KR101942904B1 - Module for mixing of electrolyte and method for mixing of electrolyte for flow battery using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되어, 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입된 후, 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입됨으로써, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 비교적 쉽게 환원시킬 수 있으며, 또한 4가 및 3가의 전해액을 균일하게 혼합하여 3.5가의 전해액을 사용함으로써 플로우 배터리의 음극 및 양극 전해액의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte mixing module applicable to a flow battery and a method of mixing an electrolyte of a flow battery using the same. More particularly, an initial state electrolyte is oxidized / reduced at a cathode and an anode of a flow battery, The electrolytic solution of the pentavalent can be relatively easily reduced by the tetravalent electrolytic solution. Further, by using the electrolytic solution of 3.5 volts by uniformly mixing the tetravalent and trivalent electrolytic solutions, The present invention relates to an electrolyte mixture module applicable to a flow battery capable of improving the utilization efficiency of a negative electrode and a positive electrode electrolyte of a battery, and a method of mixing an electrolyte of a flow battery using the same.
Description
본 발명은 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되어 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입된 후, 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입됨으로써 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 비교적 쉽게 환원시킬 수 있으며, 또한 4가 및 3가의 전해액을 균일하게 혼합하여 3.5가의 전해액을 형성함으로써, 플로우 배터리의 음극 및 양극 전해액의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrolyte mixing module applicable to a flow battery and a method of mixing an electrolyte of a flow battery using the same. More specifically, an initial state electrolyte is oxidized / reduced in a cathode and an anode of a flow battery, The electrolytic solution of the pentavalent electrolytic solution can be relatively easily reduced to the tetravalent electrolytic solution by the introduction of the ionic reducing agent into the cathode electrolytic solution storage portion and the tetragonal and trivalent electrolytic solutions are uniformly mixed to form the 3.5- And more particularly, to an electrolyte mixing module applicable to a flow battery capable of improving the utilization efficiency of a negative electrode and a positive electrode electrolyte of a flow battery, and a method of mixing an electrolyte of a flow battery using the same.
전력 저장 기술은 전력 이용의 효율화, 전력 공급 시스템의 능력이나 신뢰성 향상, 시간에 따라 변동 폭이 큰 신재생 에너지의 도입 확대, 이동체의 에너지 회생 등 에너지 전체에 걸쳐 효율적 이용을 위해 중요한 기술이며 그 발전 가능성 및 사회적 기여에 대한 요구가 점점 증대되고 있다. Power storage technology is an important technology for efficient use of energy, such as efficient use of power, improvement of power supply system's ability and reliability, expansion of new and renewable energy with a large fluctuation over time, energy recovery of mobile body, There is a growing demand for possibilities and social contributions.
마이크로 그리드와 같은 반 자율적인 지역 전력 공급 시스템의 수급 균형의 조정 및 풍력이나 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 발전의 불균일한 출력을 적절히 분배하고 기존 전력 계통과의 차이에서 발생하는 전압 및 주파수 변동 등의 영향을 제어하기 위해서 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이러한 분야에서 이차 전지의 활용도에 대한 기대치가 높아지고 있다. The supply and demand balances of semi-autonomous regional electricity supply systems such as micro grid and the uneven output of renewable energy such as wind power and solar power are appropriately distributed and voltage and frequency fluctuations Researches on secondary batteries have been actively conducted to control the influence of secondary batteries, and expectations for utilization of secondary batteries are increasing in these fields.
특히 대용량 전력 저장용으로 사용될 이차 전지에 요구되는 특성을 살펴보면, 에너지 저장 밀도가 높아야 하며 이러한 특성에 적합한 고용량 및 고효율의 이차 전지로서 레독스 플로우 배터리(RFB, redox flow battery)가 최근들어 각광받고 있는 실정이다. Particularly, the characteristics required for a secondary battery to be used for a large-capacity power storage have to be high in energy storage density, and a redox flow battery (RFB) as a secondary battery with high capacity and high efficiency suitable for such characteristics has recently been attracting attention It is true.
레독스 플로우 배터리도 일반적인 이차 전지와 동일하게 충전 과정을 통하여 입력된 전기 에너지를 화학 에너지로 변환시켜 저장하고, 방전 과정을 통하여 기저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 출력하게 된다. 그러나, 이러한 레독스 플로우 배터리는 에너지를 보유하고 있는 전극 활물질이 고체 상태가 아닌 액체 상태로 존재하기 때문에 전극 활물질을 저장하는 탱크 혹은 보관 용기가 필요하다는 점에서 일반적인 이차 전지와는 상이하다. The redox flow battery converts the electrical energy input through the charging process into chemical energy and stores it, and converts the stored chemical energy into electric energy through the discharging process. However, such a redox flow battery is different from a general secondary battery in that a tank or a storage container for storing an electrode active material is required because an electrode active material having energy is present in a liquid state rather than a solid state.
이와 같이, 레독스 플로우 배터리는 대용량화가 가능하며, 유지 보수 비용이 적고, 상온에서 작동 가능하며, 그리고 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 이차 전지로 많은 연구가 진행되고 있는 실정이다. As such, the redox flow battery is capable of large capacity, low maintenance cost, can operate at room temperature, and can design the capacity and output independently. Therefore, many studies have been made with the large capacity secondary battery .
이 중에서도, 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 레독스 플로우 배터리가 차세대 에너지 저장 장치로서 각광을 받고 있으나, 바나듐 이온의 분리막(혹은 이온교환막) 크로스오버(Cross-over) 현상, 음극에서의 수소 발생, 그리고 공기 노출시 바나듐 이온의 산화 반응 등으로 레독스 플로우 배터리의 용량 저하가 발생하는 문제점 있어 이를 개선하려는 연구가 지속적으로 진행되고 있는 실정이다. Among them, the vanadium redox flow battery using vanadium ion receives the light as a next-generation energy storage device, but the cross-over phenomenon of the vanadium ion separation membrane (or ion exchange membrane), the hydrogen generation at the cathode, There is a problem in that the capacity of the redox flow battery is lowered due to the oxidation reaction of the vanadium ion in the city.
바나듐 레독스 플로우 배터리의 경우, 양극 및 음극 전해액으로 사용되는 전해액을 제조시 일반적으로 VOSO4를 바나듐 전구체로 사용하여, 바나듐 황산 용액을 제조하게 되는데, 이때 초기 4가의 전해액을 음극과 양극에 각각 동량 적용하여 음극에서는 3가의 전해액으로 환원, 양극에서는 5가의 전해액으로 산화시키는 전기 화학적 이온 분리 공정을 진행해야 한다. 여기서, 이온 분리 공정을 통해 4가의 전해액에서 5가의 전해액으로 산화된 전해액은 대부분 폐기되고, 재활용하게 될 경우, 다시 화학적 또는 전기화학적 방법을 통하여 4가 이하의 전해액으로 환원시켜야 한다. In the case of a vanadium redox flow battery, a vanadium sulfate solution is prepared by using VOSO 4 as a vanadium precursor in the production of an electrolyte solution used as an anode and a cathode electrolyte. At this time, It is necessary to carry out an electrochemical ion separation process in which the cathode is oxidized to a trivalent electrolyte and the anode is oxidized to a pentavalent electrolytic solution. Here, the electrolytic solution oxidized by the pentavalent electrolytic solution in the tetravalent electrolytic solution through the ion separation process is mostly discarded, and when it is recycled, the electrolytic solution should be reduced to 4 or less electrolytic solution by chemical or electrochemical method.
종래의 연구들 중, 양극에서 5가의 전해액으로 산화된 전해액을 4가의 전해액으로 환원시키는 방법이 연구되고 있으나, 탄소를 포함한 유기 환원제의 경우, 과량 투입 또는 반응에 참여하지 않는 유기물이 잔존하게 되어 전지 반응시 부반응을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
Among the conventional studies, there has been studied a method of reducing an electrolyte oxidized with a pentavalent electrolytic solution from an anode to a tetravalent electrolytic solution. However, in the case of an organic reducing agent containing carbon, an excess amount of organic materials, There is a problem that side reactions may occur during the reaction.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 4가의 전해액을 3가의 전해액으로 전기 화학적 공정을 이용하여 제조하는 경우 필연적으로 발생되는 5가의 전해액을 이온 환원제를 투입하여 4가의 전해액으로 환원시킴으로써, 5가의 전해액을 폐기시키지 않고 재활용하고 별도의 전지반응 없이 비교적 간단하게 전해액을 환원시킬 수 있는 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a tetravalent electrolytic solution by using an electrolytic solution of a tetravalent electrolytic solution, To an electrolytic solution mixing module that can be applied to a flow battery capable of reducing the electrolytic solution relatively easily without recycling the pentavalent electrolytic solution and without recycling the pentavalent electrolytic solution without further battery reaction and to provide a method for mixing an electrolyte solution of a flow battery using the same will be.
구체적으로 본 발명의 목적은, 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되고 이온 분리되어, 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입된 후, 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입됨으로써, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 비교적 쉽게 환원시킬 수 있으며, 또한 4가 및 3가의 전해액을 균일하게 혼합하여 3.5가의 전해액을 사용함으로써 플로우 배터리의 음극 및 양극 전해액의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈 및 이를 이용한 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법을 제공하고자 하는 것이다.
Specifically, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for separating and purifying electrolytes in an electrolytic solution in which electrolytic solution of initial state is oxidized / reduced and separated from a cathode and an anode of a flow battery, Applicable to a flow battery capable of improving the utilization efficiency of a negative electrode and a positive electrode electrolyte of a flow battery by using a 3.5-valent electrolytic solution by uniformly mixing a tetra- and tri-valent electrolytic solution and relatively reducing the electrolytic solution with a tetravalent electrolytic solution And a method of mixing an electrolyte of a flow battery using the same.
본 발명은 플로우 배터리에 적용 가능한 전해액 혼합 모듈에 있어서, 음극 및 양극 전해액 중 어느 하나 이상을 보관 가능하게 구성되는 음극 및 양극 전해액 저장부; 상기 양극 전해액 저장부에 이온 환원제를 공급하는 이온 환원제 투입부; 및 음극 및 양극 전해액 유출구에서 상기 음극 및 양극 전해액 저장부 중 어느 하나 이상으로 각각 상기 음극 및 양극 전해액을 유출시키는 제1 밸브 및 제2 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an electrolyte mixing module applicable to a flow battery, comprising: a negative electrode and a positive electrode electrolyte reservoir configured to store at least one of a negative electrode and a positive electrode electrolyte; An ion reductant input unit for supplying an ion reductant to the anode electrolyte storage unit; And a first valve and a second valve for discharging the negative electrode and the positive electrode electrolyte from the negative electrode and the positive electrode electrolyte outlet to the negative electrode and the positive electrode electrolyte reservoir, respectively.
바람직하게는, 상기 음극 및 양극 전해액은 상기 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 각각 산화/환원되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the negative electrode and the positive electrode electrolyte are oxidized / reduced at the negative electrode and the positive electrode of the flow battery, respectively.
바람직하게는, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 삼방향 밸브인 것을 특징으로 한다.Preferably, the first valve and the second valve are three-way valves.
바람직하게는, 상기 전해액 혼합 모듈은 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 여부 및 전해액의 유출 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrolyte mixing module further comprises a controller, and the controller controls whether the first and second valves are open or closed and the electrolyte flow direction.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제1 밸브를 조절하여 상기 음극에서 유출되는 음극 전해액을 양극 전해액 저장부로 유입되도록 하고, 그리고 상기 제2 밸브를 조절하여 상기 양극에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controller controls the first valve so that the cathode electrolyte discharged from the cathode flows into the anode electrolyte storage part, and the cathode electrolyte is discharged from the cathode by controlling the second valve, To be introduced.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제1 밸브를 조절하여 상기 음극에서 유출되는 음극 전해액을 음극 전해액 저장부로 유입되도록 하고, 그리고 상기 제2 밸브를 조절하여 상기 양극에서 유출되는 양극 전해액을 음극 전해액 저장부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controller controls the first valve to allow the negative electrode electrolyte flowing out of the negative electrode to flow into the negative electrode electrolyte storage part, and the positive electrode electrolyte discharged from the positive electrode by controlling the second valve is stored in the negative electrode electrolyte storage To be introduced.
바람직하게는, 상기 양극 전해액 저장부는 가스 밸브가 더 제공되고, 상기 가스 밸브는 상기 이온 환원제가 투입되는 경우 발생하는 가스를 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the cathode electrolyte storage portion is further provided with a gas valve, and the gas valve is configured to discharge gas generated when the ion reducing agent is introduced.
바람직하게는, 상기 음극 및 양극 전해액 저장부에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있도록 눈금 형태의 계측부;가 제공되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the negative electrode and the positive electrode electrolyte reservoir are provided with a graduation-type metering section for measuring the volume of the stored negative electrode and positive electrode electrolyte.
바람직하게는, 상기 음극 및 양극 전해액 저장부에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있는 부피 측정 센서가 더 제공되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the cathode and the anode electrolyte storage are further provided with a volumetric sensor capable of measuring the volume of the stored cathode and anode electrolyte.
바람직하게는, 상기 전해액 혼합 모듈은, 일측이 음극 전해액 저장부에 연결 가능하고 타측이 음극 전해액 유입구와 연결 가능하며, 일측이 양극 전해액 저장부에 연결 가능하고 타측이 양극 전해액 유입구와 연결 가능한 펌프를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrolyte mixing module includes a pump capable of connecting one side to the cathode electrolyte storage part and the other side to be connected to the cathode electrolyte inlet, one side being connectable to the anode electrolyte storage part and the other side being connectable to the anode electrolyte inlet Respectively.
바람직하게는, 상기 전해액 혼합 모듈은, 음극과 양극 사이에 분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrolyte solution mixing module includes a separator between the cathode and the anode.
바람직하게는, 상기 전해액 혼합 모듈은, 상기 음극 및 양극 전해액 저장부에 저장된 상기 음극 및 양극 전해액을 각각 교반할 수 있는 교반 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrolyte mixing module further comprises an agitator capable of stirring the negative electrode and the positive electrode electrolyte stored in the negative electrode and the positive electrode electrolyte reservoir, respectively.
바람직하게는, 상기 교반 장치는 임펠라(impeller), 아지테이터(agitator) 및 마그네틱 스티러(magnetic stirrer) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the stirring device is any one of an impeller, an agitator, and a magnetic stirrer.
바람직하게는, 상기 이온 환원제는 히드라진모노하이드레이트(Hydrazine monohydrate, N2H4.H2O)인 것을 특징으로 한다.Preferably, the ionic reducing agent is hydrazine monohydrate (N 2 H 4 .H 2 O).
바람직하게는, 상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 한다.Preferably, the flow battery is a vanadium redox flow battery.
본 발명은 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 있어서, (a) 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구로 유입되는 단계; (b) 상기 초기 상태 전해액이 상기 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되는 단계; (c) 산화/환원된 상기 음극 및 양극 전해액이 이온 분리되어 상기 음극 및 양극 전해액 저장부 중 어느 하나 이상으로 유입되는 단계; 및 (d) 상기 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입되는 단계;를 포함할 수 있다. The present invention relates to an electrolyte solution mixing method for a flow battery, comprising the steps of: (a) introducing an initial state electrolytic solution into a cathode and a cathode electrolyte inlet; (b) oxidizing / reducing the initial state electrolyte at the cathode and the anode of the flow battery; (c) introducing the oxidized / reduced cathode and the anode electrolyte into one or more of the cathode and the anode electrolyte reservoir; And (d) an ionic reducing agent is introduced into the anode electrolyte storage part.
바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 음극 및 양극 전해액 저장부에 초기 상태 전해액이 유입되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, in the step (a), the initial state electrolytic solution is introduced into the cathode and the anode electrolyte reservoir.
바람직하게는, 상기 (a) 및 (d) 단계에서, 상기 음극 및 양극 전해액 저장부에 저장된 상기 음극 및 양극 전해액을 각각 교반하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (a) and the step (d) further include stirring the negative electrode and the positive electrode electrolyte stored in the negative electrode and the positive electrode electrolyte reservoir, respectively.
바람직하게는, 상기 (d) 단계에서, 상기 이온 환원제가 투입되는 경우 발생되는 가스를 배출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (d) further comprises discharging the gas generated when the ionic reducing agent is introduced.
바람직하게는, (e) 상기 음극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 음극 전해액과 상기 양극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 양극 전해액이 혼합되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the method further comprises: (e) mixing the negative electrode electrolyte stored in the negative electrode electrolyte reservoir with the positive electrode electrolyte stored in the positive electrode electrolyte reservoir.
바람직하게는, 상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 한다.
Preferably, the flow battery is a vanadium redox flow battery.
본 발명에 따르면, 4가의 전해액을 3가의 전해액으로 전기 화학적 공정을 이용하여 제조하는 경우 필연적으로 발생되는 5가의 전해액을 이온 환원제를 투입하여 4가의 전해액으로 환원시킴으로써, 5가의 전해액을 폐기시키지 않고 재활용함으로써 배터리 생산 및 제조 비용이 절감되는 효과가 발생한다.According to the present invention, when a tetravalent electrolytic solution is prepared by using an electrochemical process using a trivalent electrolytic solution, the pentavalent electrolytic solution necessarily generated is reduced to a tetravalent electrolytic solution by adding an ionic reducing agent, Thereby reducing battery production and manufacturing costs.
또한 본 발명에 따르면, 5가의 전해액을 이온 환원제를 투입하여 4가의 전해액으로 환원시킴으로써, 별도의 전지 반응 없이 비교적 간단하게 전해액을 환원시킴으로써 공정 효율이 향상되는 효과가 발생한다. In addition, according to the present invention, the effect of improving the process efficiency is obtained by reducing the electrolytic solution relatively easily without additional battery reaction by reducing the pentavalent electrolytic solution to the tetravalent electrolytic solution by inputting the ion reducing agent.
또한 본 발명에 따르면, 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되고 이온 분리되어 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입된 후, 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입됨으로써 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 비교적 쉽게 환원시킬 수 있으며, 또한 4가 및 3가의 전해액을 균일하게 혼합하여 3.5가의 전해액을 사용함으로써 플로우 배터리의 음극 및 양극 전해액의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.
In addition, according to the present invention, the initial state electrolytic solution is oxidized / reduced and ion-separated from the cathode and the anode of the flow battery and then introduced into the cathode and anode electrolyte reservoir, and then the ion reductant is charged into the anode electrolyte reservoir, It is possible to relatively easily reduce the amount of the electrolytic solution by using the electrolytic solution. Further, the use efficiency of the negative electrode and the positive electrode electrolytic solution of the flow battery can be improved by using the 3.5-valent electrolytic solution by uniformly mixing the tetra- and trivalent electrolytic solutions.
도 1은 레독스 플로우 배터리의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 혼합 모듈(100)이 플로우 배터리에 적용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법을 설명한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 따라 VOSO4가 용해된 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가의 바나듐 용액으로 산화시킨 후, 히드라진모노하이드레이트(N2H4.H2O)를 투입하여 4가 바나듐 용액 상태로 변화된 전해액의 색깔을 각각 관찰한 사진이다.1 is a schematic view showing a general structure of a redox flow battery.
FIG. 2 is a view schematically showing a state in which an
3 is a flowchart illustrating a method of mixing an electrolyte of a flow battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the results of oxidation of a sulfuric acid solution in which VOSO 4 is dissolved according to an electrolytic solution mixing method of a flow battery according to an embodiment of the present invention by electrochemical oxidation to a pentavalent vanadium solution and then adding hydrazine monohydrate (N 2 H 4 .H 2 O) was injected into the electrolyte solution to change the state of the tetravalent vanadium solution.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity. 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.
<전해액 혼합 모듈>≪ Electrolyte Mixing Module >
도 1은 레독스 플로우 배터리의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 혼합 모듈(100)이 플로우 배터리에 적용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
FIG. 1 is a view schematically showing a general structure of a redox flow battery, and FIG. 2 is a schematic view illustrating a state where an
도 1을 참조하면, 일반적으로 레독스 플로우 배터리는 분리막(31)과 이러한 분리막(31)의 양쪽에 각각 위치하는 음극(32) 및 양극(33)을 포함하는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 음극(32)에 공급되는 음극 전해액을 수용 및 보관하는 음극 전해액 저장부(10) 및 상기 양극(33)에 공급되는 양극 전해액을 수용 및 보관하는 양극 전해액 저장부(20)를 포함한다. 1, a redox flow battery generally includes a
이때, 음극 전해액 저장부(10)에 저장되는 음극 전해액은 펌프(11)를 통하여 음극 전해액 유입구(41)를 통하여 음극(32)에 전달된 후 레독스 반응이 완료되면, 음극 전해액 유출구(51)를 통하여 다시 음극 전해액 저장부(10)로 이동하게 된다. 유사하게, 양극 전해액 저장부(20)에 저장되는 양극 전해액은 펌프(21)를 통하여 양극 전해액 유입구(42)를 통하여 양극(33)에 전달된 후 레독스 반응이 완료되면, 양극 전해액 유출구(52)를 통하여 다시 양극 전해액 저장부(20)로 이동하게 된다. At this time, the negative electrode electrolyte stored in the negative
즉 레독스 플로우 배터리가 바나듐 레독스 플로우 배터리의 경우에는, 충전 반응시 양극(33)에서는 4가의 바나듐 이온이 산화되어 5가의 바나듐 이온으로 변환되고, 전자가 소모되며 수소 이온은 분리막(31)을 통하여 양극(33)에서 음극(32)으로 이동하는 산화 반응이 일어나게 되고, 음극(32)에서는 3가의 바나듐 이온이 전자를 받아들여 2가의 바나듐 이온으로 변환하는 환원반응이 일어나게 된다. 반면에 방전 반응시에는 상술된 반응과 반대로 바나듐 이온의 산화수가 변화되는 산화/환원 반응(즉 레독스 반응)이 일어남으로써 충전 및 방전을 효과적으로 수행된다. That is, when the redox flow battery is a vanadium redox flow battery, in the charging reaction, tetravalent vanadium ions are oxidized in the
여기서, 분리막(31)은 수소 이온은 전달시키고, 음극 및 양극 전해액의 바나듐 이온이 상대극으로 이동하는 것은 차단시켜주는 역할을 수행하며, 음극 전해액 저장부(10) 및 양극 전해액 저장부(20)는 상술된 바와 같이 각각 음극 및 양극 전해액을 저장하는 역할을 수행하며, 각 저장부의 내부 압력을 균등하게 분배하거나 작동 중에 발생할 수 있는 가스를 배출하도록 설계가 된다.
The
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 혼합 모듈(100)은 음극 전해액 저장부(10), 양극 전해액 저장부(20), 제1 밸브(110), 제2 밸브(120), 이온 환원제 투입부(130) 및 제어부(140)을 포함할 수 있다. 또한 추가적으로 가스 밸브(131), 가스 배출 유로(132), 계측부(150, 151) 및 부피 측정 센서(160, 161)를 더 포함할 수 있다.2, an
음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)는 음극 및 양극 전해액 중 어느 하나 이상을 보관하는 역할을 수행한다.The cathode and anode
이때, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)의 소재는 특별히 한정하지 않으나, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 수용 및 보관되는 음극 및 양극 전해액과 반응하지 않는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the materials of the cathode and anode
음극 전해액 저장부(10)는 일측은 음극 전해액 유입구(41)와 연결 가능하고, 타측은 음극 및 양극의 전해액 유출구(51, 52)와 연결 가능하다. 그리고 양극 전해액 저장부(20)는 일측은 양극 전해액 유입구(42)와 연결 가능하고, 타측은 음극 및 양극 전해액 유출구(51, 52)와 연결 가능하다. The cathode
또한 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)와 연결 가능한 펌프(11, 21)가 각각 더 제공될 수 있는데, 이때, 펌프(11)는 일측이 음극 전해액 저장부(10)에 연결 가능하고 타측이 음극 전해액 유입구(41)와 연결 가능하며, 이와 유사하게, 펌프(21)는 일측이 양극 전해액 저장부(20)에 연결 가능하고 타측이 양극 전해액 유입구(42)와 연결 가능하다.The
본 발명의 일 실시예로, 음극 전해액 저장부(10)에 저장되는 음극 전해액은 펌프(11)를 통하여 음극 전해액 유입구(41)를 통하여 음극(32)에 전달된 후 레독스 반응이 완료되면, 음극 전해액 유출구(51)를 통하여 다시 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 이동하게 된다. 유사하게, 양극 전해액 저장부(20)에 저장되는 양극 전해액은 펌프(21)를 통하여 양극 전해액 유입구(42)를 통하여 양극(33)에 전달된 후 레독스 반응이 완료되면, 양극 전해액 유출구(52)를 통하여 다시 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 이동하게 된다.In an embodiment of the present invention, the cathode electrolyte stored in the
이때, 음극(32)과 양극(33) 사이에 분리막(31)이 더 제공될 수 있다. At this time, a
여기서, 분리막(31)은 수소 이온은 전달시키고, 음극 및 양극 전해액의 바나듐 이온이 상대극으로 이동하는 것은 차단시켜주는 역할을 수행한다.Here, the
상기의 역할을 수행하는 분리막(31)은 이온 전도성 분리막을 사용하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the
제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)는 음극 및 양극 전해액 유출구(51, 52)에서 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20) 중 어느 하나 이상으로 각각 음극 및 양극 전해액을 유출시키는 역할을 수행한다. The
이때, 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)는 삼방향 밸브인 것이 바람직하다.At this time, the
제1 밸브(110)는 일측은 음극 전해액 유출구(51)와 연결 가능하고, 타측은 음극 전해액 저장부(10)와 연결 가능하며, 또 다른 타측은 양극 전해액 저장부(20)와 연결 가능하다.The
이와 유사하게, 제2 밸브(120)는 일측은 양극 전해액 유출구(52)와 연결 가능하고, 타측은 양극 전해액 저장부(20)와 연결 가능하며, 또 다른 타측은 음극 전해액 저장부(10)와 연결 가능하다.Likewise, the
본 발명의 일 실시예로, 음극 및 양극 전해액 유출구(51, 52)에서 음극 및 양극 전해액이 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)를 통하여 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20) 중 어느 하나 이상으로 각각 음극 및 양극 전해액이 유출되게 되는데, 이때 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 동량으로 음극 및 양극 전해액이 저장되는 것이 바람직하다.The cathode and the anode electrolyte in the cathode and
여기서, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 눈금 형태의 계측부(150, 151)가 각각 제공되게 된다. 이러한 계측부(150, 151)를 통하여 사용자는 시각을 이용하여 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 수용된 음극 및 양극 전해액의 부피를 정확하게 측정할 수 있게 된다.The cathode and anode
또한, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있는 부피 측정 센서(160, 161)가 더 제공될 수 있다.In addition, the cathode and
한편, 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)의 재질은 기존 스테인리스스틸 재질 또는 금속 볼이 그대로 적용된 밸브는 내산성을 고려하였을 때 바람직하지 않으며, 내산성 고분자를 코팅하거나, PTFE(Polytetrafluoroethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinyl chloride), PE(Polyethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
The
이온 환원제 투입부(130)는 양극 전해액 저장부(20)에 이온 환원제를 공급하는 역할을 수행한다.The ion
따라서, 이온 환원제 투입부(130)는 양극 전해액 저장부(20)와 연결 가능하게 구성되어야 한다.Therefore, the ion
여기서, 이온 환원제 투입부(130)에 투입되는 이온 환원제는 히드라진모노하이드레이트(Hydrazine monohydrate, N2H4.H2O)인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the ion reducing agent to be fed into the ion reducing
본 발명의 일 실시예로, 후술되는 공정인 VOSO4가 용해된 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가 바나듐으로 산화시킨 후, 양극 전해액 저장부(20)에 N2H4.H2O가 투입되는 경우, 하기와 같은 반응 경로에 의해 N2, H2O, H2SO4가 발생될 것을 추정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a solution of sulfuric acid in which VOSO 4 is dissolved, which will be described later, is oxidized to pentavalent vanadium by an electrochemical method, and N 2 H 4 .H 2 O is introduced into the anode electrolyte storage part , It can be estimated that N 2 , H 2 O and H 2 SO 4 are generated by the following reaction path.
<반응 경로><Reaction path>
여기서, 양극 전해액 저장부(120)에 이온 환원제가 투입되어 발생하는 가스를 가스 배출 유로(132)를 통해 배출하도록 구성되는 가스 밸브(131)가 더 제공될 수 있다.
Here, a
제어부(140)는 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)의 개폐 여부 및 전해액의 유출 방향을 제어하는 역할을 수행한다.The
본 발명의 일 실시예로 먼저, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 초기 상태 전해액(4가의 바나듐 전해액)이 유입되고, 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되게 된다. 이때, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)와 연결 가능한 펌프(11, 21)가 각각 더 제공되어, 펌프(11, 21)를 통해 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되게 된다. 구체적으로 설명하면, 펌프(11, 21)가 작동되면 음극 전해액 저장부(10)에 저장된 음극 전해액은 펌프(11)를 통하여 음극 전해액 유입구(41)를 통하여 음극(32)에 전달된다. 유사하게, 양극 전해액 저장부(20)에 저장된 양극 전해액은 펌프(21)를 통하여 양극 전해액 유입구(42)를 통하여 양극(33)에 전달된다.(4-valent vanadium electrolytic solution) flows into the cathode and
이후, 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극(32) 및 양극(33)에서 산화(4가->5가)/환원(4가->3가)된다. Thereafter, the initial state electrolytic solution is oxidized (4 -> 5) / reduction (4 -> 3) at the
본 발명의 일 실시예에 따른 상기의 단계를 구체적으로 설명하면, 초기 상태 전해액이 음극(32) 및 양극(33)에 동량으로 유입된 후, SOC(State of charge)가 100%가 되도록 충전을 하게 되면, 음극(32)에 저장된 4가의 전해액은 3가의 전해액으로 환원되고, 양극(33)에 저장된 4가의 전해액은 5가의 전해액으로 산화된다. The initial state electrolytic solution is flowed into the
다음으로, 산화(4가->5가)/환원(4가->3가)된 음극 및 양극 전해액이 이온 분리되어 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 유입되는데 이때, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다. 이때, 이온 분리란 전기 화학적 이온 분리 공정에 의해 발생하는 현상으로 산화 반응을 의미한다. 즉, 플로우 배터리의 전해액은 4가의 전해액이 제공되고 양극에서는 산화반응이 발생하여 4가의 바나듐(V4+)이 5가의 바나듐(V5+)과 전자(e-)로 분리되는 것을 의미할 수 있다. 나아가, 이온 분리는 양극에서 이온 분리된 전자가 분리막을 통해 음극으로 분리(migration)되는 의미를 포함할 수 있다. Next, the cathodes and the positive electrode electrolytes which are oxidized (tetra-> 5-valent) / reduced (tetra-> trivalent) are ion-isolated and introduced into the cathodic and anodic
여기서, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 눈금 형태의 계측부(150, 151)가 각각 제공되어, 이러한 계측부(150, 151)를 통하여 사용자는 시각을 이용하여 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 정확하게 측정할 수 있게 된다. The cathode and
또한 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있는 부피 측정 센서(160, 161)가 더 제공될 수 있음을 유의한다.It is noted that the cathode and
이때, 추가적으로 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 저장된 음극 및 양극 전해액을 각각 교반할 수 있는 교반 장치를 더 포함할 수 있다. In this case, the apparatus may further include an agitator capable of agitating the negative electrode and the positive electrode electrolyte stored in the negative electrode and positive
다음으로, 양극 전해액 저장부(20)에 이온 환원제가 투입된다. Next, the ionic reducing agent is injected into the positive electrode
구체적으로 설명하면, 양극 전해액 저장부(20)에는 5가의 전해액이 저장되는데 이때, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 환원시키기 위해 이온 환원제가 투입된다. More specifically, the
여기서, 이온 환원제는 히드라진모노하이드레이트인 것이 바람직하다.Here, the ionic reducing agent is preferably hydrazine monohydrate.
본 발명의 일 실시예로, 양극 전해액 저장부(20)에 히드라진모노하이드레이트가 투입되는 경우, 제어부(140)는 가스 밸브(131)를 개방하여, 발생하는 가스를 가스 배출 유로(132)를 통해 배출할 수 있다.When the hydrazine monohydrate is charged into the anode
이때, 발생하는 가스는 N2, H2O, H2SO4가 발생되고, 이러한 물질은 전지가 반응하는 경우 부반응을 야기하는 물질이 아님으로 부작용이 없게된다.At this time, N 2 , H 2 O and H 2 SO 4 are generated in the generated gas, and these substances are not substances that cause side reactions when the cells are reacted, so that there is no side effect.
또한, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 환원시킬 경우 별도의 전지 반응을 통하지 않으므로, 전지 소재의 물성을 약화시키는 것을 방지하게 된다. In addition, when the pentavalent electrolytic solution is reduced to a tetravalent electrolytic solution, it does not undergo a separate cell reaction, thereby preventing the physical properties of the battery material from being weakened.
양극 전해액 저장부(20)에 저장되어 있는 5가의 전해액을 환원시키기 위해 이온 환원제가 투입되고, 이때, 균일하게 혼합되기 위해 교반할 수 있는 교반 장치를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the electrolytic cell further comprises an agitating device which is charged with an ionic reducing agent to reduce the pentavalent electrolytic solution stored in the anode electrolytic
다음으로, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 저장되어 있는 3가 및 4가의 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되어 레독스 반응이 완료되면, 음극 및 양극 전해액이 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20) 중 어느 하나 이상으로 유입되게 되는데, 이때, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다. Next, when trivalent and tetravalent electrolytic solutions stored in the cathode and anode
이와 유사하게, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다.Similarly, the
상기의 과정을 반복적으로 수행하게 되면, 음극 전해액 저장부(10)에 저장되어 있는 음극 전해액과 양극 전해액 저장부(20)에 저장되어 있는 양극 전해액이 균일하게 혼합된다.When the above process is repeatedly performed, the negative electrode electrolyte stored in the negative
이때, 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)는 삼방향 밸브인 것이 바람직하다.At this time, the
상기의 과정을 구체적으로 설명하면, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 3가 및 4가의 전해액이 저장되는데, 이때, 교반장치를 이용하여 균일하게 혼합되면 3.5가의 전해액이 제조된다.More specifically, trivalent and tetravalent electrolytic solutions are stored in the cathodic and the cathodic electrolytic
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 각각 바나듐 이온의 평균 산화수가 V3.5+ 인 음극 및 양극 전해액이 저장된다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, the cathode and
이후, 음극 및 양극 전해액은 각각 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 균등하게 분배된다.Then, the negative electrode and the positive electrode electrolytic solution are equally distributed to the negative electrode and the positive
이러한 구성으로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 초기 상태 전해액이 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되고 이온 분리되어, 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입된 후, 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입됨으로써, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 비교적 쉽게 환원시킬 수 있으며, 또한 4가 및 3가의 전해액을 균일하게 혼합하여 3.5가의 전해액을 형성하고, 혼합에 의해 형성된 3.5가의 전해액은 음극 및 양극에 모두 사용 가능함으로, 플로우 배터리의 음극 및 양극 전해액의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.According to one embodiment of the present invention, the initial state electrolytic solution is oxidized / reduced and separated from the cathode and the anode of the flow battery, and then flows into the cathode and anode electrolyte reservoir, and then the ion- By the addition, the pentavalent electrolytic solution can be relatively easily reduced to the tetravalent electrolytic solution, and the tetravalent and trivalent electrolytic solutions are uniformly mixed to form the 3.5-valent electrolytic solution, and the 3.5-valent electrolytic solution formed by the mixing is supplied to both the cathode and the anode It is possible to improve the utilization efficiency of the negative electrode and the positive electrode electrolyte of the flow battery.
<플로우 배터리의 전해액 혼합 방법><Electrolyte Mixing Method of Flow Battery>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법을 설명한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of mixing an electrolyte of a flow battery according to an embodiment of the present invention.
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법은 (a) 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구로 유입되는 단계; (b) 상기 초기 상태 전해액이 상기 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되는 단계; (c) 산화/환원된 상기 음극 및 양극 전해액이 이온 분리되어 상기 음극 및 양극 전해액 저장부로 유입되는 단계; 및 (d) 상기 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입되는 단계;를 포함할 수 있다. The electrolyte solution mixing method of the flow battery comprises the steps of: (a) introducing an initial state electrolyte solution into a cathode and a cathode electrolyte inlet; (b) oxidizing / reducing the initial state electrolyte at the cathode and the anode of the flow battery; (c) introducing the oxidized / reduced anode and anode electrolyte into the cathode and anode electrolyte reservoir by ion separation; And (d) an ionic reducing agent is introduced into the anode electrolyte storage part.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법은 (e) 상기 음극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 음극 전해액과 상기 양극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 양극 전해액이 혼합되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
In addition, a method for mixing an electrolyte of a flow battery according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (e) mixing the anode electrolyte stored in the anode electrolyte reservoir with the anode electrolyte stored in the anode electrolyte reservoir; As shown in FIG.
(a) 단계는, 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(11,21)로 유입되는 단계이다.In the step (a), the initial state electrolytic solution flows into the cathode and the
초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되게 된다. 이때, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)와 연결 가능한 펌프(11, 21)가 각각 더 제공되어, 펌프(11, 21)를 통해 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되게 된다. 구체적으로 설명하면, 펌프(11, 21)가 작동되면, 음극 전해액 저장부(10)에 저장된 음극 전해액은 펌프(11)를 통하여 음극 전해액 유입구(41)를 통하여 음극(32)에 전달된다. 유사하게, 양극 전해액 저장부(20)에 저장된 양극 전해액은 펌프(21)를 통하여 양극 전해액 유입구(42)를 통하여 양극(33)에 전달된다.The initial state electrolytic solution flows into the cathode and
여기서, (a) 단계는 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 초기 상태 전해액이 유입되는 단계가 더 포함될 수 있다.Here, the step (a) may further include a step in which the initial state electrolytic solution is introduced into the cathode and anode
이때, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 초기 상태 전해액이 동량으로 유입된다.At this time, the initial state electrolytic solution flows into the cathode and anode
또한, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 각각 보관되는 초기 상태 전해액이 균일하게 혼합될 수 있도록 교반하는 단계가 더 추가될 수 있다.Further, a step of stirring the initial state electrolytic solution stored in the cathode and anode
(b) 단계는, 초기 상태 전해액이 상기 플로우 배터리의 음극(32) 및 양극(33)에서 산화/환원되는 단계이다.(b) is a step in which the initial state electrolytic solution is oxidized / reduced at the
초기 상태 전해액이 음극(32) 및 양극(33)에 동량으로 유입된 후, SOC(State of charge)가 100%가 되도록 충전을 하게 되면, 음극(32)에 저장된 4가의 전해액은 3가의 전해액으로 환원되고, 양극(33)에 저장된 4가의 전해액은 5가의 전해액으로 산화된다.
When the initial state electrolytic solution is charged to the
(c) 단계는, 산화/환원된 음극 및 양극 전해액이 이온 분리되어 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 유입되는 단계이다.In the step (c), the oxidized / reduced cathode and the anode electrolyte are ion-separated and introduced into the cathode and
산화(4가->5가)/환원(4가->3가)된 음극 및 양극 전해액이 이온 분리되어 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)로 유입되는데, 이때, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다.The cathode and the anode electrolytic solution which are oxidized (tetra-> 5-valent) / reduced (tetra-> 3) are separated and introduced into the cathode and
여기서, 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 눈금 형태의 계측부(150, 151)가 각각 제공되어, 이러한 계측부(150, 151)를 통하여 사용자는 시각을 이용하여 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 정확하게 측정할 수 있게 된다. The cathode and
또한 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있는 부피 측정 센서(160, 161)가 더 제공될 수 있음을 유의한다.
It is noted that the cathode and
(d) 단계는, 양극 전해액 저장부(20)에 이온 환원제가 투입되는 단계이다.(d) is a step in which the ionic reducing agent is charged into the cathode
양극 전해액 저장부(20)에는 5가의 전해액이 저장되는데, 이때, 5가의 전해액을 4가의 전해액으로 환원시키기 위해 이온 환원제가 투입된다.In the anode
본 발명의 일 실시예로, 양극 전해액 저장부(20)에 히드라진모노하이드레이트가 투입되는 경우, 제어부(140)는 가스 밸브(131)를 개방하여, 발생하는 가스를 가스 배출 유로(132)를 통해 배출할 수 있다.When the hydrazine monohydrate is charged into the anode
양극 전해액 저장부(20)에 저장되어 있는 5가의 전해액을 환원시키기 위해 이온 환원제가 투입되고, 이때, 균일하게 혼합되기 위해 교반할 수 있는 교반 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the electrolytic cell further comprises an agitating device which is charged with an ionic reducing agent to reduce the pentavalent electrolytic solution stored in the anode electrolytic
(e) 단계는, 음극 전해액 저장부(10)에 저장되어 있는 음극 전해액과 양극 전해액 저장부(20)에 저장되어 있는 양극 전해액이 혼합되는 단계이다.In the step (e), the negative electrode electrolyte stored in the negative
음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20)에 저장되어 있는 3가 및 4가의 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구(41, 42)로 유입되어 레독스 반응이 완료되면, 음극 및 양극 전해액이 음극 및 양극 전해액 저장부(10, 20) 중 어느 하나 이상으로 유입되게 되는데, 이때, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 음극 전해액 저장부(10)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다. When the trivalent and tetravalent electrolytic solutions stored in the cathode and
이와 유사하게, 제어부(140)는 제1 밸브(110)를 개방하여 음극(32)에서 유출되는 음극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하고, 제2 밸브(120)를 개방하여 양극(33)에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부(20)로 유입되도록 전해액의 유출 방향을 조절하게 된다.Similarly, the
상기의 과정을 반복적으로 수행하게 되면, 음극 전해액 저장부(10)에 저장되어 있는 음극 전해액과 양극 전해액 저장부(20)에 저장되어 있는 양극 전해액이 균일하게 혼합된다.When the above process is repeatedly performed, the negative electrode electrolyte stored in the negative
이러한 이유는, 히드라진모노하이드레이트가 소량이라도 투입되는 경우에는 부피 증가와 농도 변화를 야기하였을 것으로 예상되므로, 전지 용량을 보존하고 성능에 악영향을 미치는 양쪽 전해질의 농도차를 제거하기 위함이다.
The reason for this is to remove the difference in the concentration of both electrolytes which adversely affects the performance of the battery because the capacity of the battery is conserved because it is expected that the hydrazine monohydrate will cause volume increase and concentration change when a small amount of hydrazine monohydrate is added.
<실험예1> <Experimental Example 1>
1몰 VOSO4가 용해된 2몰 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가 바나듐 용액으로 산화시킨 후, 50ml를 채취하여 응축기가 장착된 용기에 투입하고, 높은 rpm으로 교반하면서, N2H4.H2O를 0.1ml씩 30초 간격으로 8회 투입하였다.1 mol VOSO 4 dissolved in 2 molar sulfuric acid solution was oxidized by an electrochemical method into a pentavalent vanadium solution and then 50 ml was taken out and charged into a container equipped with a condenser and N 2 H 4 .H 2 O in 0.1 ml increments at intervals of 30 seconds.
요약하자면, 1몰 VOSO4가 용해된 2몰 황산 용액을 5가 바나듐 용액으로 산화시키고, 그 다음 본 발명의 일 실시예에 따라 산화된 5가 바나듐 용액에 N2H4.H2O를 투입하였다.
In summary, a 2 molar sulfuric acid solution in which 1 molar VOSO 4 is dissolved is oxidized to a pentavalent vanadium solution, then N 2 H 4 .H 2 O is added to the oxidized pentavalent vanadium solution according to one embodiment of the present invention Respectively.
<실험예2> <Experimental Example 2>
3몰 황산 용액을 이용한 것 외에는 실험예1과 동일하게 공정을 수행하였다.3 molar sulfuric acid solution was used as the catalyst.
요약하자면, 1몰 VOSO4가 용해된 3몰 황산 용액을 5가 바나듐 용액으로 산화시키고, 그 다음 본 발명의 일 실시예에 따라 산화된 5가 바나듐 용액에 N2H4.H2O를 투입하였다.
In summary, a 3 molar sulfuric acid solution in which 1 molar VOSO 4 is dissolved is oxidized to a pentavalent vanadium solution, then N 2 H 4 .H 2 O is added to the oxidized pentavalent vanadium solution according to one embodiment of the present invention Respectively.
<실험예3> <Experimental Example 3>
2몰 VOSO4를 사용하고, N2H4.H2O를 16회 투입한 것 외에는 실험예2와 동일하게 공정을 수행하였다.2 moles of VOSO 4 and N 2 H 4 .H 2 O of 16 times.
요약하자면, 2몰 VOSO4가 용해된 3몰 황산 용액을 5가 바나듐 용액으로 산화시키고, 그 다음 본 발명의 일 실시예에 따라 산화된 5가 바나듐 용액에 N2H4.H2O를 투입하였다.
In summary, a 3 molar sulfuric acid solution in which 2 molar VOSO 4 is dissolved is oxidized to a pentavalent vanadium solution, then N 2 H 4 .H 2 O is added to the oxidized pentavalent vanadium solution according to one embodiment of the present invention Respectively.
<결과 논의><Discussion of results>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 전해액 혼합 방법에 따라 VOSO4가 용해된 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가의 바나듐 용액으로 산화시킨 후, 히드라진모노하이드레이트(N2H4.H2O)를 투입하여 4가 바나듐 용액 상태로 변화된 전해액의 색깔을 각각 관찰한 사진이다.FIG. 4 is a graph showing the results of oxidation of a sulfuric acid solution in which VOSO 4 is dissolved according to an electrolytic solution mixing method of a flow battery according to an embodiment of the present invention by electrochemical oxidation to a pentavalent vanadium solution and then adding hydrazine monohydrate (N 2 H 4 .H 2 O) was injected into the electrolyte solution to change the state of the tetravalent vanadium solution.
상기 실험에 따른 결과를 검토하면, Considering the results of the above experiments,
실험예1 에서 1몰 VOSO4가 용해된 2몰 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가 바나듐 용액으로 산화시킨 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과 노란색으로 나타났다. 그 후 N2H4.H2O를 0.1ml씩 30초 간격으로 8회 투입한 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과 파란색으로 나타났다.In Experimental Example 1, a 2 molar sulfuric acid solution in which 1 mol of VOSO 4 was dissolved was oxidized to a pentavalent vanadium solution by an electrochemical method, and the color of the vanadium solution was observed to be yellow. Then, N 2 H 4 .H 2 O was injected in 0.1ml increments every 30 seconds, and the color of the vanadium solution was blue.
실험예2 에서 1몰 VOSO4가 용해된 3몰 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가 바나듐 용액으로 산화시킨 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과 짙은 노란색으로 나타났다. 그 후 N2H4.H2O를 0.1ml씩 30초 간격으로 8회 투입한 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과, 파란색으로 나타났다.In Experimental Example 2, a 3 molar sulfuric acid solution in which 1 mol of VOSO 4 was dissolved was oxidized to a pentavalent vanadium solution by an electrochemical method, and the color of the vanadium solution was observed to be dark yellow. Then, N 2 H 4 .H 2 O was injected in 0.1ml increments every 30 seconds, and the color of the vanadium solution was observed to be blue.
실험예3 에서 2몰 VOSO4가 용해된 3몰 황산 용액을 전기 화학적 방법으로 5가 바나듐 용액으로 산화시킨 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과 상당히 짙은 노란색으로 나타났다. 그 후 N2H4.H2O를 0.1ml씩 30초 간격으로 16회 투입한 후 바나듐 용액의 색깔을 관찰한 결과, 파란색으로 나타났다In Experimental Example 3, a 3 molar sulfuric acid solution in which 2 molar VOSO 4 was dissolved was oxidized to a pentavalent vanadium solution by an electrochemical method, and the color of the vanadium solution was observed to be considerably dark yellow. Then, 0.1 ml of N 2 H 4 .H 2 O was added 16 times at intervals of 30 seconds, and the color of the vanadium solution was observed to be blue
이러한 이유를 살펴보면 다음과 같다. The reason for this is as follows.
실험예1, 실험예2 및 실험예3 에서 VOSO4가 용해된 황산 용액에 N2H4.H2O를 투입한 후, 용액의 색깔을 관찰한 결과, 4가 바나듐 용액의 고유의 색깔인 파란색으로 변화되므로써 N2H4.H2O로 인해 5가의 바나듐 용액이 4가의 바나듐 용액으로 환원된 것을 알 수 있다. In Experimental Example 1, Experimental Example 2 and Experimental Example 3, N 2 H 4 .H 2 O was added to the sulfuric acid solution in which VOSO 4 was dissolved, and the color of the solution was observed. As a result, It can be seen that the pentavalent vanadium solution was reduced to the tetravalent vanadium solution due to N 2 H 4 .H 2 O by changing to blue.
실험예1과 실험예2를 비교하면, 5가의 바나듐 용액을 4가의 바나듐 용액으로 환원시킬 때 황산 용액의 몰수를 2몰과 3몰로 다르게 준비한 뒤, 5가의 바나듐 용액이 4가의 바나듐 용액으로 환원될 때까지(바나듐 용액의 색이 파란색으로 변화될 때까지) N2H4.H2O를 투입한 결과, 황산 용액의 몰수가 다름에도 불구하고, 투입되는 N2H4.H2O의 양은 동일하였으며, 이로 인해 황산 용액의 몰수와 N2H4.H2O의 투입량은 연관성이 미미하다는 것을 알 수 있었다.Comparing Experimental Example 1 with Experimental Example 2, when reducing the pentavalent vanadium solution to the tetravalent vanadium solution, the number of moles of the sulfuric acid solution was changed to 2 mol and 3 mol, and then the pentavalent vanadium solution was reduced to the tetravalent vanadium solution when up to the amount of N 2 H 4 .H 2 O in spite of that (the color of the vanadium solution until a change in blue) N 2 H 4 .H 2 O After the input, different from the number of moles of the sulfuric acid solution, in And it was found that the molar amount of sulfuric acid solution and the input amount of N 2 H 4 .H 2 O are not related to each other.
또한, 실험예2와 실험예3을 비교하면, 5가의 바나듐 용액을 4가의 바나듐 용액으로 환원시킬 때 VOSO4의 몰수를 1몰과 2몰로 다르게 준비한 뒤, 5가의 바나듐 용액이 4가의 바나듐 용액으로 환원될 때까지(바나듐 용액의 색이 파란색으로 변화될 때까지) N2H4.H2O를 투입한 결과, 1몰의 VOSO4는 8회 투입, 2몰의 VOSO4는 16회 투입 되었다. 이로 인해 VOSO4의 몰수가 증가함에 따라 N2H4.H2O의 투입량도 증가되는 것을 알 수 있었다.In comparison between Experimental Example 2 and Experimental Example 3, when reducing the pentavalent vanadium solution to the tetravalent vanadium solution, the number of moles of VOSO 4 was changed to 1 mol and 2 mol, and then the pentavalent vanadium solution was converted into the tetravalent vanadium solution As a result of the addition of N 2 H 4 .H 2 O until the reduction (the color of the vanadium solution changed to blue), 1 mole of VOSO 4 was added 8 times and 2 moles of VOSO 4 was added 16 times . As a result, the amount of N 2 H 4 .H 2 O was increased as the mole number of VOSO 4 increased.
따라서, VOSO4의 몰수를 고려하여 N2H4.H2O의 투입량을 결정함으로써, 5가의 바나듐 용액을 4가의 바나듐 용액으로 환원시킬 수 있을 것으로 사료된다.
Therefore, it is considered that the pentavalent vanadium solution can be reduced to the tetravalent vanadium solution by determining the amount of N 2 H 4 .H 2 O to be added in consideration of the mole number of VOSO 4 .
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
10 : 음극 전해액 저장부 11 : 펌프
20 : 음극 전해액 저장부 21 : 펌프
31 : 분리막
32 : 음극 33 : 양극
41 : 음극 전해액 유입구 42 : 양극 전해액 유입구
51 : 음극 전해액 유출구 52 : 양극 전해액 유출구
100 : 전해액 재생 모듈
110 : 제1 밸브 120 : 제2 밸브
130 : 이온 환원제 투입부
131 : 가스 밸브 132 : 가스 배출 유로
140 : 제어부
150, 151 : 계측부
160, 161 : 부피 측정 센서10: cathode electrolytic solution storage part 11: pump
20: cathode electrolytic solution storage part 21: pump
31: Membrane
32: cathode 33: anode
41: cathode electrolyte inlet 42: anode electrolyte inlet
51: cathode electrolyte outlet 52: anode electrolyte outlet
100: electrolyte regeneration module
110: first valve 120: second valve
130: ion reductant input unit
131: gas valve 132: gas discharge passage
140:
150, 151:
160, 161: Volumetric sensor
Claims (21)
음극 및 양극 전해액 중 어느 하나 이상을 보관 가능하게 구성되는 음극 및 양극 전해액 저장부;
상기 양극 전해액 저장부에 이온 환원제를 공급하는 이온 환원제 투입부;
음극 및 양극 전해액 유출구에서 상기 음극 및 양극 전해액 저장부 중 어느 하나 이상으로 각각 상기 음극 및 양극 전해액을 유출시키는 제1 밸브 및 제2 밸브; 및
상기 제1 밸브를 열어 상기 음극에서 유출되는 음극 전해액을 양극 전해액 저장부 혹은 음극 전해액 저장부로 유입되도록 하고, 그리고, 상기 제2 밸브를 열어 상기 양극에서 유출되는 양극 전해액을 양극 전해액 저장부 혹은 음극 전해액 저장부로 유입되도록 상기 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 여부 및 전해액의 유출 방향을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
1. An electrolyte mixing module applicable to a flow battery,
A negative electrode and a positive electrode electrolyte reservoir configured to store at least one of a negative electrode and a positive electrode electrolyte;
An ion reductant input unit for supplying an ion reductant to the anode electrolyte storage unit;
A first valve and a second valve for discharging the negative electrode and the positive electrode electrolyte solution to at least one of the negative electrode and the positive electrode electrolyte reservoir in the negative electrode and the positive electrode electrolyte outlet; And
The anode valve is opened to allow the cathode electrolyte discharged from the cathode to flow into the anode electrolyte storage or cathode electrolyte storage and the cathode electrolyte discharged from the cathode is opened by opening the second valve to the anode electrolyte storage or catholyte storage And a controller for controlling whether the first valve and the second valve are open or closed and the flow direction of the electrolyte to flow into the storage part,
Electrolyte mixing module.
상기 음극 및 양극 전해액은 상기 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 각각 산화/환원되는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode and the positive electrode electrolyte are oxidized / reduced respectively at a cathode and an anode of the flow battery,
Electrolyte mixing module.
상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 삼방향 밸브인 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the first valve and the second valve are three-way valves.
Electrolyte mixing module.
상기 양극 전해액 저장부는 가스 밸브가 더 제공되고,
상기 가스 밸브는 상기 이온 환원제가 투입되는 경우 발생하는 가스를 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
The positive electrode electrolyte reservoir is further provided with a gas valve,
Wherein the gas valve is configured to discharge gas generated when the ion reducing agent is introduced.
Electrolyte mixing module.
상기 음극 및 양극 전해액 저장부에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있도록 눈금 형태의 계측부;가 제공되는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode and the positive electrode electrolyte storage portion are provided with a graduation-type measuring portion for measuring the volume of the stored negative and positive electrode electrolytes,
Electrolyte mixing module.
상기 음극 및 양극 전해액 저장부에는 저장된 음극 및 양극 전해액의 부피를 측정할 수 있는 부피 측정 센서가 더 제공되는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode and the positive electrode electrolyte storage portion are further provided with a volumetric sensor capable of measuring the volumes of the stored negative and positive electrode electrolytes.
Electrolyte mixing module.
상기 전해액 혼합 모듈은,
일측이 음극 전해액 저장부에 연결 가능하고 타측이 음극 전해액 유입구와 연결 가능하며, 일측이 양극 전해액 저장부에 연결 가능하고 타측이 양극 전해액 유입구와 연결 가능한 펌프를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
The electrolytic solution mixing module includes:
And a pump capable of being connected to the cathode electrolyte solution reservoir, one side of which is connectable to the cathode electrolyte reservoir, the other side of which is connectable to the anode electrolyte solution inlet, and the other side of which is connectable to the anode electrolyte solution reservoir.
Electrolyte mixing module.
상기 전해액 혼합 모듈은, 음극과 양극 사이에 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte solution mixing module includes a separator between the cathode and the anode.
Electrolyte mixing module.
상기 전해액 혼합 모듈은,
상기 음극 및 양극 전해액 저장부에 저장된 상기 음극 및 양극 전해액을 각각 교반할 수 있는 교반 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
The electrolytic solution mixing module includes:
Further comprising an agitator capable of agitating the negative electrode and the positive electrode electrolyte stored in the negative electrode and positive electrode electrolyte reservoir, respectively,
Electrolyte mixing module.
상기 교반 장치는
임펠라(impeller), 아지테이터(agitator) 및 마그네틱 스티러(magnetic stirrer) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
13. The method of claim 12,
The stirring device
Characterized in that it is any one of an impeller, an agitator and a magnetic stirrer.
Electrolyte mixing module.
상기 이온 환원제는 히드라진모노하이드레이트(Hydrazine monohydrate, N2H4.H2O)인 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Characterized in that the ionic reducing agent is hydrazine monohydrate (N 2 H 4 .H 2 O).
Electrolyte mixing module.
상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 하는,
전해액 혼합 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the flow battery is a vanadium redox flow battery.
Electrolyte mixing module.
(a) 초기 상태 전해액이 각각 음극 및 양극 전해액 유입구로 유입되는 단계;
(b) 상기 초기 상태 전해액이 상기 플로우 배터리의 음극 및 양극에서 산화/환원되는 단계;
(c-1) 제어부가 제1 밸브를 개방하여 음극에서 유출되는 산화된 음극 전해액이 음극 전해액 저장부로 유입되고, 제2 밸브를 개방하여 양극에서 환원된 양극 전해액이 양극 전해액 저아부로 유입되는 단계;
(c-2) 제어부가 제1 밸브를 개방하여 음극에서 유출되는 산화된 음극 전해액이 양극 전해액 저장부로 유입되고, 제2 밸브를 개방하여 양극에서 환원된 양극 전해액이 음극 전해액 저아부로 유입되는 단계;
(d) 상기 양극 전해액 저장부에 이온 환원제가 투입되는 단계; 및
(e) 상기 (c-1)단계 및 상기 (c-2)단계를 반복적으로 수행하여 상기 음극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 음극 전해액과 상기 양극 전해액 저장부에 저장되어 있는 상기 양극 전해액이 혼합되는 단계;
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법.
1. A method for mixing an electrolyte in a flow battery,
(a) an initial state electrolyte is introduced into the cathode and anode electrolyte inlets, respectively;
(b) oxidizing / reducing the initial state electrolyte at the cathode and the anode of the flow battery;
(c-1) the control unit opens the first valve to cause the oxidized cathode electrolyte discharged from the cathode to flow into the cathode electrolyte storage unit, open the second valve, and flow the anode electrolyte reduced in the anode into the anode electrolyte lower reservoir ;
(c-2) the control unit opens the first valve to cause the oxidized cathode electrolyte discharged from the cathode to flow into the cathode electrolyte storage unit, open the second valve, and the anode electrolyte reduced in the cathode flows into the cathode electrolyte bottom ;
(d) an ionic reducing agent is charged into the anode electrolyte storage part; And
(e) repeating the steps (c-1) and (c-2) to repeatedly mix the cathode electrolyte stored in the cathode electrolyte reservoir and the anode electrolyte stored in the cathode electrolyte reservoir ;
Flow electrolyte.
상기 (a) 단계에서,
음극 및 양극 전해액 저장부에 초기 상태 전해액이 유입되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법.
17. The method of claim 16,
In the step (a)
And an initial state electrolytic solution is introduced into the cathode and anode electrolyte reservoirs.
Flow electrolyte.
상기 (a) 및 (d) 단계에서,
상기 음극 및 양극 전해액 저장부에 저장된 상기 음극 및 양극 전해액을 각각 교반하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법.
17. The method of claim 16,
In the steps (a) and (d)
And stirring the negative and positive electrode electrolytes stored in the negative and positive electrode electrolyte reservoirs, respectively.
Flow electrolyte.
상기 (d) 단계에서,
상기 이온 환원제가 투입되는 경우 발생되는 가스를 배출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법.
17. The method of claim 16,
In the step (d)
And discharging gas generated when the ionic reducing agent is introduced.
Flow electrolyte.
상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 하는,
플로우 배터리의 전해액 혼합 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the flow battery is a vanadium redox flow battery.
Flow electrolyte.
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