposite surface 77 to the closed surface .

예를 들면, 상기 유로 홈(71)은 공급 소켓부재(70)의 반대 면(77)에서 폐쇄 면으로 갈수록 직경이 점차 작아지며, 1~75도로 테이퍼 경사진 내경 면을 형성할 수 있다.For example, the flow path groove 71 gradually decreases in diameter toward the closed surface from the opposite surface 77 of the supply socket member 70, and an inner diameter surface tapered at 1 to 75 degrees can be formed.

이와 같이 상기 유로 홈(71)을 테이퍼 형상으로 구성한 이유는 공급유체가 공급 관통 유로(30)의 타단에서 유로 홈(71)의 영역으로 유입되며 공급유체의 흐름이 연장되는 때, 그 공급유체가 유로 홈(71)의 영역에서 용이하게 빠져나오며 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)로 원활하게 유입되도록 하기 위함이다.The reason why the flow grooves 71 are formed in a tapered shape is that when the supply fluid flows into the region of the flow grooves 71 from the other end of the supply flow passage 30 and the flow of the supply fluid is extended, So that it can easily flow out from the region of the flow path groove 71 and flow smoothly into the flow path channel 12 of the electrode flow frame 11. [

한편 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 배출 관통 유로(50)는 단위 셀들(10)의 공급 관통 유로(30)를 따라 유동하며 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)로 공급된 공급유체를 단위 셀들(10)의 외부로 배출하기 위한 것이다.1 and 2, the discharge passage 50 according to the embodiment of the present invention flows along the supply flow passage 30 of the unit cells 10 and flows through the flow channel of the electrode flow frame 11 (12) to the outside of the unit cells (10).

상기 배출 관통 유로(50)는 단위 셀들(10)에서 공급 관통 유로(30)와 별개로 형성되는 바, 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)을 통해 공급 관통 유로(30)와 연결된다.The discharge flow passage 50 is formed separately from the supply flow passage 30 in the unit cells 10 and is connected to the supply flow passage 30 through the flow channel 12 of the electrode flow frame 11 .

여기서, 상기 배출 관통 유로(50)의 일단은 일측 엔드 플레이트(21)에 의해 폐쇄된다. 그리고 상기와 같이 배출 관통 유로(50)로부터 공급유체를 배출하기 위해 다른 일측 엔드 플레이트(22)는 배출 관통 통로(50)의 타단(공급유체 배출단)과 연결되는 배출 매니폴드 홀(29)을 형성하고 있다.Here, one end of the discharge through-flow passage (50) is closed by one end plate (21). In order to discharge the supply fluid from the discharge passage 50 as described above, the other end plate 22 has a discharge manifold hole 29 connected to the other end (supply fluid discharge end) of the discharge passage 50 .

본 발명의 실시예에서, 상기 배출 매니폴드 홀(29)에는 배출 소켓부재(90)가 끼워지며 설치되는데, 도 5에서와 같이 배출 소켓부재(90)에는 공급유체를 배출하기 위해 배출 관통 유로(50)의 타단과 연결되는 유로 홀(91)을 형성하고 있다.In the embodiment of the present invention, a discharge socket member 90 is fitted and installed in the discharge manifold hole 29. As shown in FIG. 5, the discharge socket member 90 is provided with a discharge through- 50 formed at the other end thereof.

더 나아가, 상기 배출 소켓부재(90)에는 배출 관통 유로(50)의 타단과 그 배출 소켓부재(90) 사이로 공급유체가 누설되는 것을 방지할 수 있는 오-링(80)이 설치될 수도 있다.Furthermore, the discharge socket member 90 may be provided with an o-ring 80 which can prevent the supply fluid from leaking between the other end of the discharge through-flow passage 50 and the discharge socket member 90.

이러한 배출 소켓부재(90)는 절연성 및 공급유체와 반응하지 않는 내화학성을 지닌 플라스틱 계열의 소재로 이루어지는 바, 예를 들면 PE, PP, PVC, PVDP 및 PTFE 중에서 선택되는 어느 하나의 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.The discharge socket member 90 is made of a plastic material having insulation and chemical resistance that does not react with the supply fluid. For example, the discharge socket member 90 is made of any one of plastic materials selected from PE, PP, PVC, PVDP and PTFE .

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the redox flow cell stack 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

우선, 본 발명의 실시예에서는 저장탱크(도면에 도시되지 않음)에 저장된 공급유체(양극 전해액 또는 음극 전해액)를 펌프의 압력으로서 일측 엔드 플레이트(21)의 공급 매니폴드 홀(23)에 주입한다.First, in the embodiment of the present invention, the supply fluid (the anode electrolyte or the cathode electrolyte) stored in the storage tank (not shown) is injected into the supply manifold hole 23 of the one end plate 21 as the pressure of the pump .

그러면, 상기 공급유체는 일측 엔드 플레이트(21)의 공급 매니폴드 홀(23)을 통해 단위 셀들(10)의 공급 관통 유로(30)를 따라 유동하며, 전극 플로우 플레임(11)의 유로 채널(12)로 유입되고, 멤브레인 플로우 프레임(13)에서 이온 교환이 이루어진다.The supply fluid then flows along the supply flow passage 30 of the unit cells 10 through the supply manifold hole 23 of the one end plate 21 and flows through the flow channel 12 of the electrode flow frame 11 ), And ion exchange is performed in the membrane flow frame 13.

여기서, 상기 공급 관통 유로(30)의 공급유체 유입단 반대쪽의 타단은 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 연결 홀(25)에 끼워진 공급 소켓부재(70)에 의해 막혀 있기 때문에, 공급유체는 공급 관통 유로(30)에서 전극 플로우 플레임(11)의 유로 채널(12)로 유입될 수 있다.Since the other end of the supply through-flow passage 30 opposite to the supply fluid inflow end is clogged by the supply socket member 70 fitted in the connection hole 25 of the other end plate 22, Can flow into the flow channel 12 of the electrode flow flame 11 from the flow channel 30.

그리고 나서, 상기와 같이 전극 플로우 플레임(11)의 유로 채널(12)을 순환하는 공급유체는 단위 셀들(10)의 배출 관통 통로(50)를 따라 유동하며, 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 배출 매니폴드 홀(29)을 통해 배출된다. 이 때, 상기 공급유체는 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 배출 매니폴드 홀(29)에 설치된 배출 소켓부재(90)의 유로 홀(91)을 통해 배출될 수 있다.The supply fluid circulating through the flow channel 12 of the electrode flow frame 11 flows along the discharge passage 50 of the unit cells 10 as described above, And is discharged through the manifold hole 29. At this time, the supply fluid may be discharged through the flow passage hole 91 of the discharge socket member 90 provided in the discharge manifold hole 29 of the other end plate 22.

한편, 상기에서와 같이 공급유체가 단위 셀들(10)의 공급 관통 유로(30)로 유동하는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 공급 소켓부재(70)에 유로 홈(71)을 형성하고 있기 때문에, 공급 관통 유로(30)의 타단에서 유로 홈(71)의 설정된 영역으로 공급유체의 흐름을 연장할 수 있다.Meanwhile, in the process of supplying the supply fluid to the supply through-flow passage 30 of the unit cells 10 as described above, since the flow groove 71 is formed in the supply socket member 70 in the embodiment of the present invention , The flow of the supply fluid can be extended from the other end of the supply through passage 30 to the predetermined region of the flow passage groove 71.

이에 본 발명의 실시예에서는, 공급 관통 유로(30)의 타단과 맞닿는 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 폐쇄 면에 공급유체가 부딪히는 종래 기술과 달리, 공급유체가 공급 관통 유로(30)의 타단에서 유로 홈(71)의 흐름 연장 영역으로 유입되고 그 유로 홈(71)으로부터 빠져나오며, 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)로 원활하게 유입될 수 있다.Therefore, unlike the prior art in which the supply fluid hits the closed surface of the other end plate 22 which is in contact with the other end of the supply through-flow passage 30, the supply fluid flows from the other end of the supply through- Flows into the flow extending region of the flow path groove 71 and exits from the flow path groove 71 and can flow smoothly into the flow path channel 12 of the electrode flow frame 11. [

따라서, 본 발명의 실시예에서는 공급 관통 유로(30)의 타단에서 다른 일측 엔드 플레이트(22)의 폐쇄 면에 공급유체가 부딪히며 와류와 같은 공급유체의 불안정한 흐름이 발생하는 종래 기술과 달리, 공급 소켓부재(70)의 유로 홈(71)을 통해 공급 관통 유로(30) 타단에서의 공급유체 흐름을 안정되게 유도할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, unlike the prior art in which the supply fluid strikes the closed surface of the other end plate 22 at the other end of the supply through passage 30 and unstable flow of the supply fluid such as vortex occurs, The flow of the supply fluid at the other end of the supply through-flow passage 30 can be steadily guided through the flow path groove 71 of the member 70.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 공급 관통 유로(30)의 타단 측에서 공급유체가 설정된 기준 유량으로 전극 플로우 프레임(11)의 유로 채널(12)에 원활하게 유입될 수 있으므로, 전체 단위 셀들(10)의 공급 유량 편차를 저감시키며, 스택의 출력 성능 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.As a result, in the embodiment of the present invention, the supply fluid can smoothly flow into the flow channel 12 of the electrode flow frame 11 at a predetermined reference flow rate at the other end side of the supply flow passage 30, ), And the output performance and energy efficiency of the stack can be increased.

즉, 본 발명의 실시예에서는 전체 단위 셀들(10)에 공급유체가 균일하게 분포되면서 전체 단위 셀들(10)로 유입되는 공급유체의 분배 편차를 저감시키며, 스택의 출력 및 에너지 효율을 극대화시킬 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the supply fluid is uniformly distributed in all the unit cells 10, thereby reducing the distribution deviation of the supply fluid flowing into all the unit cells 10 and maximizing the output and energy efficiency of the stack have.

실험예Experimental Example

이하에서는 유로 홈(71)을 가진 공급 소켓부재(70)를 적용한 실시예의 스택과, 공급 소켓부재(70)를 적용하지 않은 비교예의 스택을 각각 60개의 셀들로 제작하고, 동일한 전해액을 사용하여 각 스택의 충방전 효율을 실험하였다.Hereinafter, the stack of the embodiment to which the supply socket member 70 having the flow path groove 71 is applied and the stack of the comparative example to which the supply socket member 70 is not applied are respectively fabricated into 60 cells, The charge / discharge efficiency of the stack was tested.

본 실험에서는 충전 시간과 방전 시간을 동일하게 유지하였으며, 스택의 충방전 효율에 영향을 주는 다른 인자인 전류량을 일정하게 유지한 상태로 실험을 실시하였다.In this experiment, the charge time and the discharge time were kept the same, and the experiment was carried out with the constant amount of current, which is another factor affecting the charge / discharge efficiency of the stack.

실험에서의 충전 조건은 20A에서 충전 4시간, 방전 조건은 17A에서 3시간 30분으로 충전 시간과 방전 시간은 동일하게 진행하였으며, 전해액의 유속, 밸브의 운전 조건 및 온도 유지 등 스택의 충반전 효율에 영향을 줄 수 있는 외적인 요소는 동일한 조건에서 수행하였다.In the experiment, the charging time and discharging time were the same for 20 hours and 20 hours, respectively, and the discharge time was 3 hours and 30 minutes at 17 hours. The charge and inversion times were the same. The external factors that could affect the performance were the same.

실시예와 비교예의 스택 충방전 효율The stacking and discharging efficiencies of the examples and comparative examples 구분division 전류효율(%)Current efficiency (%) 전압효율(%)Voltage efficiency (%) 에너지 효율(%)Energy efficiency (%) 실시예Example 81.581.5 86.086.0 70.170.1 비교예Comparative Example 81.581.5 84.484.4 68.768.7

상기와 같은 조건으로 실시예의 스택과 비교예의 스택에 대한 충방전 효율을 실험해 본 결과, [표 1]에서와 같이 충전 시간 및 전류 조건이 동일하므로, 각 스택의 전류 효율은 동일하게 측정되었다.The charge / discharge efficiency of the stack of the embodiment and the stack of the comparative example was tested under the above conditions. As a result, the current efficiency of each stack was measured in the same manner as in the case of [Table 1].

그러나, 전압 효율은 실시예의 스택이 비교예의 스택보다 약 1.6% 높은 것으로 나타났으며, 에너지 효율은 실시예의 스택이 비교예의 스택보다 약 1.4% 높은 것으로 나타났다.However, the voltage efficiency was found to be about 1.6% higher for the stack of the example compared to the stack of the comparative example, and the energy efficiency was about 1.4% higher for the stack of the example than the stack of the comparative example.

여기서, 비교예에 따른 2개의 스택을 동시에 운영했을 때 68.6% 및 68.7%의 3cycle 평균 효율을 나타냈다. 또한 운전 종료 후 2개의 스택 중 하나의 스택에만 본 실시예를 적용하여 이들 스택을 3cycle로 운영한 후 에너지 효율을 측정한 결과, 비교예에 따른 하나의 스택에서는 이전 결과와 유사한 성능을 보였으며, 실시예에 따른 하나의 스택에서는 상기한 바와 같은 에너지 효율의 변화를 관찰 할 수 있었다.Here, when two stacks according to the comparative example were operated at the same time, the three cycle average efficiency was 68.6% and 68.7%, respectively. Also, after the operation is completed, the embodiment is applied to only one stack of two stacks, and these stacks are operated in three cycles, and energy efficiency is measured. As a result, the performance of one stack according to the comparative example is similar to the previous result, The change in energy efficiency as described above can be observed in one stack according to the embodiment.

그리고, 실시예의 경우는 전압 효율의 변화를 나타내고 있는 도 6에서와 같이 비교예와 달리, 전해액이 개별 단위 셀로 원활하게 유입됨에 따라, 단위 셀들 및 전극의 사용률이 높아지게 되어 저항이 감소함으로써 전압 효율이 비교예 보다 상승하게 됨을 알 수 있었다.6, which is a variation of the voltage efficiency, unlike the comparative example, as the electrolyte flows smoothly into the individual unit cells, the utilization ratio of the unit cells and the electrodes becomes higher, Which is higher than that of the comparative example.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.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, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

10... 단위 셀 11... 전극 플로우 프레임
12... 유로 채널 13... 멤브레인 플로우 프레임
21, 22... 엔드 플레이트 23... 공급 매니폴드 홀
25... 연결 홀 29... 배출 매니폴드 홀
30... 공급 관통 유로 50... 배출 관통 유로
70... 공급 소켓부재 71... 유로 홈
73... 외경 면 75... 폐쇄 면
77... 반대 면 79... 링홈
80... 오-링 90... 배출 소켓부재
91... 유로 홀
10 ... unit cell 11 ... electrode flow frame
12 ... Euro channel 13 ... Membrane flow frame
21, 22 ... end plate 23 ... supply manifold hole
25 ... connection hole 29 ... exhaust manifold hole
30 ... supply through flow passage 50 ... discharge through flow passage
70 ... supply socket member 71 ... flow groove
73 ... outer diameter surface 75 ... closed surface
77 ... opposite face 79 ... ring groove
80 ... O-ring 90 ... exhaust socket member
91 ... Euro hole

Claims (11)

전극 플로우 프레임과 멤브레인 플로우 프레임을 포함하며 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들과, 상기 단위 셀들의 최 외측에 배치되는 양측 엔드 플레이트를 포함하는 레독스 흐름전지 스택으로서,
상기 단위 셀들에 적층 방향을 따라 관통 형성되며, 상기 전극 플로우 프레임으로 공급유체를 공급하는 공급 관통 유로;
일측의 엔드 플레이트에 형성되며, 상기 공급 관통 유로의 일단과 연결되는 공급 매니폴드 홀;
다른 일측의 엔드 플레이트에 형성되며, 상기 공급 관통 유로의 타단과 연결되는 연결 홀; 및
상기 연결 홀에 끼워지며 상기 공급 관통 유로의 타단을 폐쇄하되, 그 공급 관통 유로의 타단과 연결되는 유로 홈을 가진 공급 소켓부재;
를 포함하는 레독스 흐름전지 스택.
A redox flow cell stack including a plurality of unit cells continuously stacked including an electrode flow frame and a membrane flow frame, and both end plates disposed outermost of the unit cells,
A supply through-flow passage formed in the unit cells along the stacking direction and supplying the supply fluid to the electrode flow frame;
A supply manifold hole formed on one end plate and connected to one end of the supply through-flow passage;
A connection hole formed in the other end plate and connected to the other end of the supply through-flow path; And
A supply socket member fitted in the connection hole and closing the other end of the supply flow path, the supply socket member having a flow path groove connected to the other end of the supply flow path;
A redox flow cell stack.
제1 항에 있어서,
상기 단위 셀들에 적층 방향을 따라 상기 공급 관통 유로와 별개로 형성되고, 상기 전극 플로우 프레임의 유로 채널을 통해 상기 공급 관통 유로와 연결되며 공급유체를 배출하는 배출 관통 유로를 포함하며,
상기 배출 관통 유로의 일단은 상기 일측 엔드 플레이트에 의해 폐쇄되며, 상기 다른 일측의 엔드 플레이트에는 상기 배출 관통 유로의 타단과 연결되는 배출 매니폴드 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method according to claim 1,
And a discharge through flow path formed separately from the supply flow path along the stacking direction in the unit cells and connected to the supply flow path through the flow channel of the electrode flow frame and discharging the supply fluid,
Wherein one end of the discharge passage is closed by the one end plate and an end manifold hole is formed in the end plate of the other end to be connected to the other end of the discharge passage.
제2 항에 있어서,
상기 배출 매니폴드 홀에 끼워지며 상기 배출 관통 유로의 타단과 연결되는 유로 홀을 가진 배출 소켓부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
3. The method of claim 2,
And a discharge socket member fitted in the discharge manifold hole and having a flow hole connected to the other end of the discharge through-flow passage.
제3 항에 있어서,
상기 공급 소켓부재 및 배출 소켓부재는,
절연 및 내화학성을 지닌 PE, PP, PVC, PVDP 및 PTFE 중에서 선택되는 어느 하나의 플라스틱 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method of claim 3,
Wherein the supply socket member and the discharge socket member are made of a metal,
Characterized in that it is made of any one plastic material selected from PE, PP, PVC, PVDP and PTFE having insulation and chemical resistance.
제1 항에 있어서,
상기 공급 소켓부재는,
상기 연결 홀의 내경 면에 대응하는 외경 면과, 상기 연결 홀을 폐쇄하는 폐쇄 면을 가지며, 상기 폐쇄 면의 반대 면에 상기 유로 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the supply socket member comprises:
An outer diameter surface corresponding to an inner diameter surface of the connection hole, and a closing surface for closing the connection hole, and the flow path groove is formed on the opposite surface of the closing surface.
제1 항에 있어서,
상기 공급 소켓부재는,
상기 엔드 플레이트의 두께와 동등 이상의 두께로서 구비되되, 상기 엔드 플레이트 두께의 100~500%에 상응하는 두께로서 구비되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the supply socket member comprises:
Wherein the thickness of the end plate is equal to or greater than the thickness of the end plate, and the thickness of the end plate is 100 to 500% of the thickness of the end plate.
제1 항에 있어서,
상기 유로 홈의 내경은 상기 공급 관통 유로 지름의 10~100%인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the inner diameter of the flow channel is 10 to 100% of the diameter of the supply through-flow passage.
제7 항에 있어서,
상기 유로 홈의 깊이는 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
8. The method of claim 7,
Wherein the depth of the flow path groove is 1 mm or more.
제5 항에 있어서,
상기 유로 홈은 상기 폐쇄 면으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
6. The method of claim 5,
Wherein the flow path groove has a tapered shape whose diameter gradually decreases toward the closed surface.
제9 항에 있어서,
상기 유로 홈은 1~75도로 테이퍼 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
10. The method of claim 9,
Wherein the flow channel is formed to have a taper slope of 1 to 75 degrees.
제1 항에 있어서,
상기 공급 소켓부재에는 오-링이 설치되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 레독스 흐름전지 스택.
The method according to claim 1,
Characterized in that the supply socket member is provided with an o-ring.
KR1020150134725A 2015-09-23 2015-09-23 Zinc-bromine flow battery stack KR101688975B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150134725A KR101688975B1 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Zinc-bromine flow battery stack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150134725A KR101688975B1 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Zinc-bromine flow battery stack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101688975B1 true KR101688975B1 (en) 2016-12-22

Family

ID=57723534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150134725A KR101688975B1 (en) 2015-09-23 2015-09-23 Zinc-bromine flow battery stack

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101688975B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190076322A (en) * 2017-12-22 2019-07-02 스탠다드에너지(주) Redox flow battery
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228617A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Double-sided terminal board for redox flow battery cell stack
JP2008021595A (en) * 2006-07-14 2008-01-31 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid-oxide fuel cell module
KR101291752B1 (en) * 2012-09-11 2013-07-31 한국에너지기술연구원 Combined complex electrode cell with inner seal and redox flow battery comprising thereof
KR20140095283A (en) * 2013-01-24 2014-08-01 호서대학교 산학협력단 Inner plate for flow battery and flow battery having the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228617A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Double-sided terminal board for redox flow battery cell stack
JP2008021595A (en) * 2006-07-14 2008-01-31 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid-oxide fuel cell module
KR101291752B1 (en) * 2012-09-11 2013-07-31 한국에너지기술연구원 Combined complex electrode cell with inner seal and redox flow battery comprising thereof
KR20140095283A (en) * 2013-01-24 2014-08-01 호서대학교 산학협력단 Inner plate for flow battery and flow battery having the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
KR20190076322A (en) * 2017-12-22 2019-07-02 스탠다드에너지(주) Redox flow battery
KR102126343B1 (en) 2017-12-22 2020-06-24 스탠다드에너지(주) Redox flow battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104795574B (en) Metal double polar plates, the fuel cell of fuel cell
CN101335358B (en) Fuel cell
US10141583B2 (en) Bipolar plate and fuel cell comprising a bipolar plate of this type
KR101357822B1 (en) Redox flow battery
KR101335544B1 (en) Redox flow battery
US9153832B2 (en) Electrochemical cell stack having a protective flow channel
CN107634241B (en) Flow frame for flow battery
CN112331880B (en) Dead end plate of fuel cell and fuel cell
KR101555651B1 (en) Redox flow battery with gasket
KR101402948B1 (en) Redox flow battery
AU2016291242A1 (en) Redox flow battery
KR20170127848A (en) The Redox flow battery including inner cover
JP2013080613A (en) Cell frame, cell stack, and redox flow cell
KR101688975B1 (en) Zinc-bromine flow battery stack
CN210576229U (en) Flow battery stack and heat insulation plate thereof
CN103094600A (en) Flow half-cell and flow cell stack with same
CN107845823B (en) Electrode frame structure of flow battery pile
CN209929408U (en) Metal plate fuel cell single cell structure with long service life and reliability and electric pile
JP2019532475A (en) Redox flow battery including a system for reducing bypass current
KR101570700B1 (en) Manifold and Redox Flow Battery Including the Same
KR20200037128A (en) Multi-point electrolyte flow field embodiments for vanadium redox flow batteries
KR101760078B1 (en) Redox flow battery
CN110970636B (en) Application of cathode electrode frame in zinc-bromine single flow battery
WO2008101277A1 (en) A bipolar plate for an air breathing fuel cell stack
KR20170034995A (en) Flow flame and redox flow secondary battery having the same

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: 20191203

Year of fee payment: 4