KR102023919B1 - 모듈형 레독스 흐름 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 전해질 탱크, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질, 음극 전해질, 복수 개의 스택, 배관, 양극과 음극 펌프, 배터리 관리 시스템, 센서류를 포함하는 모듈형 레독스 흐름 전지에 있어서, 스택 및 BMS(500)는 스택 프레임(800)에 장착되고, 상기 양극 전해질 탱크 및 음극 전해질 탱크는 탱크 프레임(900)에 장착되며, 상기 스택 프레임(800)과 탱크 프레임(900)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.

Description

모듈형 레독스 흐름 전지 {MODULE TYPE REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 모듈형 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
레독스 흐름 전지 시스템은 한 개 혹은 복수개의 스택, BOP(펌프, 배관, 센서, 제어장치 등), 양극과 음극 전해질 및 한 쌍의 전해질 탱크로 구성된 레독스 흐름 전지 모듈을 한개 또는 복수 개 연결하여 구성된다.
BOP란 Balance of Plant의 약어로, 레독스 흐름 전지에서 스택 및 전해질을 제외한 구성 부품 또는 주변 기계 장치를 일컫는다.
레독스 흐름 전지 시스템을 제작하는 곳과 설치하는 곳이 상이하여 제작된 레독스 흐름 전지 시스템을 설치 장소로 운송하여 설치하는 것은 많은 시간과 비용이 소요된다.
또한, 레독스 흐름 전지 시스템은 전해질을 공급하는 탱크가 외부에 노출되어 있고 스택/BOP부분과 탱크가 하나로 연결된 것이 아니라 별도로 설치되어 있는 경우가 일반적이다.
전해질 탱크와 나머지 부분을 한 번에 이송할 수 없어 별도로 이송한 후 현장에서 조립하여야 하고, 현장에서 배관 작업이 필요하여 설치에 많은 시간과 비용이 소요된다.
또한, 생산 현장에서 모듈 단위로 미리 조립 후 테스트하는 것이 쉽지 않다.
이에 본 발명은 모듈형 레독스 흐름전지 시스템에 관한 것으로 레독스 흐름전지를 모듈로 제작한 후, 모듈의 개수를 증가시켜 모듈들을 연동시킴으로써 출력과 에너지를 증가시킬 수 있게 하고자 하는 것이다.
공개 특허 10-2013-0132488호 (2013.12.04)에 "레독스 플로우 배터리의 확장 가능한 모듈형 반응물 스토리지를 위한 시스템 및 방법"에 특허가 공개되어 있으나, 본 발명과 같이 레독스 흐름 전지를 구성하는 부품들의 모듈에 관한 것이 아니라 제1 양극액 스토리지 모듈(anolyte storage module) 및 제1 음극액 스토리지 모듈(catholyte storage module)에 관한 것으로 차이가 있다.
공개 특허 10-2013-0132488호 (2013.12.04)
본 발명은 모듈형 레독스 흐름전지 시스템에 관한 것으로 레독스 흐름전지를 모듈로 제작한 후 용량을 증가시키기 위해 모듈의 개수를 증가시킴으로써 용이하게 출력과 에너지를 증가시킬 수 있게 할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명은 양극 전해질 탱크, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질, 음극 전해질, 복수 개의 스택, 배관, 양극과 음극 펌프, 배터리 관리 시스템, 센서류를 포함하는 모듈형 레독스 흐름 전지에 있어서, 스택 및 BMS(500)는 스택 프레임(800)에 장착되고, 상기 양극 전해질 탱크 및 음극 전해질 탱크는 탱크 프레임(900)에 장착되며, 상기 스택 프레임(800)과 탱크 프레임(900)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 양극 전해질 탱크 및 음극 전해질 탱크는 일부가 제거된 직육면체의 형태이고, 상기 일부가 제거된 곳에는 펌프를 장착할 수 있는 공간(260A)이 형성되며, 상기 공간(260A)에는 진동 흡수체를 포함하는 펌프 지지 프레임(700)이 상기 탱크 프레임(900)에 연결되어 설치되고, 상기 펌프 지지 프레임 위에 펌프가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 양극 또는 음극 전해질 탱크에는 전해질이 투입되는 입구 플랜지(230A)와 전해질이 배출되는 배출 플랜지(250A)가 설치되며, 입구 플랜지(230A)가 배출 플랜지 보다 위에 설치되고, 상기 입구 플랜지(230A)에는 'ㄱ'자 형태의 배관(231A)이 연결되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명에서 양극 또는 음극 전해질 탱크의 입구 플랜지(230A) 보다 낮은 쪽에 전해질 주입 및 제거 플랜지(240A)를 추가로 포함하고, 상기 전해질 주입 및 제거 플랜지에는 딥 파이프(241A)가 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에서 양극 또는 음극 전해질 탱크와 스택을 연결하는 배관은 스택 및 양극 또는 음극 전해질 탱크의 전해질 수위보다 높게 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 스택 프레임(800)에는 누설 방지함(820)이 장착되어 스택에서 누액이 발생하는 경우 상기 누액이 상기 누설 방지함에 모이게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 스택 프레임(800)의 측면 지지대에는 작은 구멍을 여러 개 뚫어 전선을 고정 하는 전선 고정 구멍(810)이 설치되어 있고, 상기 누설 방지함의 양쪽 측면에 가이드(840) 및 미끄럼 판(830)이 설치되어, 스택의 앤드판 또는 푸트(411A)의 하부의 안쪽은 가이드(840)에 의하여 안내되며 하부 단면은 미끄럼 판에서 미끄러지면서 상기 스택이 누설 방지함(820) 위에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 미끄럼 판(830)에는 유로(831)가 존재하여 미끄럼판 위에 전해질이 떨어지더라도 유로를 따라 다시 누설 방지함(820) 안으로 들어갈 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 모듈에 전해질과 상기 전해질 온도를 낮추기 위한 냉각수와 열교환을 하게 하는 열교환기(300) 및 상기 냉각수 온도를 식히기 위한 칠러를 포함할 수 있다.
본 발명의 모듈형 구조는 레독스 흐름전지의 필수 부품인 스택, BOP (펌프, 제어장치, 배관, 센서 등), 전해질 탱크 및 전해질을 일체형으로 포함하고 있으며 모듈 단위로 이동, 설치가 가능하도록 하여 현장 작업을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 생산 공정에서 배관 연결 등을 모듈 형태로 작업을 완료하고 현장에 운반하여 배치한 후 전기 연결만 하므로 현장에서 용이하게 설치할 수 있다.
또한, 본 발명의 모듈형 구조는 단독으로 사용할 수 있으며 이송 및 설치의 용이성을 위해 표준형 10ft 혹은 20ft 컨테이너 또는 그것을 높이 방향으로 확장한 것에 장착하여 사용할 수 있게 하였다.
또한, 본 발명은 모듈 단위로 독립 운전이 가능하도록 하여 시스템의 일부에 문제가 생겨도 문제가 생긴 모듈만 정지가 가능하도록 하여 운전율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 시스템의 크기를 변경할 때도 추가 설계가 필요없이 모듈의 개수만 수정하면 되므로 용이한 변경이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 동일한 모듈을 반복하여 생산할 수 있으므로 대량 생산을 통한 생산비용 절감을 꾀할 수 있다.
도 1은 본 발명 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명 모듈의 스택이 설치된 면의 도면이다.
도 3은 본 발명 모듈의 전해질 탱크에 대한 투명 사시도이다.
도 4는 펌프가 설치되는 펌프 지지 프레임의 사시도이다.
도 5는 도 1 발명 모듈 사시도의 측면도이다.
도 6은 도 1의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 스택이 적층되는 스택 프레임(800)의 사시도이다.
도 8은 도 7의 확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 미끄럼 판(830)의 확대 도면이다.
도 10은 본 발명 모듈의 베이스 프레임(900)의 사시도이다.
도 11은 스택이 누설방지판 위에 설치된 사시도이다.
도 1은 본 발명 레독스 흐름 전지 모듈의 입체 사시도이고 본 발명은 양극과 음극 전해질 탱크 (200A, 200B), 양극과 음극 전해질, 복수 개의 스택(410A, 410B, 410C, 410D), 배관(600), 양극과 음극 펌프(도시되지 않음), BMS (500, 배터리 관리 시스템), 센서류로 이루어 진다.
본 발명의 모듈은 20ft 혹은 10ft의 표준 컨테이너 내부에 장착할 수 있는 크기로 구성하였다.
본 발명의 모듈은 크게 탱크 부분이 장착되는 탱크 프레임(900)과 스택 등이 장착되는 스택 프레임(800)을 포함하는데, 두개의 프레임은 볼팅 혹은 용접 등을 이용하여 하나로 결합되어 한꺼번에 이동이 가능하게 하였다.
본 발명에서 양극 또는 음극 전해질 탱크 2개(200A, 200B)가 나란히 위치하며 스택 및 BMS(500)가 앞쪽에 위치하도록 하여 앞쪽에서 스택 및 BMS에 접근이 가능해 유지보수가 용이하게 하였다.
도 3에 도시된 것과 같이 탱크(200A)는 공간 활용을 위하여 일부가 제거된 직육면체의 탱크로 구성하였으며, 상기 제거된 부분에 펌프를 장착할 수 있는 공간(260A)을 형성하였다. 상기 공간(260A)에는 도 4의 펌프 지지 프레임(700)이 탱크 프레임(900)과 연결되어 설치되고 그 위에 탱크(200A)가 놓여지도록 하였다.
또한, 탱크는 내산성을 갖는 폴리 에틸렌(PE) 등의 재질로 제작하였으며, 벽면 두께는 최소 5mm 이상으로 제작하여 공기가 탱크 벽면을 투과하여 전해질을 산화시키는 것을 방지하였다.
양극 또는 음극 전해질 탱크가 전해질의 정압(static pressure)을 견딜 수 있도록 하기 위하여 플라스틱 탱크의 외곽을 금속의 구조물로 보강하였다.
금속 재질은 전해질이 튀더라도 부식되지 않도록 부식 방지 도장 처리를 하였다.
상기 금속 구조물의 안쪽을 금속판으로 댄 후 이음매가 없도록 선용접 처리하여 플라스틱 탱크가 새더라도 외부의 금속 탱크가 전해질이 새는 것을 방지하는 이중 누출 방지함(double spill containment) 구조가 되도록 설계할 수 있다.
양극과 음극 탱크를 연결하는 수위 유지 배관(630)을 설치하여 두 극 탱크의 전해질의 양을 동일하게 유지할 수 있고 이로 인하여 전해질의 균형을 맞출 수 있도록 하였다.
양극 또는 음극 전해질 앞면의 최상단부에는 스택의 출구 배관에 의해 배출되는 전해질이 탱크로 투입되는 입구 플랜지(230A)가 설치되고 탱크의 앞면의 낮은 쪽에는 펌프의 흡입(suction) 배관(입구 배관)과 결합되어 탱크의 전해질이 배출되는 배출 플랜지(250A)가 설치된다.
입구 배관과 출구 배관의 거리가 가까우면 탱크 내부에서 전해질이 잘 섞이지 않고 스택에서 반응을 마치고 나온 전해질이 바로 다시 스택으로 유입되는 현상이 생기므로 두 배관 사이의 간격을 최대한 멀리 유지하기 위하여 스택 출구 배관에 연결되는 입구 플랜지(230A)에 배관(231A)을 추가하여 유입된 전해질이 탱크의 뒤쪽으로 갈 수 있도록 한다.
또한, 배관(231A) 끝이 탱크 내의 전해질의 수위보다 높으면 거품이 형성되어 전해질이 산화될 수 있으며 펌프의 운전이 멈출 경우 배관에 공기가 유입되게 되므로 이를 방지하기 위하여 입구 플랜지(230A)에 연결된 배관을 전해질에 잠길 수 있는 높이까지 내려준다.
탱크에 전해질을 넣고 뺄 수 있도록 하기 위하여 탱크의 낮은 쪽에 출구 플랜지(250A)와 별도의 전해질 주입 및 제거 플랜지(240A)를 장착한 후 딥 파이프(241A)를 연결한 후 밸브를 추가한다.
상기 전해질 주입 및 제거 플랜지(240A)를 통하여 전해질을 주입할 수 있으며 또한 상기 플랜지(240A)를 펌프의 흡입부에 연결하여 탱크 안의 전해질을 제거할 수 있다.
상기 탱크 안의 전해질을 최대한 많이 빼낼 수 있도록 하기 위하여 이 배관은 바닥에 가깝게 내려 설치하는 것이 바람직하다.
탱크의 상단에는 플로트 스위치(float switch)를 장착하여 전해질의 수위가 위험 수위보다 높아지면 스위치가 작동하도록 하며 이 스위치는 BMS와 연동하여 경고 신호를 생성하거나 펌프를 멈추는 등의 조치를 취할 수 있다.
위의 예시에서는 수직축 펌프를 사용하였으나 필요에 따라 수평으로 설치되는 마그네틱 펌프를 사용할 수 있다.
탱크 입구 및 출구에는 밸브를 장착하여 배관의 보수 및 펌프의 교체가 가능하도록 하였다. (즉, 밸브를 잠근 후, 배관의 보수 및 펌프 교체를 한다)
탱크 입구/출구의 밸브에는 리미트 스위치를 장착하여 밸브의 열림 상태를 파악하고 BMS와 연동하여 밸브가 닫혔을 때는 펌프의 작동이 불가하도록 할 수 있다
본 발명에서는 배관의 치수 공차를 제거하기 위하여 러버 컴펜세이터(610, rubber compensator)와 같은 신축성 있는(flexible) 배관 요소를 삽입한다.
펌프 아래쪽에 드레인 밸브(650)를 장착하여 펌프 교체시 배관에 남아있는 전해질을 받을 수 있게 하였다.
펌프의 진동이 탱크에 전달되지 않도록 하고 높이 공차를 흡수할 수 있도록 펌프 지지 프레임(700)에 진동 흡수체를 추가하여 제작하였다.
배관(600)은 스택의 양극/음극을 향하는 입구 배관 각 2세트와 양극/음극으로부터 배출되는 출구 배관 각 2 세트로 총 4 세트로 구성된다.
배관은 PVC, PP, PE 등 내산성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
탱크와 스택을 연결하는 배관은 스택보다 높은 위치에 설치되고 탱크의 전해질 수위 보다 높게 위치하도록 하여 스택에 누액이 발생하거나 배관이 손상되더라도 탱크 안의 전해질이 모두 새어나오는 일이 없도록 하고자 한다.
배관에 BMS와 연동하는 압력센서를 추가하여 배관 압력이 기준보다 높거나 낮을 경우 펌프를 정지하도록 한다.
전해질 내부의 불순물이 스택 내부로 들어가서 스택을 손상시키는 것을 방지하기 위하여 스택의 입구 포트 앞에 스트레이너(640, strainer)를 장착한다.
초기 운전시 배관에 차 있는 공기를 빼주기 위하여 배관의 가장 높은 곳에 공기 배기 밸브(670, air vent valve)를 장착하여 공기를 제거할 수 있도록 하였다. 상기 공기 배기 밸브가 없으면 펌프가 전해질을 밀어줄 수 없으며 공기 배기 밸브는 적어도 각 극마다 하나씩은 설치하였다.
스택 혹은 배관의 보수를 위하여 배관 각 세트의 낮은 부위에 하나 이상의 드레인 밸브 (650, drain valve)를 설치하여 전해질을 제거할 수 있도록 하였다.
스택 프레임(800)에는 복수개의 스택, 스택용 배관, 열교환기, SOC 측정용 셀 및 BMS가 장착된다.
복수 개의 스택을 전기적 요구사항에 맞추어 직렬 혹은 병렬 연결할 수 있다.
스택 아래 부위에 뚜껑 없는 상자 형태의 이음매가 없는 누설 방지함 (spill containment)이 장착되어 스택에서 약간의 누액이 발생하더라도 바닥으로 떨어지지 않고 누설 방지함(820)에 모이게 된다.
상기 스택 프레임(800)의 측면 지지대에는 작은 구멍을 여러 개 뚫어 전선을 고정 하는 전선 고정 구멍(810)이 설치되어 있다.
스택이 장착되는 부분에는 가이드(840) 및 미끄럼 판(830)이 존재하여 스택을 가이드를 따라 밀어서 장착할 수 있다. 미끄럼 판(830)은 PE(폴리에틸렌), 아세탈 등의 마찰계수가 작은 매끄러운 플라스틱 판으로 제작된다.
도 11을 보면 스택의 앤드판 또는 풋(411A)의 하부의 안쪽은 가이드(840)에 안내되며 하부 단면은 미끄럼 판(830)에서 미끄러지면서 상기 스택이 누설 방지함(820) 위에 설치되는 것을 알 수 있다.
상기 풋은 스택이 직육면체 모양일 경우 스택의 바닥에 부착되는 레일 형태로 상기 풋에 의하여 미끄럼 판(830)에서 스택이 미끄러질수 있다.
미끄럼 판(830)에는 유로(831)가 존재하여 미끄럼판 위에 전해질이 떨어지더라도 유로를 따라 다시 누설 방지함(820) 안으로 들어갈 수 있도록 하였다.
레독스 흐름전지 커플에 따라 온도의 요구사항이 다양하다. 바나듐 레독스 흐름전지의 경우 전해질의 온도가 40도가 넘고 충전된 상태로 일정 시간 이상 경과하면 전해질 내부의 V2O5가 석출되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 모듈에 열교환기(300)를 추가하여 차가운 냉각수와의 열교환을 통하여 전해질의 온도를 낮출 수 있도록 하였다. 열교환기의 재질은 내산성을 갖는 재질로 선정하였다.
전해질 온도 센서를 설치하여 BMS와 연동하여 냉각수를 식히기 위한 칠러(chiller)를 on/off 할 수 있도록 하였다.
전지의 SOC를 측정하기 위하여 배관을 분기하여 SOC 측정용 셀(660)을 장착하였으며 SOC 측정용 셀(660)은 전류가 흐르지 않고 전해질만 흐르므로 OCV (open current voltage)가 측정되며 OCV와 SOC의 상관관계로부터 SOC를 측정할 수 있다.
모듈 전체는 하나의 베이스 프레임(900)이 고정되어 있으며 베이스 프레임은 모듈의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 충분한 강성을 갖게 설계되었다.
베이스 프레임의 네 귀퉁이에 볼트 홀(910)을 내어 고리모양의 고정지그를 결합한 후 모듈을 들어서 이동하는 것이 가능하게 하였으며 볼트 홀 뒤쪽에는 너트를 미리 용접하도록 하여 볼트가 볼트홀을 통과한 후 너트와의 결합을 용이하게 하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
200A, 200B: 양극 전해질 탱크 /음극 전해질 탱크
220A: 탱크 몸체 230A: 입구 플랜지
240A: 전해질 주입 및 제거 플랜지 250A: 출구 플랜지
300: 열교환기 410A, 410B, 410C, 410D: 스택
500: 배터리 관리 시스템 600: 배관
610: 러버 컴펜세이터 620: 펌프 드레인 밸브
630: 수위 유지 배관 640: 스트레이너
650: 배관 드레인 밸브 700: 펌프 지지 프레임

Claims (9)

  1. 양극 전해질 탱크, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질, 음극 전해질, 복수 개의 스택, 배관, 양극과 음극 펌프, 배터리 관리 시스템(BMS), 센서류를 포함하는 모듈형 레독스 흐름 전지에 있어서,
    스택 및 BMS(500)는 스택 프레임(800)에 장착되고,
    상기 양극 전해질 탱크 및 음극 전해질 탱크는 탱크 프레임(900)에 장착되며,
    상기 스택 프레임(800)과 탱크 프레임(900)이 결합되어 있고,
    상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크는 일부가 제거된 직육면체의 형태이고, 상기 일부가 제거된 곳에는 상기 양극 펌프 또는 음극 펌프를 장착할 수 있는 공간(260A)이 형성되며,
    상기 공간(260A)에는 진동 흡수체를 포함하는 펌프 지지 프레임(700)이 상기 탱크 프레임(900)에 연결되어 설치되고,
    상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크에는 전해질이 투입되는 입구 플랜지(230A)와 전해질이 배출되는 배출 플랜지(250A)가 설치되며, 입구 플랜지(230A)가 배출 플랜지 보다 위에 설치되고,
    상기 입구 플랜지(230A)에는 상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크 내부에 배치되는 'ㄱ'자 형태의 배관(231A)과 연결되어 있고,
    상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크의 입구 플랜지(230A) 보다 낮은 쪽에 전해질 주입 및 제거 플랜지(240A)를 추가로 포함하고,
    상기 전해질 주입 및 제거 플랜지에는 상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크 내부에 배치되는 딥 파이프(241A)가 연결된 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
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  5. 제1항에 있어서,
    상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크와 스택을 연결하는 배관은 스택 및 상기 양극 전해질 탱크 또는 음극 전해질 탱크의 전해질 수위보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스택 프레임(800)에는 누설 방지함(820)이 장착되어 스택에서 누액이 발생하는 경우 상기 누액이 모이게 하는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
  7. 제6항에 있어서
    상기 스택 프레임(800)의 측면 지지대에는 작은 구멍을 여러 개 뚫어 전선을 고정 하는 전선 고정 구멍(810)이 설치되어 있고,
    상기 누설 방지함의 양쪽 측면에 가이드(840) 및 미끄럼 판(830)이 설치되어,
    스택의 앤드판 또는 푸트(411A)의 하부의 안쪽은 가이드(840)에 의하여 안내되며 하부 단면은 미끄럼 판에서 미끄러지면서 상기 스택이 스택 누설 방지함(820) 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미끄럼 판(830)에는 유로(831)가 존재하여 미끄럼판 위에 전해질이 떨어지더라도 유로를 따라 다시 누설 방지함(820) 안으로 들어갈 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모듈에 전해질과 상기 전해질의 온도를 낮추기 위한 냉각수와 열교환을 하게 하는 열교환기(300) 및 상기 냉각수의 온도를 식히기 위한 칠러를 포함하는 특징으로 하는 모듈형 레독스 흐름 전지.
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KR101212552B1 (ko) * 2010-11-29 2012-12-14 한국과학기술원 전기자동차 배터리팩 구조
US8709629B2 (en) 2010-12-22 2014-04-29 Jd Holding Inc. Systems and methods for redox flow battery scalable modular reactant storage
KR20130001773U (ko) * 2011-09-06 2013-03-14 대우조선해양 주식회사 휴대용 펌핑 장치
KR101831362B1 (ko) * 2015-07-06 2018-02-22 롯데케미칼 주식회사 레독스 흐름 전지
KR20170046438A (ko) * 2015-10-21 2017-05-02 오씨아이 주식회사 레독스 흐름 전지의 누설 감지 장치
KR102023914B1 (ko) * 2017-11-29 2019-09-23 주식회사 에이치투 모듈형 레독스 흐름 전지

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