KR101721196B1 - 레독스 흐름 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 전극판에 밀착되는 스페이서의 면적을 최소화 하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 이온을 통과시키는 멤브레인, 상기 멤브레인의 양측에 내부 용적을 형성하여 배치되는 전극판, 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이의 상기 내부 용적에 설치되는 스페이서, 및 상기 멤브레인과 상기 전극판을 각각 수용하여 적층 방향으로 서로 접착되어 상기 내부 용적을 설정하며, 상기 내부 용적으로 전해액을 공급하는 유로 채널을 구비하는 흐름 프레임을 포함하고, 상기 스페이서는 제1방향으로 신장되고 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 이격되는 제1부재와, 상기 제2방향으로 신장되고 상기 제1방향으로 이격되어 상기 제1부재에 교차하는 제2부재로 형성되어 상기 멤브레인을 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 상기 제1부재와 상기 제2부재의 교차점에서 일측으로 돌출되어 상기 전극판을 지지하는 돌출부를 포함한다.

Description

레독스 흐름 전지 {REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 멤브레인과 전극판 사이에 스페이서를 삽입하여 형성되는 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
알려진 바에 따르면, 레독스 흐름 전지는 바이폴라 전극판(bipolar electrode)과 멤브레인(membrane)을 반복적으로 적층하여 스택을 형성함으로써 고출력 대용량화를 구현할 수 있도록 구성된다.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 일 측면은 유로 채널로 흐르는 전해액 및 셀 내 반응 시, 생성되는 중혼합 브로민(heavy complexing Bromine)의 흐름을 제어하고 최적화하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 측면은 전극판에 밀착되는 스페이서의 면적을 최소화 하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 이온을 통과시키는 멤브레인, 상기 멤브레인의 양측에 내부 용적을 형성하여 배치되는 전극판, 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이의 상기 내부 용적에 설치되는 스페이서, 및 상기 멤브레인과 상기 전극판을 각각 수용하여 적층 방향으로 서로 접착되어 상기 내부 용적을 설정하며, 상기 내부 용적으로 전해액을 공급하는 유로 채널을 구비하는 흐름 프레임을 포함하고, 상기 스페이서는 제1방향으로 신장되고 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 이격되는 제1부재와, 상기 제2방향으로 신장되고 상기 제1방향으로 이격되어 상기 제1부재에 교차하는 제2부재로 형성되어 상기 멤브레인을 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 상기 제1부재와 상기 제2부재의 교차점에서 일측으로 돌출되어 상기 전극판을 지지하는 돌출부를 포함한다.
상기 멤브레인과 상기 전극판은 사각판상으로 형성되고, 상기 제1부재와 상기 제2부재는 상기 멤브레인과 상기 전극판의 대각선 방향으로 형성될 수 있다.
상기 유로 채널은 상기 제1부재와 상기 제2부재의 하방에서 전해액을 유입하고 상기 내부 용적을 경유하여, 상기 제1부재와 상기 제2부재의 상방으로 전해액을 유출하도록 상기 내부 용적에 연결되는 상기 흐름 프레임의 하방과 상방에 형성될 수 있다.
상기 돌출부는 반구 형상, 사각뿔 형상 및 삼각뿔 형상 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 불소계 고분자수지 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 스페이서의 두께는 0.66~1mm일 수 있다. 상기 스페이서에서 상기 돌출부의 두께는 0.05~0.40mm일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 용적에 설치되는 스페이서의 지지부로 멤브레인을 지지하고 돌출부로 전극판을 지지하므로 유로 채널로 흐르는 전해액 및 중혼합 브로민(heavy complexing Bromine)의 흐름을 최적으로 제어할 수 있다. 즉 스페이서는, 셀 내 반응 시, 생성되는 중혼합 브로민과 전해액의 혼합을 향상시킬 수 있다.
스페이서의 돌출부가 전극판에 밀착되므로 스페이서와 전극판의 밀착 면적이 최소화된다. 이로 인하여, 전극판의 반응 면적이 향상될 수 있다.
스페이서의 지지부가 제1, 제2부재를 대각선 방향으로 교차 형성하여 멤브레인을 지지하므로 내부 용적에서 멤브레인의 너울이 방지될 수 있다. 따라서 유로 채널로 흐르는 전해액 및 중혼합 브로민의 흐름이 최적으로 제어되고, 중혼합 브로민에 의한 유로 채널의 막힘이 방지될 수 있다.
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 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제1 실시예에 따른 스페이서의 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제2 실시예에 따른 스페이서의 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 스페이서의 부분 사시도이다.
도 10은 도 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제3 실시예에 따른 스페이서의 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 스페이서의 부분 사시도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
좌측 단위 셀(C1)의 하방에 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.
또한, 우측 단위 셀(C2)의 상방에 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.
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.
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.
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.
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.
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 흐름 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.
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.
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(IV1, IV2)을 설정하며, 내부 용적(IV1, IV2)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.
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.
제1 유로 채널(CH1)은 전해액 유입구(H21), 내부 용적(IV1) 및 전해액 유출구(H22)를 연결하여, 제1 펌프(P1)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 설정되는 내부 용적(IV1)으로 캐소드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 4 참조).
제2 유로 채널(CH2)은 전해액 유입구(H31), 내부 용적(IV2) 및 전해액 유출구(H32)를 연결하여, 제2 펌프(P2)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 설정되는 내부 용적(IV2)으로 애노드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 5 참조).
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.
충전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서,
2Br- → 2Br＋2e- (식 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.
충전시, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서,
Zn2 ＋＋2e- → Zn (식 2)
와 같은 화학 반응이 일어나서, 애노드 전해액에 포함된 아연이 애노드 전극(32)에 증착되어 저장된다.
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.
제1, 제2 집전판(61, 62)은 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32)에서 생성된 전류를 모으거나, 외부에서 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32)에 전류를 공급하도록 최외곽 전극판(30, 30)에 접착되어 전기적으로 연결된다.
버스바(B1, B2)는 제1, 제2 집전판(61, 62)에 전기적으로 각각 연결되어 스택(100)의 외부로 전류를 인출하거나 스택(100)으로 전류를 공급할 수 있게 한다.
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.
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.
제1 앤드 캡(71)은 일측에 전해액 유입구(H21, H31)를 구비하여 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어 캐소드 전해액과 애노드 전해액을 각각 유입한다. 제2 앤드 캡(72)은 일측에 전해액 유출구(H22, H32)을 구비하여 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어 캐소드 전해액과 애노드 전해액을 각각 유출한다.
도 6은 도 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제1 실시예에 따른 스페이서의 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 스페이서(20)는 멤브레인(10)을 지지하는 지지부(21)와 전극판(30)을 지지하는 돌출부(22)를 포함한다. 즉 돌출부(22)는 지지부(21)의 일측에만 형성된다. 따라서 스페이서(20)는 내부 용적(IV1, IV2)에서 중혼합 브로민과 전해액의 혼합을 향상시킬 수 있다.
지지부(21)는 제1방향(x축 방향)으로 신장되고 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향(y축 방향)으로 이격되는 제1부재(211), y축 방향으로 신장되고 x축 방향으로 이격되어 제1부재(211)에 교차하는 제2부재(212)로 형성된다.
제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)은 제1, 제2부재(211, 212)의 하방에서 전해액을 유입하고 내부 용적(IV1, IV2)을 경유하여, 제1, 제2부재(211, 212)의 상방으로 전해액을 유출하도록 내부 용적(IV1, IV2)에 연결되는 멤브레인 흐름 프레임(40) 및 전극 흐름 프레임(50)의 하방과 상방에 각각 형성된다.
멤브레인(10)과 전극판(30)이 사각판상으로 형성될 때, 제1부재(211)와 제2부재(212)는 멤브레인(10)과 전극판(30)의 대각선 방향으로 서로 교차하여 형성된다. 따라서 내부 용적(IV1, IV2)에서 멤브레인(10)의 너울이 방지될 수 있다. 즉 내부 용적(IV1, IV2)에서 제1, 제2 유로 채널(CH1, CH2)로 흐르는 전해액 및 중혼합 브로민의 흐름이 효과적으로 제어되고, 중혼합 브로민에 의한 유로 채널의 막힘이 방지될 수 있다.
돌출부(22)는 지지부(21)의 제1부재(211)와 제2부재(212)의 교차점에서 일측으로 돌출된다. 일례를 들면, 돌출부(22)는 반구 형상으로 형성될 수 있다. 즉 지지부(21)는 넓은 면적으로 멤브레인(10)을 지지하고, 돌출부(22)는 좁은 면적으로 전극판(30)을 지지한다. 즉 전극판(30)에서 멤브레인(10)에 의하여 차단되는 비반응 면적이 최소화 되므로 전극판(30)의 반응면적이 향상될 수 있다.
이러한 스페이서(20)는 산화성이 강한 브롬을 기초로 하는 전해액에 대하여우수한 내화학성을 가지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 불소계 고분자수지로 형성될 수 있다.
또한 스페이서(20)의 두께(t1)는 0.66~1mm이며, 돌출부(22)의 두께(t2)는 0.05~0.40mm일 수 있다. 예를 들면, 내부 용적(IV1, IV2)의 52~69%가 전해액의 공간으로 사용될 수 있게 한다.
스페이서(20)의 두께(t1)가 0.66mm 미만이면 내부 용적(IV1, IV2)이 증대되어(69% 초과) 스택(100)의 크기를 증가시키고, 스페이서(20)의 두께(t1)가 1mm 초과이면 내부 용적(IV1, IV2)이 감소되어(52% 미만) 효율이 낮아진다.
예를 들면, 20A_2.5hour 충전 및 20A_6V 컷오프(Cut off) 방전 조건으로 실험예와 비교예에 대하여 충전 및 방전 테스트를 실시하였다. 실험예(표 2)는 제1 실시예의 스페이서(20)를 적용하여 내부 용적(IV1, IV2)의 52%가 전해액 공간으로 사용되었고, 비교예(표 1)는 돌출부가 없는 종래의 일반 스페이서를 사용하였다. 이 외에 실험 조건은 동일하다.
에너지효율 전압효율 전류효율
1 cycle 44.6% 72.5% 61.5%
2 cycle 64.2% 75.6% 84.9%
3 cycle 64.5% 75.8% 85.2%
에너지 효율 전압효율 전류효율
1 cycle 54.0% 72.2% 74.8%
2 cycle 70.8% 73.6% 96.1%
3 cycle 69.4% 73.3% 94.7%
비교예 및 실험예의 표 1 및 표 2에서 확인되는 바와 같이, 종래의 일반 스페이서(0.8mm 두께)를 사용하는 비교예에 비하여, 제1 실시예의 스페이서(20)(0.8mm 두께)를 사용하는 실험예는 비슷한 전압효율에서 우수한 전류효율 및 에너지 효율을 가진다.
즉 본 실시예의 스페이서(20)는 내부 용적(IV1 IV2)에 수용되어 전해액의 흐름을 제어한다. 스페이서(20)가 내부 용적(IV1, IV2)을 최적으로 형성하고, 전해액의 흐름을 최적으로 제어한다.
즉 비교예는 1, 2, 3 사이클에서 61.5%, 84.9% 및 85.2%의 전류효율을 나타내고 있으나, 실험예는 1, 2, 3 사이클에서 74.8%, 96.1% 및 94.7%의 전류효율을 나타내고 있다.
즉 비교예는 1, 2, 3 사이클에서 44.6%, 64.2% 및 64.5%의 에너지 효율을 나타내고 있으나, 실험예는 1, 2, 3 사이클에서 54.0%, 70.8% 및 69.4%의 전류효율을 나타내고 있다.
내부 용적(IV1, IV2)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.
이하에서 본 발명의 다른 실시예의 스페이서에 대하여 설명한다. 편의상, 제1 실시예와 동일한 구성에 대하여 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 8은 도 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제2 실시예에 따른 스페이서의 평면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 스페이서의 부분 사시도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 실시예의 스페이서(28)은 돌출부(282)를 사각뿔 형상으로 형성한다.
스페이서(28)의 지지부(281)가 멤브레인(10)을 지지할 때, 사각뿔 형상의 돌출부(282)는 반구 형상의 돌출부(22)에 비하여 전극판(30)을 더욱 좁아진 면적으로 전극판(30)을 지지한다. 따라서 전극판(30)의 반응 면적의 더 증가될 수 있다.
도 10은 도 1 및 도 2의 스택에 적용되는 제3 실시예에 따른 스페이서의 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 스페이서의 부분 사시도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 제3 실시예의 스페이서(29)는 돌출부(292)를 사각뿔 형상으로 형성한다.
스페이서(29)의 지지부(291)가 멤브레인(10)을 지지할 때, 삼각뿔 형상의 돌출부(292)는 사각뿔 형상의 돌출부(282)에 비하여 전극판(30)을 더욱 좁아진 면적으로 전극판(30)을 지지한다. 따라서 전극판(30)의 반응 면적의 더욱 증가될 수 있다.
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.
10: 멤브레인 20, 28, 29: 스페이서
21, 281, 291: 지지부 22, 282, 292: 돌출부
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
211, 212: 제1, 제2부재 300: 애노드 전해액 탱크
B1, B2: 버스바 C1, C2: 단위 셀
CH1, CH2: 제1, 제2 유로 채널 H21, H31: 전해액 유입구
H22, H32: 전해액 유출구 IV1, IV2: 내부 용적
L21, L31: 전해액 유입 라인 L22, L32: 전해액 유출 라인
P1, P2: 제1, 제2 펌프

Claims (7)

  1. 이온을 통과시키는 멤브레인;
    상기 멤브레인의 양측에 내부 용적을 형성하여 배치되는 전극판;
    상기 멤브레인과 상기 전극판 사이의 상기 내부 용적에 설치되는 스페이서; 및
    상기 멤브레인과 상기 전극판을 각각 수용하여 적층 방향으로 서로 접착되어 상기 내부 용적을 설정하며, 상기 내부 용적으로 전해액을 공급하는 유로 채널을 구비하는 흐름 프레임을 포함하고,
    상기 스페이서는
    제1방향으로 신장되고 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 이격되는 제1부재와 상기 제2방향으로 신장되고 상기 제1방향으로 이격되어 상기 제1부재에 교차하는 제2부재로 상기 멤브레인을 향하여 평평하게 형성되어 상기 멤브레인을 제1면적으로 지지하는 지지부, 및
    상기 지지부의 상기 제1부재와 상기 제2부재의 교차점에서 상기 전극판을 향하여 돌출되어 상기 전극판을 상기 제1면적보다 좁은 제2면적으로 지지하는 돌출부를 포함하는 레독스 흐름 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인과 상기 전극판은 사각판상으로 형성되고
    상기 제1부재와 상기 제2부재는 상기 멤브레인과 상기 전극판의 대각선 방향으로 형성되는 레독스 흐름 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유로 채널은
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 하방에서 전해액을 유입하고 상기 내부 용적을 경유하여, 상기 제1부재와 상기 제2부재의 상방으로 전해액을 유출하도록 상기 내부 용적에 연결되는 상기 흐름 프레임의 하방과 상방에 형성되는 레독스 흐름 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 반구 형상, 사각뿔 형상 및 삼각뿔 형상 중 하나로 형성되는 레독스 흐름 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 불소계 고분자수지 중 하나로 형성되는 레독스 흐름 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 두께는 0.66~1mm인 레독스 흐름 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서에서 상기 돌출부의 두께는 0.05~0.40mm인 레독스 흐름 전지.
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