KR102361103B1 - Electrode structure and redox flow battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 전극 구조체 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.The present specification relates to an electrode structure and a redox flow battery including the same.
Description
본 명세서는 전극 구조체 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.The present specification relates to an electrode structure and a redox flow battery including 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 all energy, such as efficiency in power use, improvement of power supply system capability and reliability, expansion of introduction of new and renewable energy that fluctuates over time, and energy regeneration of moving objects. The demand for possibilities and social contribution is increasing.
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.Adjustment of the supply-demand balance of semi-autonomous regional power supply systems such as microgrids and appropriate distribution of uneven output of renewable energy generation such as wind and solar power generation, voltage and frequency fluctuations caused by differences with the existing power system, etc. In order to control the effect of secondary batteries, research on secondary batteries is being actively conducted, and expectations for the utilization of secondary batteries in these fields are increasing.
대용량 전력 저장용으로 사용될 이차 전지에 요구되는 특성을 살펴보면 에너지 저장 밀도가 높아야 하며 이러한 특성에 가장 적합한 고용량 및 고효율의 2차 전지로서 흐름 전지가 가장 각광받고 있다.Looking at the characteristics required for secondary batteries to be used for large-capacity power storage, energy storage density must be high, and flow batteries are in the spotlight as high-capacity and high-efficiency secondary batteries most suitable for these characteristics.
흐름 전지는 분리막을 중심으로 양측에 캐소드 및 애노드의 전극이 위치하도록 구성된다. The flow battery is configured such that the electrodes of the cathode and the anode are located on both sides of the separator as the center.
전극의 외부에 각각 전지 체결 및 전기 전도를 위한 플레이트가 구비되며, 전해질을 담아놓는 캐소드 탱크와 애노드 탱크 그리고 전해질이 들어가는 유입구와 전해질이 다시 나오는 배출구를 포함하여 구성된다.A plate for battery fastening and electric conduction is provided on the outside of the electrode, respectively, and it is configured to include a cathode tank and an anode tank for containing electrolyte, an inlet for entering the electrolyte, and an outlet for releasing the electrolyte.
본 명세서는 전극 구조체 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지를 제공하고자 한다.The present specification is to provide an electrode structure and a redox flow battery including the same.
본 명세서는 적어도 일측 표면에 구비된 음각 패턴과 기공을 갖는 카본 블록; 상기 카본 블록의 적어도 일면에 구비된 카본 페이퍼, 카본천(cloth) 및 얇은 카본펠트 중 선택된 어느 하나를 포함하는 계면저항감소층; 및 상기 카본 블록이 일면 또는 양면에 수용되는 플로우 프레임을 포함하며, 상기 카본 블록의 기공률은 5% 이상 70%이하이고, 상기 카본 블록의 압축강도가 20MPa 이상인 것인 전극 구조체를 제공한다. The present specification is a carbon block having an intaglio pattern and pores provided on at least one surface; an interfacial resistance reducing layer comprising any one selected from carbon paper, carbon cloth, and thin carbon felt provided on at least one surface of the carbon block; and a flow frame in which the carbon block is accommodated on one side or both sides, wherein the carbon block has a porosity of 5% or more and 70% or less, and a compressive strength of the carbon block is 20 MPa or more.
또한, 본 명세서는 제1 엔드 플레이트; 제1 모노폴라 플레이트; 분리막; 제2 모노폴라 플레이트; 및 제2 엔드 플레이트를 순차적으로 포함하고, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 중 적어도 하나는 상술한 전극 구조체인 것인 레독스 흐름 전지를 제공한다. In addition, the present specification is a first end plate; a first monopolar plate; separator; a second monopolar plate; and a second end plate sequentially, wherein at least one of the first and second monopolar plates provides a redox flow battery that is the electrode structure described above.
본 명세서에 따른 전극 구조체의 전극은 전지셀의 체결압에 의해 거의 압축이 되지 않고 제조시 기공률을 유지할 수 있는 장점이 있다. The electrode of the electrode structure according to the present specification has an advantage in that it is hardly compressed by the fastening pressure of the battery cell and can maintain the porosity during manufacturing.
본 명세서에 따른 레독스 흐름 전지는 전극으로 전해액을 높은 유량으로 공급할 수 있는 장점이 있다.The redox flow battery according to the present specification has the advantage of supplying the electrolyte at a high flow rate to the electrode.
도 1은 종래기술에 따른 전극 구조체를 이용하여 전지를 체결하는 분해단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전극 구조체를 이용하여 체결된 전지의 단면도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 실시상태의 전극 구조체의 단면도이다.
도 4는 본 명세서에 따른 일 실시상태의 전극 구조체를 이용하여 전지를 체결하는 분해단면도이다.
도 5는 본 명세서에 따른 일 실시상태의 전극 구조체를 이용하여 체결된 전지의 단면도이다.
도 6은 본 명세서에 따른 다른 실시상태의 전극 구조체가 적용된 레독스 흐름 전지의 분해단면도이다.
도 7은 본 명세서에 따른 카본블록의 형상을 주사전자현미경 150배율로 관찰한 이미지이다.
도 8은 비교예 1의 카본 펠트 표면의 사진이다.
도 9는 실시예 1의 카본 블록 표면의 사진이다.
도 10은 실시예 2의 카본 블록 표면의 사진이다.1 is an exploded cross-sectional view of fastening a battery using an electrode structure according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a battery fastened using an electrode structure according to the prior art.
3 is a cross-sectional view of an electrode structure of an embodiment according to the present specification.
4 is an exploded cross-sectional view for fastening a battery using the electrode structure of an embodiment according to the present specification.
5 is a cross-sectional view of a battery fastened using the electrode structure of an embodiment according to the present specification.
6 is an exploded cross-sectional view of a redox flow battery to which the electrode structure of another embodiment according to the present specification is applied.
7 is an image of the shape of the carbon block according to the present specification observed under a scanning electron microscope at 150 magnification.
8 is a photograph of the carbon felt surface of Comparative Example 1.
9 is a photograph of the surface of the carbon block of Example 1.
10 is a photograph of the carbon block surface of Example 2.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in detail.
본 명세서의 전극 구조체는 적어도 일측 표면에 구비된 음각 패턴과 기공을 갖는 카본 블록; 및 상기 카본 블록이 일면 또는 양면에 수용되는 플로우 프레임을 포함한다. The electrode structure of the present specification includes a carbon block having an intaglio pattern and pores provided on at least one surface; and a flow frame in which the carbon block is accommodated on one side or both sides.
상기 전극 구조체가 카본 블록; 및 카본 블록이 일면에 수용되는 플로우 프레임을 포함하는 경우, 상기 전극 구조체는 모노폴라 플레이트이다. 이때, 상기 모노폴라 플레이트는 카본 블록이 구비된 일면만 전극으로서 역할을 하는 플레이트를 의미한다. The electrode structure is a carbon block; and a flow frame in which the carbon block is accommodated on one surface, the electrode structure being a monopolar plate. In this case, the monopolar plate refers to a plate in which only one surface provided with the carbon block serves as an electrode.
상기 전극 구조체가 카본 블록; 및 카본 블록이 양면에 수용되는 플로우 프레임을 포함하는 경우, 상기 전극 구조체는 바이폴라 플레이트이다. 이때, 상기 바이폴라 플레이트는 카본 블록이 구비된 양면이 모두 전극으로서 역할을 하는 플레이트를 의미한다. 상기 바이폴라 플레이트의 양면의 전극은 서로 반대되는 전극이거나 동일한 전극이며, 구체적으로 일면의 전극이 애노드인 경우 타면의 전극은 캐소드로 역할을 할 수 있다.The electrode structure is a carbon block; and a flow frame in which the carbon block is accommodated on both sides, the electrode structure is a bipolar plate. In this case, the bipolar plate refers to a plate in which both surfaces provided with the carbon block serve as electrodes. The electrodes on both sides of the bipolar plate are opposite to each other or the same electrode. Specifically, when the electrode on one side is the anode, the electrode on the other side may serve as the cathode.
상기 음각 패턴은 패쇄도형패턴, 선형패턴 및 이의 혼합일 수 있다. 상기 음각 패턴의 선은 직선, 지그재그, 물결무늬 등일 수 있으며, 바람직하게는 직선일 수 있다. The engraved pattern may be a closed figure pattern, a linear pattern, or a mixture thereof. The line of the intaglio pattern may be a straight line, a zigzag pattern, a wave pattern, etc., and preferably a straight line.
상기 음각 패턴은 선형패턴일 수 있다. 구체적으로, 상기 선형패턴의 선은 직선일 수 있다.The engraved pattern may be a linear pattern. Specifically, the line of the linear pattern may be a straight line.
상기 음각 패턴은 상기 카본 블록의 표면의 일 방향으로 서로 평행한 2 이상의 선형 패턴일 수 있다. 구체적으로, 상기 음각 패턴은 상기 카본 블록의 표면의 길이 방향으로 서로 평행한 2 이상의 선형 패턴일 수 있다. 상기 2 이상의 선형 패턴은 서로 패턴의 길이가 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 동일할 수 있다.The intaglio pattern may be two or more linear patterns parallel to each other in one direction of the surface of the carbon block. Specifically, the intaglio pattern may be two or more linear patterns parallel to each other in the longitudinal direction of the surface of the carbon block. The two or more linear patterns may have the same length or different lengths, preferably the same.
상기 음각 패턴은 상기 카본 블록의 표면의 길이 방향에서, 어느 하나의 선 상에 2 이상의 선형 패턴이 서로 이격되어 구비될 수 있다. 상기 2 이상의 선형 패턴은 서로 패턴의 길이가 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 동일할 수 있다.In the intaglio pattern, two or more linear patterns on any one line in the longitudinal direction of the surface of the carbon block may be provided to be spaced apart from each other. The two or more linear patterns may have the same length or different lengths, preferably the same.
상기 음각 패턴은 상기 카본 블록의 표면의 길이 방향에서, 어느 하나의 선 상에 2 이상의 선형 패턴이 서로 이격되어 구비되고, 상기 어느 하나의 선과 이웃한 다른 선 상에 2 이상의 선형 패턴이 서로 이격되어 구비되며, 어느 하나의 선 상에 2 이상의 선형 패턴과 상기 어느 하나의 선과 이웃한 다른 선 상에 2 이상의 선형 패턴은 서로 어긋난 위치에 구비될 수 있다. 상기 어느 하나의 선 상에 구비된 2 이상의 선형 패턴 및 상기 어느 하나의 선과 이웃한 다른 선 상에 2 이상의 선형 패턴은 서로 패턴의 길이가 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 동일할 수 있다.The intaglio pattern is provided with two or more linear patterns spaced apart from each other on any one line in the longitudinal direction of the surface of the carbon block, and two or more linear patterns on another line adjacent to the one line are spaced apart from each other, Two or more linear patterns on any one line and two or more linear patterns on another line adjacent to the one line may be provided at positions shifted from each other. The two or more linear patterns provided on the one line and the two or more linear patterns on another line adjacent to the one line may have the same lengths or different lengths, preferably the same.
다시 말하면, 상기 음각 패턴은 상기 카본 블록의 표면의 길이 방향에서, 어느 하나의 선 상에 2 이상의 선형 패턴이 서로 이격되어 구비되고, 상기 어느 하나의 선과 이웃한 다른 선 상에 2 이상의 선형 패턴이 서로 이격되어 구비되며, 어느 하나의 선 상에 구비된 어느 하나의 선형 패턴은 상기 다른 선 상에 구비되고 상기 어느 하나의 선형 패턴과 이웃한 선형 패턴과 각각의 선 상에 구비된 위치가 서로 상이할 수 있다. 상기 어느 하나의 선 상에 구비된 2 이상의 선형 패턴 및 상기 어느 하나의 선과 이웃한 다른 선 상에 2 이상의 선형 패턴은 서로 패턴의 길이가 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 동일할 수 있다.In other words, in the intaglio pattern, two or more linear patterns are provided spaced apart from each other on any one line in the longitudinal direction of the surface of the carbon block, and two or more linear patterns are provided on another line adjacent to the one line. It is provided spaced apart from each other, and any one linear pattern provided on one line is provided on the other line, and the position provided on each line is different from the linear pattern adjacent to the one linear pattern. can do. The two or more linear patterns provided on the one line and the two or more linear patterns on another line adjacent to the one line may have the same lengths or different lengths, preferably the same.
여기서, 길이 또는 길이 방향은 가로와 세로 중 길이가 더 긴 방향을 의미한다. Here, the length or the lengthwise direction means a direction in which the length is longer among the horizontal and vertical directions.
상기 음각 패턴의 깊이는 상기 카본 블록의 두께의 5% 이상 100 % 이하일 수 있으며, 구체적으로 5% 이상 95% 이하일 수 있고, 더 구체적으로 50% 이상 95% 이하일 수 있으며, 70% 이상 90% 이하일 수 있다.The depth of the intaglio pattern may be 5% or more and 100% or less of the thickness of the carbon block, specifically 5% or more and 95% or less, and more specifically 50% or more and 95% or less, 70% or more and 90% or less can
상기 음각 패턴의 길이는 상기 카본 블록의 길이의 5% 이상 95% 이하일 수 있으며, 구체적으로 30% 이상 85% 이하일 수 있고, 더 구체적으로 60% 이상 80% 이하일 수 있다.The length of the intaglio pattern may be 5% or more and 95% or less of the length of the carbon block, specifically 30% or more and 85% or less, and more specifically 60% or more and 80% or less.
상기 카본 블록의 기공률은 5% 이상 70% 이하이고, 구체적으로 20% 이상 50% 이하이며, 더 구체적으로 30% 이상 40% 이하일 수 있다. The porosity of the carbon block may be 5% or more and 70% or less, specifically 20% or more and 50% or less, and more specifically 30% or more and 40% or less.
흐름 전지 체결 시 카본블록의 두께변화는 10% 이하이고, 구체적으로는 2%이하이며, 더 구체적으로 거의 변화하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 카본 블록이 적용된 흐름 전지셀을 체결할 때 카본 블록이 거의 수축하지 않아 체결된 전지셀에서도 제조시 카본 블록의 기공률을 유지할 수 있다. 여기서, 상기 기공률의 변화는 가압전 기공률과 가압후 기공률의 차이를 의미한다. When the flow battery is fastened, the thickness change of the carbon block is 10% or less, specifically 2% or less, and more specifically, it may hardly change. In this case, since the carbon block hardly shrinks when the flow battery cell to which the carbon block is applied is fastened, the porosity of the carbon block can be maintained even in the fastened battery cell. Here, the change in the porosity means the difference between the porosity before pressurization and the porosity after pressurization.
상기 카본 블록의 평균두께는 상기 카본 블록 수용홈의 깊이와 체결구조를 고려하여 선택할 수 있으며, 구체적으로 상기 카본 블록의 평균두께는 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이와 동일하거나, 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이보다 얇거나 두꺼울 수 있다. 예를 들면, 수용홈의 깊이가 2mm인 경우, 일반적으로 카본블록의 두께는 2mm이나, 가스켓의 형태와 두께에 따라서 카본블록의 두께는 수용홈의 깊이보다 더 두껍거나 더 얇을 수 있다. 구체적으로, 플로우 프레임의 비전도성 영역 전체 면에 가스켓 시트를 적용할 경우, 적용되는 가스켓의 두께만큼 카본블록 수용홈의 깊이가 깊어지는 효과가 발생하나, 또 다른 예로, 상기의 면가스켓 형태가 아닌 오링 또는 줄오링 형태의 가스켓을 음각으로 패턴된 홈에 넣어 적용하면, 수용홈의 깊이의 증가가 없을 수 있다.The average thickness of the carbon block may be selected in consideration of the depth of the carbon block receiving groove and the fastening structure. Specifically, the average thickness of the carbon block is the same as the average depth of the carbon block receiving groove, or the carbon block receiving groove may be thinner or thicker than the average depth of For example, when the depth of the receiving groove is 2 mm, the thickness of the carbon block is generally 2 mm, but depending on the shape and thickness of the gasket, the thickness of the carbon block may be thicker or thinner than the depth of the receiving groove. Specifically, when the gasket sheet is applied to the entire surface of the non-conductive region of the flow frame, the effect of increasing the depth of the carbon block receiving groove by the thickness of the applied gasket occurs. Alternatively, if a Jul-O-ring type gasket is applied to a groove patterned with an intaglio, there may be no increase in the depth of the receiving groove.
상기 카본 블록은 구형의 페놀수지와 바인더를 포함하는 조성물을 블록형 몰드에 충진하고 이를 압축한 후 탄화시켜 다공성의 카본 블록을 제조할 수 있다. The carbon block may be prepared by filling a composition containing a spherical phenolic resin and a binder in a block-type mold, compressing it, and then carbonizing it to prepare a porous carbon block.
상기 카본 블록은 구형의 페놀수지를 제조하여 상기 구형의 페놀수지와 바인더인 액상의 폴리페놀을 포함하는 조성물을 블록형 몰드에 충진하고 이를 압축한 후 건조/탈지/소결/고순화 공정을 거쳐 다공성의 카본 블록을 제조할 수 있다.The carbon block prepares a spherical phenolic resin, fills a block-type mold with a composition containing the spherical phenolic resin and liquid polyphenol as a binder, compresses it, and then passes through drying/degreasing/sintering/high purification processes to porous of carbon blocks can be produced.
이때, 구형의 페놀수지는 고분자이며, 상기 페놀수지는 페놀류(페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀)과 알데히드류(포름알데히드, 아세트알데히드, 푸르푸랄) 로부터 얻어지는 수지 및 그것들의 변성 수지를 포함하는 열경화성 수지를 의미한다.At this time, the spherical phenolic resin is a polymer, and the phenolic resin is a resin obtained from phenols (phenol, cresol, xylenol, resorcinol) and aldehydes (formaldehyde, acetaldehyde, furfural) and modified resins thereof. It means a thermosetting resin containing.
액상의 폴리페놀은 상대적으로 저분자 물질로서 상온에서 액상이며, 구형의 페놀수지를 연결하는 바인더 수지로서 역할을 할 수 있다. Liquid polyphenol is a relatively low molecular material, is liquid at room temperature, and can serve as a binder resin connecting the spherical phenolic resins.
이때, 사용된 구형의 페놀수지 입자는 100㎛ 내지 800㎛의 평균직경을 갖는 구형의 폴리수지 입자일 수 있다.In this case, the spherical phenolic resin particles used may be spherical polyresin particles having an average diameter of 100 μm to 800 μm.
상기 카본 블록의 압축 강도는 20MPa 이상이며, 구체적으로 25MPa 이상이다. 이 경우, 상기 카본 블록이 적용된 흐름 전지셀을 체결할 때 카본 블록이 거의 수축하지 않아 체결된 전지셀에서도 제조시 카본 블록의 기공률을 유지할 수 있다. 여기서, 압축 강도는 높으면 높을수록 좋으므로 상한치를 특정하지 않는다. 이때, 압축 강도는 KS L 1601 : 2006 에 명시된 시험분석법으로 측정한 값을 의미한다. The carbon block has a compressive strength of 20 MPa or more, specifically 25 MPa or more. In this case, since the carbon block hardly shrinks when the flow battery cell to which the carbon block is applied is fastened, the porosity of the carbon block can be maintained even in the fastened battery cell. Here, the upper limit is not specified because the higher the compressive strength is, the better. At this time, the compressive strength means the value measured by the test and analysis method specified in KS L 1601: 2006.
상기 카본 블록의 소결 밀도는 0.6g/cm3 이상이며, 구체적으로 0.7g/cm3 이상이다. 이 경우, 상기 카본 블록이 적용된 흐름 전지셀을 체결할 때 카본 블록이 거의 수축하지 않아 체결된 전지셀에서도 제조시 카본 블록의 기공률을 유지할 수 있다. 여기서, 소결 밀도는 높으면 높을수록 좋으므로 상한치를 특정하지 않는다. 이때, 소결 밀도는 KS L 3409 : 2010 에 명시된 시험분석법으로 측정한 값을 의미한다.The sintered density of the carbon block is 0.6 g/cm 3 or more, specifically 0.7 g/cm 3 or more. In this case, since the carbon block hardly shrinks when the flow battery cell to which the carbon block is applied is fastened, the porosity of the carbon block can be maintained even in the fastened battery cell. Here, the higher the sintering density, the better, so the upper limit is not specified. At this time, the sintered density means a value measured by the test and analysis method specified in KS L 3409: 2010.
상기 카본 블록의 평균 기공 크기는 25㎛ 이상 200㎛ 이하일 수 있으며, 구체적으로 70㎛ 이상 120㎛ 이하일 수 있고, 더 구체적으로 90㎛ 이상 110㎛ 이하일 수 있다. The average pore size of the carbon block may be 25 μm or more and 200 μm or less, specifically 70 μm or more and 120 μm or less, and more specifically 90 μm or more and 110 μm or less.
상기 카본 블록은 전지 체결 전 열처리를 추가로 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 카본 블록은 공기를 공급하면서 고온에서 일정 시간 이상 열처리될 수 있다. 이때, 열처리 온도는 500℃ 내외일 수 있고, 열처리 시간은 5시간 이상 7시간 이하일 수 있다. The carbon block may be additionally subjected to heat treatment before battery fastening. Specifically, the carbon block may be heat-treated at a high temperature for a certain time or longer while supplying air. At this time, the heat treatment temperature may be around 500 ℃, the heat treatment time may be 5 hours or more and 7 hours or less.
상기 카본 블록의 적어도 일면에 구비된 카본 페이퍼, 카본천(cloth) 및 얇은 카본펠트 중 선택된 어느 하나를 포함하는 계면저항감소층을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 구조체는 상기 카본 블록의 일면 또는 양면에 구비된 카본 페이퍼를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 계면저항을 낮추고, 반응속도가 향상될 수 있다. It may further include an interfacial resistance reducing layer comprising any one selected from carbon paper, carbon cloth, and thin carbon felt provided on at least one surface of the carbon block. Specifically, the electrode structure may further include carbon paper provided on one or both surfaces of the carbon block. In this case, the interfacial resistance may be lowered and the reaction rate may be improved.
상기 계면저항감소층의 두께는 0.01mm 이상 1mm 이하일 수 있고, 0.1mm 이상 0.7mm 이하일 수 있다. 이 경우, 계면저항을 낮추고, 반응속도가 향상될 수 있다.The thickness of the interfacial resistance reducing layer may be 0.01 mm or more and 1 mm or less, and 0.1 mm or more and 0.7 mm or less. In this case, the interfacial resistance may be lowered and the reaction rate may be improved.
상기 카본 블록의 적어도 일면에 계면저항감소층을 구비하는 경우, 상기 카본 블록의 평균두께는 계면저항감소층의 두께를 고려하여 선택할 수 있다. 구체적으로, 상기 적어도 일면에 계면저항감소층이 구비된 카본 블록은 카본 블록과 계면저항감소층의 평균두께의 합이 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이와 동일하거나, 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이보다 얇거나 두꺼울 수 있다. 예를 들면, 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이가 2mm인 경우 상기 카본 블록의 평균두께는 2mm이고, 계면저항감소층의 두께는 0.5mm일 수 있다.When an interface resistance reducing layer is provided on at least one surface of the carbon block, the average thickness of the carbon block may be selected in consideration of the thickness of the interfacial resistance reducing layer. Specifically, in the carbon block provided with the interfacial resistance reducing layer on at least one surface, the sum of the average thickness of the carbon block and the interfacial resistance reducing layer is the same as the average depth of the carbon block receiving groove, or the average depth of the carbon block receiving groove It can be thinner or thicker. For example, when the average depth of the carbon block receiving groove is 2 mm, the average thickness of the carbon block may be 2 mm, and the thickness of the interfacial resistance reducing layer may be 0.5 mm.
카본페이퍼는 카본 블랙, 카본 섬유 또는 카본나노튜브 등 탄소소재를 바인더 수지와 함께 코팅한 후 가열하여 제조된 얇은 종이와 같은 재료를 의미한다. Carbon paper refers to a material such as thin paper manufactured by coating a carbon material such as carbon black, carbon fiber, or carbon nanotube with a binder resin and then heating it.
여기서, 카본천 및 카본펠트는 카본섬유로 제작된다. 카본섬유는 탄소함량이 중량비 90% 이상인 섬유상의 탄소 재료이며, 강도는 강철의 10배 수준이고, 중량은 강철의 25%에 불과한 경량 소재이다. 상기 카본섬유는 우수한 기계적 특성 외에도 높은 열전도성 및 낮은 열팽창계수, 우수한 전기 전도성 및 내화학성을 갖는다.Here, the carbon cloth and carbon felt are made of carbon fiber. Carbon fiber is a fibrous carbon material with a carbon content of 90% or more by weight, and is a lightweight material with a
카본천(카본시트)은 카본섬유로 직조(woven fabric)된 것이고, 카본펠트는 부직포같이 카본섬유를 열접착 또는 화학약품으로 접착시키거나 니들 등으로 엉키게 만든 것이며, 즉 카본섬유를 직조하지 않고(non-woven fabric) 제조된 펠트형태의 것이다.Carbon cloth (carbon sheet) is a woven fabric with carbon fibers, and carbon felt is made by bonding carbon fibers with heat bonding or chemicals like a nonwoven fabric or entangled with needles, that is, without weaving carbon fibers. (non-woven fabric) It is in the form of a manufactured felt.
도 1 및 도 2를 바탕으로 설명하면, 본 명세서의 카본블록 대신 카본펠트(1)를 사용하는 경우, 단위전지의 체결전 t1의 두께를 갖는 카본펠트를 h1의 깊이를 갖는 카본 펠트 수용홈(4)에 삽입하고, 단위전지를 체결하면 t2로 카본펠트의 두께가 변경된다. 이때, 카본펠트의 압축률은 {(t1-t2)×100}/t1으로 계산된다. 카본펠트의 압축률이 높을수록 소재간 계면의 저항은 낮아지는 효과가 발생하나, 카본펠트의 기공률은 감소하기 때문에 전해액 흐름성이 악화될 수 있다.1 and 2, when using the carbon felt 1 instead of the carbon block of the present specification, the carbon felt having a thickness of t1 before fastening of the unit cell to a carbon felt receiving groove having a depth of h1 ( When inserting in 4) and fastening the unit cell, the thickness of the carbon felt is changed at t2. At this time, the compression ratio of the carbon felt is calculated as {(t1-t2)×100}/t1. The higher the compression ratio of carbon felt, the lower the resistance of the interface between materials occurs. However, since the porosity of the carbon felt decreases, the electrolyte flowability may deteriorate.
예를 들면, 5mm 두께를 갖는 카본펠트가 플로우 프레임의 펠트 수용홈에 삽입되고, 수용홈의 깊이가 3mm일 경우, 카본펠트는 40%의 압축률을 갖는다고 말할 수 있다. For example, when carbon felt having a thickness of 5 mm is inserted into the felt receiving groove of the flow frame and the depth of the receiving groove is 3 mm, it can be said that the carbon felt has a compression ratio of 40%.
그러나, 본원 명세서의 전극 구조체는 카본 블록이 구비됨으로써, 전지 체결시의 압력에 의해 두께의 변화가 적으므로, 계면의 저항이 낮으면서도 카본 블록의 기공률 및 기공의 크기가 거의 유지되어 전해액의 흐름성이 좋은 장점이 있다.However, since the electrode structure of the present specification is provided with a carbon block, there is little change in thickness due to pressure at the time of battery fastening. This has great advantages.
도 4 및 도 5를 바탕으로 설명하면, 단위전지의 체결전 T1의 두께를 갖는 카본 블록을 H1의 깊이를 갖는 카본 블록 수용홈(30)에 삽입하고, 단위전지를 체결하면 체결 후 카본 블록의 T2는 체결전 카본 블록의 두께인 T1과 거의 동일하다.4 and 5, a carbon block having a thickness of T1 before fastening of the unit cell is inserted into the carbon
상기 플로우 프레임은 일면 또는 양면에 카본 블록이 수용될 수 있는 구조, 상기 카본 블록으로 전해액을 공급하고 배출할 수 있는 유로, 전해액이 새지 않도록 실링하는 부재 및 집전구조가 형성되어 있다.The flow frame has a structure in which a carbon block can be accommodated on one or both sides, a flow path for supplying and discharging an electrolyte to the carbon block, a sealing member to prevent leakage of the electrolyte, and a current collecting structure are formed.
상기 플로우 프레임은 일면 또는 양면에 카본 블록 수용홈이 구비될 수 있다. 상기 카본 블록 수용홈에 카본 블록이 삽입되거나, 적어도 일면에 카본 페이퍼가 구비된 카본 블록이 삽입될 수 있다. The flow frame may be provided with a carbon block receiving groove on one side or both sides. A carbon block may be inserted into the carbon block receiving groove, or a carbon block provided with carbon paper on at least one surface may be inserted.
상기 플로우 프레임에는 수용된 카본 블록과 접촉하고 카본 블록과 접촉한 반대면을 집전체와 접하여 집전할 수 있는 흑연판이 전해액이 새지 않도록 구비될 수 있다.The flow frame may be provided with a graphite plate that is in contact with the accommodated carbon block and is capable of collecting current by contacting the opposite surface in contact with the carbon block to prevent the electrolyte from leaking.
상기 플로우 프레임은 두께방향으로 관통된 카본 블록 수용홀이 구비될 수 있다. The flow frame may be provided with a carbon block receiving hole penetrated in the thickness direction.
상기 플로우 프레임이 카본 블록 수용홀을 구비할 경우, 상기 전극 구조체는 상기 카본 블록의 일면에 구비된 흑연판을 더 포함하며, 상기 일면에 흑연판이 구비된 카본 블록이 상기 플로우 프레임의 카본 블록 수용홀에 삽입될 수 있다. 이때, 상기 플로우 프레임의 카본 블록 수용홀과 흑연판 사이로 전해액이 새지 않도록 실링할 수 있다. When the flow frame has a carbon block accommodating hole, the electrode structure further includes a graphite plate provided on one surface of the carbon block, and the carbon block provided with a graphite plate on the one surface is a carbon block accommodating hole of the flow frame. can be inserted into At this time, it may be sealed so that the electrolyte does not leak between the carbon block receiving hole of the flow frame and the graphite plate.
본 명세서의 레독스 흐름 전지는 제1 엔드 플레이트; 제1 모노폴라 플레이트; 분리막; 제2 모노폴라 플레이트; 및 제2 엔드 플레이트를 순차적으로 포함한다. The redox flow battery of the present specification includes a first end plate; a first monopolar plate; separator; a second monopolar plate; and a second end plate sequentially.
상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 중 적어도 하나는 전술한 전극 구조체일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 중 어느 하나는 전술한 전극 구조체이거나, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트는 각각 전술한 전극 구조체일 수 있다. At least one of the first and second monopolar plates may be the aforementioned electrode structure. Specifically, any one of the first and second monopolar plates may be the aforementioned electrode structures, or the first and second monopolar plates may be the aforementioned electrode structures, respectively.
이때, 상기 모노폴라 플레이트는 카본 블록이 구비된 일면만 전극으로서 역할을 하는 플레이트를 의미하므로, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 중 적어도 하나는 카본 블록이 일면에 수용된 플로우 프레임을 포함하는 전극 구조체일 수 있다. In this case, since the monopolar plate refers to a plate that serves as an electrode only on one surface provided with a carbon block, at least one of the first and second monopolar plates includes a flow frame in which the carbon block is accommodated on one surface of the electrode structure can be
상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트가 각각 상기 전극 구조체를 포함하는 경우, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트에 각각 수용된 카본 블록의 평균두께의 합은, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 각각의 카본 블록 수용홈의 평균깊이와 상기 레독스 흐름 전지의 체결시 실링부재의 가압된 두께의 합과 동일하거나 이보다 작을 수 있다. When the first and second monopolar plates each include the electrode structure, the sum of the average thicknesses of the carbon blocks accommodated in the first and second monopolar plates, respectively, is the first and second monopolar plates, respectively. It may be equal to or smaller than the sum of the average depth of the carbon block accommodating groove of the redox flow battery and the pressurized thickness of the sealing member when the redox flow battery is fastened.
상기 레독스 흐름 전지는 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 사이에 1 이상의 바이폴라 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 1 이상의 바이폴라 플레이트 중 적어도 하나는 전술한 전극 구조체일 수 있다. The redox flow battery may further include one or more bipolar plates between the first and second monopolar plates. At least one of the one or more bipolar plates may be the aforementioned electrode structure.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트(200, 400) 사이에 하나의 바이폴라 플레이트(600)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6 , a single
이때, 상기 바이폴라 플레이트는 카본 블록이 구비된 양면이 모두 전극으로서 역할을 하는 플레이트를 의미하므로, 전술한 전극 구조체를 포함하는 바이폴라 플레이트는 카본 블록; 및 카본 블록이 양면에 수용되는 플로우 프레임을 포함하는 전극 구조체일 수 있다. In this case, since the bipolar plate refers to a plate in which both surfaces provided with the carbon block serve as electrodes, the bipolar plate including the above-described electrode structure includes a carbon block; And it may be an electrode structure including a flow frame accommodated on both sides of the carbon block.
상기 레독스 흐름 전지는 상기 제1 모노폴라 플레이트와 상기 바이폴라 플레이트의 사이 및 상기 제2 모노폴라 플레이트와 상기 바이폴라 플레이트 사이에 구비된 분리막을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 모노폴라 플레이트(200)와 상기 바이폴라 플레이트(600)의 사이 및 상기 제2 모노폴라 플레이트(400)와 상기 바이폴라 플레이트(600) 사이에 구비된 분리막(300)을 더 포함할 수 있다.The redox flow battery may further include a separator provided between the first monopolar plate and the bipolar plate and between the second monopolar plate and the bipolar plate. Specifically, as shown in FIG. 6 , it is provided between the first
상기 레독스 흐름 전지가 2 이상의 바이폴라 플레이트를 포함하는 경우, 상기 2 이상의 바이폴라 플레이트 사이에 구비된 분리막을 더 포함할 수 있다. When the redox flow battery includes two or more bipolar plates, it may further include a separator provided between the two or more bipolar plates.
상기 분리막은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 재료를 채용할 수 있으며, 예를 들면 나피온일 수 있다. The separation membrane is not particularly limited, and a material generally used in the art may be employed, for example, Nafion.
상기 레독스 흐름 전지는 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 사이에 구비된 실링부재를 더 포함할 수 있다. The redox flow battery may further include a sealing member provided between the first and second monopolar plates.
상기 실링부재는 상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트를 실링할 수 있는 구조 및 재료라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 제1 및 제2 모노폴라 플레이트에 수용된 카본 블록의 둘레에 형성된 홈에 삽입된 가스켓라인, 또는 제1 및 제2 모노폴라 플레이트에 수용된 카본 블록을 덮지 않도록 관통홀이 형성된 실링시트일 수 있다. The sealing member is not particularly limited as long as it has a structure and material capable of sealing the first and second monopolar plates. For example, it is inserted into a groove formed around the carbon block accommodated in the first and second monopolar plates. It may be a sealing sheet in which a through hole is formed so as not to cover the gasket line or the carbon block accommodated in the first and second monopolar plates.
상기 레독스 흐름 전지의 체결시, 상기 카본 블록의 기공률의 변화는 10% 이하일 수 있으며, 구체적으로 2% 이하일 수 있다. 이 경우 전지를 체결한 후에도 타킷 기공률이 거의 유지되어 전해액의 흐름이 좋은 장점이 있다. When the redox flow battery is fastened, the change in the porosity of the carbon block may be 10% or less, specifically 2% or less. In this case, there is an advantage in that the target porosity is almost maintained even after the battery is connected, so that the flow of the electrolyte is good.
상기 레독스 흐름 전지의 체결시, 일반적으로 전지셀에 가해지는 토크는 50kgf·cm 이상 300kgf·cm 이하일 수 있으며, 구체적으로 100kgf·cm 이상 250kgf·cm 이하일 수 있다.When the redox flow battery is fastened, the torque generally applied to the battery cell may be 50 kgf·cm or more and 300 kgf·cm or less, and specifically 100 kgf·cm or more and 250 kgf·cm or less.
본 명세서의 전극 구조체를 포함하는 연료전지를 제공한다. Provided is a fuel cell including the electrode structure of the present specification.
본 명세서의 전극 구조체는 연료전지에서 막전극 접합체(MEA)의 일면 또는 양면에 구비된 각각 모노폴라 플레이트 또는 바이폴라 플레이트일 수 있다. 이때, 본 명세서의 전극 구조체는 막전극 접합체의 기체확산층 및 유로가 구비된 플레이트를 대체할 수 있다. 특히, 본원발명의 전극 구조체는 카본 블록 내에 별도의 유로를 형성하지 않더라도 막전극 접합체의 기체확산층 및 유로가 구비된 플레이트를 대체할 수 있다.The electrode structure of the present specification may be a monopolar plate or a bipolar plate provided on one or both sides of the membrane electrode assembly (MEA) in the fuel cell, respectively. In this case, the electrode structure of the present specification may replace the plate provided with the gas diffusion layer and the flow path of the membrane electrode assembly. In particular, the electrode structure of the present invention can replace the plate provided with the gas diffusion layer and the flow path of the membrane electrode assembly without forming a separate flow path in the carbon block.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present specification, and not for limiting the present specification.
[실시예][Example]
[실시예 1][Example 1]
코멕스카본사의 PC009 다공성 카본 블록(기공률: 36.64%, 두께: 2.5mm, 카본블록 제조시 압력: 30kgf/cm2, 압축강도: 29±2MPa, 소결밀도: 0.76g/cm3)을 16.18cm × 19.93cm × 0.25cm(가로×세로×두께)으로 제단하고, 도 9와 같은 형태의 선형의 음각 패턴을 형성했다. 이때, 음각 패턴의 길이는 180mm이고, 깊이는 2.2mm이며, 선간 간격을 20mm이었다.Comex Carbon's PC009 porous carbon block (porosity: 36.64%, thickness: 2.5mm, carbon block manufacturing pressure: 30kgf/cm 2 , compressive strength: 29±2MPa, sintering density: 0.76g/cm 3 ) was 16.18cm × 19.93 It was cut to cm × 0.25 cm (width × length × thickness), and a linear engraved pattern of the same shape as in FIG. 9 was formed. At this time, the length of the intaglio pattern was 180mm, the depth was 2.2mm, and the interval between lines was 20mm.
상기 카본 블록의 양면에 각각 0.24mm 두께를 갖는 JNTG사의 SP2H2(카본 페이퍼)를 적층했다.JNTG's SP2H2 (carbon paper) each having a thickness of 0.24 mm was laminated on both sides of the carbon block.
325cm2의 크기 및 2.5mm의 깊이를 갖는 수용홈이 일면에 구비된 플로우 프레임에 양면에 카본 페이퍼가 적층된 상기 카본 블록을 삽입했다.The carbon block in which carbon paper is laminated on both sides was inserted into a flow frame having a receiving groove having a size of 325 cm 2 and a depth of 2.5 mm on one side.
분리막으로서 나피온212를 구비하고 250kgf·cm의 토크로 가압하여 16.25cm × 20cm의 전극면적을 갖는 단전지를 체결했다.A single cell having an electrode area of 16.25 cm × 20 cm was fastened with Nafion 212 as a separator and pressurized with a torque of 250 kgf·cm.
[실시예 2][Example 2]
도 10과 같은 형태의 선형의 음각 패턴을 형성한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 단전지를 체결했다. 이때, 음각 패턴의 길이는 50mm이고, 깊이는 2.2mm 이며, 선간 간격을 25mm이었다.A single cell was fastened in the same manner as in Example 1, except that a linear intaglio pattern having the same shape as that of FIG. 10 was formed. At this time, the length of the engraved pattern was 50mm, the depth was 2.2mm, and the spacing between the lines was 25mm.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 양면에 카본 페이퍼가 적층된 카본 블록 대신에, 도 8과 같이 음각 패턴이 없고, 두께가 4mm, 기공률이 90%인 카본 펠트(도요보사의 XF30A)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 단전지를 체결했다.The same as in Example 1, except that instead of the carbon block in which the carbon paper was laminated on both sides, carbon felt (Toyobo's XF30A) having no engraving pattern, a thickness of 4 mm, and a porosity of 90% was used, as shown in FIG. 8 The cell was connected tightly.
[실험예 1][Experimental Example 1]
전해액 유량 확인Check the electrolyte flow
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1에서 제조된 단전지에 각각 OXKEM사의 상용전해액 1L를 각 전극에 순환공급하고, 단전지 차압은 실시예 1과 2 및 비교예 1 모두 0.65Bar로 동일하도록 조정하여, 전해액의 유량을 표 1에 나타냈다.1L of OXKEM's commercial electrolyte solution was circulated to each electrode to the unit cells prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, respectively, and the cell pressure differential was adjusted to be equal to 0.65 Bar in both Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 Thus, the flow rate of the electrolyte is shown in Table 1.
실시예 1은 비교예 1보다 3배이상 증가된 유속을 가지며, 실시예 2는 비교예 1보다 30% 향상된 유량을 보여준다. 상기 표 1을 통해, 전해액의 유량은 수치적으로는 실시예 1이 실시예 2보다 유리하지만, 실시예 2와 같은 구조가 적절한 차압을 유발하고 전해액을 전극 내에서 효율적으로 확산 및 배분하여, 고출력 운전에는 실시예 1보다 유리하게 작용할 것으로 예상된다.Example 1 has a flow rate that is increased three times or more than Comparative Example 1, and Example 2 shows a 30% improvement in flow rate than Comparative Example 1. Through Table 1, the flow rate of the electrolyte is numerically more advantageous in Example 1 than in Example 2, but the same structure as in Example 2 induces an appropriate differential pressure and efficiently spreads and distributes the electrolyte within the electrode, resulting in high output It is expected to act more favorably than Example 1 in operation.
[실험예 2][Experimental Example 2]
전지성능측정Battery performance measurement
상기 실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 단전지에 각각 OXKEM사의 상용전해액 1L를 각 전극에 순환공급하고, 단전지 차압은 실시예 2와 비교예 1 모두 0.65 Bar로 동일하도록 조정했으며, 충방전은 0.8V ~1.6V 범위에서 정전류(CC)모드로 진행했다. 이때, 충방전 속도는 50mA/cm2 에서 300mA/cm2까지 50mA/cm2씩 증가시켰고, 각 스텝당 충방전 3회를 진행하여, 3번째 충방전싸이클의 성능을 하기 표 2에 기재하였다.1L of OXKEM's commercial electrolyte solution was circulated to each electrode to the unit cells prepared in Example 2 and Comparative Example 1, respectively, and the unit cell differential pressure was adjusted to be equal to 0.65 Bar in both Example 2 and Comparative Example 1, charging and discharging was conducted in the constant current (CC) mode in the range of 0.8V to 1.6V. At this time, the charge/discharge rate was increased by 50mA/cm 2 from 50mA/cm 2 to 300mA/cm 2 , and charging/discharging was performed 3 times for each step, and the performance of the third charge/discharge cycle was described in Table 2 below.
Dch. (Discharge capacity), CE(전류효율), VE(전압효율), EE(에너지효율), mA/cm2(전극활성면적 당 전류)Dch. (Discharge capacity), CE (current efficiency), VE (voltage efficiency), EE (energy efficiency), mA/cm 2 (current per active electrode area)
저출력 운전조건인 50mA/cm2 내지 100mA/cm2의 범위에서는 음각 패턴이 없는 카본 펠트(비교예 1)가 더 우수하나, 고출력 운전조건에서는 유로가 형성된 실시예 2가 더 우수했다.In the range of 50 mA/cm 2 to 100 mA/cm 2 under low output operating conditions, the carbon felt without an intaglio pattern (Comparative Example 1) was better, but under high output operating conditions, Example 2 in which a flow path was formed was superior.
실시예 2는 상대적으로 낮은 과전압으로 인하여, 300mA/cm2의 조건에서도 평가가 가능했으나, 비교예 1은 300mA/cm2의 조건에서 평가가 불가능했다. 이는 고출력 운전일수록 전해액 공급속도가 빨라야 하기 때문으로 생각된다.Example 2 could be evaluated under a condition of 300 mA/cm 2 due to a relatively low overvoltage, but Comparative Example 1 could not be evaluated under a condition of 300 mA/cm 2 . This is thought to be because the higher the output operation, the faster the electrolyte supply speed should be.
1: 카본 펠트
2: 플로우 프레임
3: 흑연판
4: 카본 펠트 수용홈
5: 분리막
10: 카본 블록
20: 플로우 프레임
30: 카본 블록 수용홈
40: 흑연판
50: 분리막
60: 카본 페이퍼
70: 음각 패턴
100: 제1 엔드 플레이트 110: 체결 돌출부
120: 집전체
200: 제1 모노폴라 플레이트 210: 흑연판
220: 카본 블록 230: 실링부재
240: 플로우 프레임
300: 분리막
400: 제2 모노폴라 플레이트 410: 흑연판
420: 카본 블록 430: 실링부재
440: 플로우 프레임
500: 제2 엔드 플레이트 510: 체결홀
520: 집전체
600: 바이폴라 플레이트 610: 흑연판
620: 카본 블록 640: 플로우 프레임1: Carbon felt
2: flow frame
3: Graphite plate
4: Carbon felt receiving groove
5: Separator
10: carbon block
20: flow frame
30: carbon block receiving groove
40: graphite plate
50: separator
60: carbon paper
70: engraved pattern
100: first end plate 110: fastening protrusion
120: current collector
200: first monopolar plate 210: graphite plate
220: carbon block 230: sealing member
240: flow frame
300: separator
400: second monopolar plate 410: graphite plate
420: carbon block 430: sealing member
440: flow frame
500: second end plate 510: fastening hole
520: current collector
600: bipolar plate 610: graphite plate
620: carbon block 640: flow frame
Claims (9)
상기 카본 블록의 적어도 일면에 구비된 카본 페이퍼, 카본천(cloth) 및 얇은 카본펠트 중 선택된 어느 하나를 포함하는 계면저항감소층; 및
상기 카본 블록이 일면 또는 양면에 수용되는 플로우 프레임을 포함하며,
상기 카본 블록의 기공률은 20% 이상 50%이하이고, 상기 카본 블록의 압축강도가 20MPa 이상인 것인 전극 구조체.a carbon block having an intaglio pattern and pores provided on at least one surface;
an interfacial resistance reducing layer comprising any one selected from carbon paper, carbon cloth, and thin carbon felt provided on at least one surface of the carbon block; and
The carbon block includes a flow frame accommodated on one side or both sides,
The porosity of the carbon block is 20% or more and 50% or less, and the compressive strength of the carbon block is 20 MPa or more.
상기 카본 블록의 평균두께는 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이보다 얇거나, 상기 카본 블록 수용홈의 평균깊이보다 두꺼운 것인 전극 구조체.The method according to claim 1, wherein the flow frame is provided with a carbon block receiving groove on one side or both sides,
The average thickness of the carbon block is thinner than the average depth of the carbon block accommodating grooves, or is thicker than the average depth of the carbon block accommodating grooves.
상기 일면에 흑연판이 구비된 카본 블록이 상기 플로우 프레임의 카본 블록 수용홀에 삽입되는 것인 전극 구조체.The method according to claim 6, The electrode structure further comprises a graphite plate provided on one surface of the carbon block,
An electrode structure in which a carbon block provided with a graphite plate on one surface is inserted into the carbon block receiving hole of the flow frame.
상기 제1 및 제2 모노폴라 플레이트 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체인 것인 레독스 흐름 전지.a first end plate; a first monopolar plate; separator; a second monopolar plate; and a second end plate sequentially,
At least one of the first and second monopolar plates is a redox flow battery that is an electrode structure according to any one of claims 1 to 7.
상기 1 이상의 바이폴라 플레이트 중 적어도 하나는 상기 전극 구조체인 것인 레독스 흐름 전지.The method of claim 8, wherein the redox flow cell further comprises one or more bipolar plates between the first and second monopolar plates,
At least one of the one or more bipolar plates is a redox flow battery that is the electrode structure.
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