KR20110119775A - 레독스 흐름 전지 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 실시형태 2의 레독스 흐름 전지를 구비하는 전지 시스템의 동작 원리를 도시하는 설명도이다.
도 3은 실시형태 3의 레독스 흐름 전지를 구비하는 전지 시스템의 동작 원리를 도시하는 설명도이다.
도 4는 시험예 2에서 제작된 Ti/Mn계 레독스 흐름 전지에 있어서, 격막을 상이하게 한 경우의 충방전의 사이클 시간(sec)과 전지 전압(V)과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5는 황산 농도(M)와 망간 이온(2가)의 용해도(M)와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6은 시험예 4에서 제작된 V/Mn계 레독스 흐름 전지에 있어서, 망간 이온 농도를 변화시킨 경우의 충방전의 사이클 시간(sec)과 전지 전압(V)과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 시험예 5에서 제작된 V/Mn계 레독스 흐름 전지에 있어서, 황산 농도를 변화시킨 경우의 충방전의 사이클 시간(sec)과 전지 전압(V)과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8은 시험예 6에서 제작된 V/Mn계 레독스 흐름 전지에 있어서, 황산 농도를 변화시킨 경우의 충방전의 사이클 시간(sec)과 전지 전압(V)과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 9는 시험예 7에서 제작한 Ti/Mn계 레독스 흐름 전지에 있어서, 각 극의 전해액량이나 전류 밀도를 변화시킨 경우의 충방전의 사이클 시간(sec)과 전지 전압(V)과의 관계를 도시하는 그래프이다.
102: 양극 셀 103: 음극 셀
104: 양극 전극 105: 음극 전극
106: 양극 전해액용의 탱크 107: 음극 전해액용의 탱크
108, 109, 110, 111: 도관 112, 113: 펌프
200: 제어 수단 201: 입력 수단
202: 충전 시간 연산 수단 203: 기억 수단
204: 타이머 수단 205: S0C 연산 수단
206: 판단 수단 207: 명령 수단
210: 직접 입력 수단 211: 표시 수단
Claims (16)
- 양극 전극과, 음극 전극과, 이들 양 전극 사이에 개재되는 격막을 구비하는 전지 셀에 양극 전해액 및 음극 전해액을 공급하여 충방전을 행하는 레독스 흐름 전지에 있어서,
상기 양극 전해액은 망간 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 티탄 이온, 바나듐 이온, 크롬 이온, 아연 이온 및 주석 이온 중에서 선택되는 1종 이상의 금속 이온을 함유하며,
MnO2의 석출을 억제하는 석출 억제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제1항에 있어서, 상기 석출 억제 수단으로서, 상기 양극 전해액에 티탄 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양극 전해액 및 상기 음극 전해액의 쌍방은 망간 이온 및 티탄 이온의 쌍방을 함유하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
- 제1항에 있어서, 상기 석출 억제 수단으로서, 상기 양극 전해액의 충전 심도를 1전자 반응으로 계산하여 90% 이하가 되도록 운전하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 망간 이온 및 티탄 이온의 각 농도는 모두 O.3M 이상 5M 이하인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 망간 이온의 농도 및 상기 음극 전해액의 각 금속 이온의 농도는 모두 0.3M 이상 5M 이하인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극 및 음극 전해액은 황산 음이온을 함유하고,
상기 양극 및 음극 전해액의 황산 농도는 5M 미만인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제2항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온과, 4가의 티탄 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 이하의 (1)∼(5),
(1) 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중 1종 이상의 티탄 이온을 함유한다.
(2) 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온 중 1종 이상의 바나듐 이온을 함유한다.
(3) 2가의 크롬 이온 및 3가의 크롬 이온 중 1종 이상의 크롬 이온을 함유한다.
(4) 2가의 아연 이온을 함유한다.
(5) 2가의 주석 이온 및 4가의 주석 이온 중 1종 이상의 주석 이온을 함유한다.
중 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제2항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온과, 4가의 망간과, 4가의 티탄 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 이하의 (I)∼(V),
(I) 2가의 티탄 이온, 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중에서 선택되는 1종 이상의 티탄 이온을 함유한다.
(II) 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온 중 1종 이상의 바나듐 이온을 함유한다.
(III) 2가의 크롬 이온 및 3가의 크롬 이온 중 1종 이상의 크롬 이온을 함유한다.
(IV) 2가의 아연 이온을 함유한다.
(V) 2가의 주석 이온 및 4가의 주석 이온 중 1종 이상의 주석 이온을 함유한다.
중 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제2항에 있어서, 상기 양극 전해액은 3가의 크롬 이온을 더 함유하고,
상기 음극 전해액은 크롬 이온과, 2가의 망간 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제3항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온과, 4가의 티탄 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중 1종 이상의 티탄 이온과, 2가의 망간 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제3항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온과, 4가의 망간과, 4가의 티탄 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 2가의 티탄 이온, 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중 1종 이상의 티탄 이온과, 2가의 망간 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제4항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온을 함유하고,
상기 음극 전해액은 이하의 (1)∼(5),
(1) 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중 1종 이상의 티탄 이온을 함유한다.
(2) 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온 중 1종 이상의 바나듐 이온을 함유한다.
(3) 2가의 크롬 이온 및 3가의 크롬 이온 중 1종 이상의 크롬 이온을 함유한다.
(4) 2가의 아연 이온을 함유한다.
(5) 2가의 주석 이온 및 4가의 주석 이온 중 1종 이상의 주석 이온을 함유한다.
중 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제4항에 있어서, 상기 양극 전해액은 2가의 망간 이온 및 3가의 망간 이온 중 1종 이상의 망간 이온과, 4가의 망간을 함유하고,
상기 음극 전해액은 이하의 (I)∼(V),
(I) 2가의 티탄 이온, 3가의 티탄 이온 및 4가의 티탄 이온 중에서 선택되는 1종 이상의 티탄 이온을 함유한다.
(II) 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온 중 1종 이상의 바나듐 이온을 함유한다.
(III) 2가의 크롬 이온 및 3가의 크롬 이온 중 1종 이상의 크롬 이온을 함유한다.
(IV) 2가의 아연 이온을 함유한다.
(V) 2가의 주석 이온 및 4가의 주석 이온 중 1종 이상의 주석 이온을 함유한다.
중 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극 전극 및 상기 음극 전극은,
Ru, Ti, Ir, Mn, Pd, Au 및 Pt 중에서 선택되는 1종 이상의 금속과, Ru, Ti, Ir, Mn, Pd, Au 및 Pt 중에서 선택되는 1종 이상의 금속의 산화물을 포함하는 복합재,
상기 복합재를 포함하는 카본 복합물,
상기 복합재를 포함하는 치수 안정 전극(DSE),
도전성 폴리머,
그래파이트,
유리질 카본,
도전성 다이아몬드,
도전성 DLC(Diamond-Like Carbon),
카본 파이버로 이루어지는 부직포, 및
카본 파이버로 이루어지는 직포
중에서 선택되는 1종 이상의 재료로 구성되고,
상기 격막은 다공질막, 팽윤성 격막, 양이온 교환막, 및 음이온 교환막 중에서 선택되는 1종 이상의 막인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극 및 음극 전해액의 용매는 H2SO4, K2SO4, Na2SO4, H3PO4, K2PO4, Na3PO4, K3PO4, H4P2O7, HNO3, KNO3 및 NaNO3 중에서 선택되는 1종 이상의 수용액인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
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