KR20120124475A - 전지 스택 시스템 - Google Patents

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KR20120124475A
KR20120124475A KR1020127023147A KR20127023147A KR20120124475A KR 20120124475 A KR20120124475 A KR 20120124475A KR 1020127023147 A KR1020127023147 A KR 1020127023147A KR 20127023147 A KR20127023147 A KR 20127023147A KR 20120124475 A KR20120124475 A KR 20120124475A
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안드레아스 칼 백스트롬
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에이에프씨 에너지 피엘씨
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Abstract

복수의 상이한 높이들로 배열되는 전지 스택들(32)에 액체 전해질을 공급하기 위한 시스템(10)은 액체 전해질을 함유하기 위한 복수의 정압 공급 탱크들(12)을 포함하며, 상기 공급 탱크들 각각은 다른 높이를 갖는다. 상기 각각의 공급 탱크(12)는 상기 액체 전해질의 표면이 반드시 대기압 하에 놓이도록 채용되고, 또한 상기 전해질을 전지 스택에 공급하고, 또한 상기 전해질을 일정한 레벨로 유지시키기 위한 오버플로우 덕트(18)를 포함한다. 최하위 공급 탱크를 제외한 각각의 공급 탱크(12)에 대해, 상기 오버플로우 덕트(18)는 낮은 높이에서 공급 탱크로 오버플로우 전해질을 공급한다. 이와 같은 시스템은 또한 전해질 저장 탱크(20), 및 전해질을 상기 저장 탱크(20)로부터 상기 최상위 공급 탱크(12)로 공급하기 위한 수단(24, 26)을 포함한다.

Description

전지 스택 시스템{CELL STACK SYSTEM}
본 발명은, 액체를 모든 전지 스택들을 통해 유동하게 하는, 일부 전지 스택들을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
연료 전지들은 상대적으로 청정하고 효율적인 전력원으로서 인식되어 왔다. 알칼리성 연료 전지들이 특히 그들이 상대적으로 낮은 온도에서 작동하고, 효율적이며 또한 산업 환경에서 작동하기에 적합하다는 이유로 인해 관심의 대상이 되었다. 산성 연료 전지들 및 다른 수성 전해질을 사용하는 연료 전지들도 또한 관심의 대상이 되고 있다. 그와 같은 연료 전지들은 일반적으로 (연료 가스, 일반적으로는 수소를 함유하는) 연료 가스 챔버로부터 분리된 전해질 챔버 및 (산화제 가스, 일반적으로는 공기를 함유하는) 추가의 가스 챔버를 포함한다. 상기 전해질 챔버는 전극들을 사용하여 상기 가스 챔버들로부터 분리된다. 알칼리성 연료 전지들을 위한 대표적인 전극들은 전도성 금속 메시(metal mesh), 대표적으로는 상기 전극에 기계적 강도를 제공하는 니켈을 포함한다. 상기 금속 메시 위에는 예를 들면 활성 탄소 및 백금과 같은 촉매 금속을 함유할 수 있는 촉매가 적층된다. 단일 연료 전지는 큰 전압을 형성하지 못하며, 일반적으로 큰 전력 생산을 제공하기 위해서는 복수의 연료 전지들을 스택 안에 조립하는 것이 바람직하다.
일부 목적을 위해, 여전히 큰 전력 생산을 제공하기 위해서는 그와 같은 복수의 스택들을 조립할 필요가 있으며; 본 문헌에 있어서는 상기 스택들 각각에 전해질을 제공하는 문제점, 및 충분히 균일한 유동을 보장하는 문제점이 존재한다. 만약 상기 전극들이 스택의 대체로 수평면들에 배열되고 공통의 소스로부터 공급된다면, 스택의 상이한 높이에 있는 전해질 챔버들 사이에 현저한 압력 차이가 존재할 것이다. 만약 상기 전극들이 스택의 대체로 수직면들에 배열될 경우, 각각의 전해질 챔버의 상부 및 하부 사이에 압력 차이가 존재할 것이다. 수성 전해질에 대하여, 상기 압력 차이는 150 mm의 높이 차이 이상에서 약 15 mbar (1.5 kPa)이다. 연료 전지에 있어서, 상기 전지의 전기적 성능은 어떠한 압력 변화에 민감하며, 따라서 전지 스택 내의 압력 변화 및 상이한 전지 스택들 사이의 압력 변화는 최소화 되어야 한다.
본 발명에 따른 시스템은 상기 종래 기술에 따른 하나 또는 그 이상의 문제점들을 처리하고 완화시킨다.
본 발명에 따르면, 각각의 다른 높이에 적어도 하나의 전지 스택을 구비하는, 복수의 상이한 높이들로 배열되는 전지 스택들에 액체 전해질을 공급하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 액체 전해질을 함유하기 위한 복수의 공급 탱크들을 포함하며, 상기 공급 탱크들 각각은 다른 높이를 가지며, 각각의 공급 탱크는 상기 액체 전해질의 표면이 반드시 대기압 하에 놓이도록 채용되고 또한 전해질을 적어도 하나의 전지 스택, 전해질 저장 탱크, 및 전해질을 상기 전해질 저장 탱크로부터 상기 최상위 공급 탱크로 공급하기 위한 수단에 공급하도록 채용되며, 각각의 공급 탱크는 오버플로우 둑(overflow weir) 및 상기 둑과 연통하는 출구 덕트를 포함하고, 최하위 공급 탱크를 제외한 각각의 공급 탱크에 대해 상기 출구 덕트는 낮은 높이의 공급 탱크로 오버플로우 전해질을 공급하도록 배열된다.
상기 전지 스택들은 적합하게도 그를 통해 전해질이 연속으로 유동하는 전지 스택들이며, 상기 각각의 전지 스택로부터의 유출(out-flowing) 전해질은 상기 전해질 저장 탱크로 공급될 수 있다. 이는 단순히 상기 전해질 저장 탱크와 연통하는 수동 배수 덕트를 포함할 수 있으나, 또한 펌프를 포함할 수도 있다. 각각의 전지 스택으로부터의 출구는 유동 억제부, 예를 들면 플레이트를 통한 억제 개구, 또는 조절 밸브를 포함할 수 있다.
여기에는 동일한 높이에 복수의 전지 스택들을 포함하고 있으며, 이와 같은 모든 전지 스택들은 적합하게도 각각의 공급 덕트들에 의해 동일한 공급 탱크로부터 공급된다. 각각의 공급 덕트를 따르는 압력 강하는 대체로 동일하다. 예를 들어, 이들은 동일한 길이와 폭의 공급 덕트들일 수 있거나; 또는 단일 공급 덕트가 각각 대체로 동일한 길이와 폭을 갖는 복수의 공급 덕트들 안으로 분기될 수 있다; 이들 공급 덕트들 각각은 나무 구조의 연속 분기들을 형성하도록 복수의 공급 덕트들 안으로 다시 분기될 수 있다.
적합하게도, 상기 전해질 저장 탱크는 최하위 공급 탱크 아래에 위치되며, 상기 최하위 공급 탱크로부터의 출구 덕트는 상기 전해질 저장 탱크 내로 공급된다. 적합하게도 상기 최상위 공급 탱크로 전해질을 공급하기 위한 수단은 펌프를 포함한다. 변경에 있어서, 상기 시스템은, 사용된 전해질은 수집되는, 상기 최하위 공급 탱크 아래의 섬프(sump) 및 상기 섬프로부터 상기 최상위 공급 탱크 위의 전해질 저장 탱크 내로 전해질을 공급하기 위한 펌프를 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 전해질 저장 탱크 자체는, 전해질이 일정한 속도로 최상위 공급 탱크 내로 공급되도록, 상기 섬프 뒤로 공급되는 정압(constant head) 오버플로우를 포함할 수 있다.
적합한 실시예에 있어서, 상기 전해질은 각각의 전지 스택을 통해 일반적으로 상향으로 유동하도록 배열되며, 상기 전지 스택의 저부 근방의 전지 스택 안으로 공급되고 또한 상기 출구로부터 유출되도록 상기 전해질 챔버를 통해 상향으로 유동하며, 상기 출구는 상기 전지 스택의 상부 근방에 위치한다. 적합하게도, 상기 출구로부터 유출하는 유출 전해질은 대기압 근방에 있게 된다. 예를 들어, 각각의 전지 스택은 유출 전해질이 내부를 유동하는 탱크 또는 박스에 의해 둘러싸일 수 있으며, 상기 전해질은 전지 스택으로부터 상기 탱크 내로 흐르며, 그 후 상기 섬프 또는 상기 전해질 저장 탱크로 복귀하기 위해 유출 덕트 외부로 흐른다.
이와 같이 적합한 실시예에 있어서, 상기 전지 스택들은 공기 유동을 통해 공급되는 연료 전지 스택들이고, 또한 수소와 같은 연료 가스가 공급되며, 다음에 상기 공기는 상기 전지 스택을 둘러싸는 탱크 또는 박스에 수집되고, 동일한 유출 덕트를 통해 추출된다. 만약 상기 연료 전지 스택으로부터 어떠한 연료 가스의 누출이 있을 경우, 그것은 공기 유동을 따라 운반될 것이며 또한 그로 인해 희석될 것이다. 상기 시스템은 공기 유동에서의 어떠한 수소도 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
따라서, 본 시스템은 단순한 펌프를 사용하여 상이한 높이들을 갖는 복수의 다른 전지 스택들에 전해질을 공급하는 단순하고 간단한 방법을 제공한다. 각각의 전지 스택의 출구에서의 유동 억제를 제공하는 조절 가능한 밸브가 상기 시스템의 설치 동안 조절될 필요가 있으나, 연속적인 조절을 요하지는 않는다.
상기 시스템은 특히 연료 전지 스택들에 적합하나, 또한, 예를 들면 물의 전기 분해가 수소 및 산소를 발생시키기 위해, 전기 분해 전지 스택이 사용될 수 있다.
이제, 본 발명은 첨부 도면들을 참고로 하여 오직 예시적 방법에 의해 추가적으로 더욱 특별하게 기술될 것이다.
도 1은 4개의 다른 레벨들에 배열된 16개의 연료 전지 스택들을 포함하는 본발명의 시스템에 대한 사시도.
도 2는 도 1에 따른 시스템의 구성 요소들 사이의 유동 연결부들을 도시하는 수직 단면 다아이그램.
연료 전지는 전해질에 의해 분리된 2개의 전극, 즉 애노드와 캐소드로 이루어지며, 각각의 전극은 개별 가스 스트림과 접촉한다. 상기 전극들에 발생하는 화학 작용은 이온들이 상기 전해질을 통해 이동하게 하며, 외부 회로에 전류를 발생시킨다. 스택에 연료 전지들을 배열하고, 단일 연료 전지로부터 이용할 수 있는 경우보다는 큰 전압 또는 전력 출력을 얻는 것이 관례이다. 그와 같은 각각의 연료 전지 스택에는 적절한 유체들이 공급되어야만 한다. 예를 들어, 상기 전해질은 수산화칼륨(KOH)의 수용액일 수 있고, 상기 가스 스트림은 수소, 및 공기 또는 산소일 수 있다. 아래에 설명되는 시스템에 있어서, KOH 전해질 및 공기 스트림은 상기 연료 전지 스택들을 통해 병렬로 통과되며, 반면 별도의 수소 스트림은 어떠한 통류(through-flow) 없이 각각의 전지 스택과 병렬로 제공된다.
이제 도 1과 관련하여, 본 발명의 시스템(10)은 16개의 연료 전지 스택 모듈들(11)이 4개의 상이한 높이로 배열되며, 각각 상이한 높이에서 4개의 연료 전지 스택 모듈들(11)의 세트를 구비하는 것을 도시하고 있다. 각각의 세트의 4개의 모듈들(11)은 서로 수평이다. 상기 시스템은 또한 4개의 상이한 정압 탱크들(12)을 포함하며, 그들 각각은 상기 모듈들(11) 세트들을 위한 것이다. 각각의 정압 탱크(12)를 고려하여, 전해질이 T자형 접합부에서 2개의 덕트들(15)로 분기되는 출구 덕트(14)를 통해 공급되며, 이들 덕트들(15) 각각은 다른 T자형 접합부에서 다른 2개의 덕트들(16)로 분기된다. 상기 덕트들(16)은 4개의 모듈들(11) 내로 공급된다. 상기 덕트들(16)의 길이와 직경은 모두 동일하다; 상기 덕트들(15)의 길이와 직경은 모두 동일하다; 따라서, 상기 정압 탱크(12)로부터 각각의 모듈(11)까지의 유동로들은 모두 수력학적으로 동등하다.
각각의 전지 스택 모듈(11)은 개별 덕트(16)가 정상적으로 개방되는 차단 밸브(shut-off valve; 40)를 통해 연결되는 전해질을 위한 입구를 갖는다. 각각의 모듈(11)은 또한 그의 전해질을 위한 베이스 근방에 출구(19a)를 가지며, 이는 출구 덕트(44)(도 2에 도시됨)와 연결된다. 각각의 모듈(11)은 또한 [도 2에 도시된 입구 덕트(34)와 연통하는] 공기용 입구 포트(19b) 및 [도 2에 도시된 출구 배기 파이프(38)와 연통하는] 공기용 출구 포트(19c)를 가지며; 또한 수소용 입구 포트(19d) 및 수소용 출구 포트(19e)를 가진다. 수소와 공기를 운반하기 위한 덕트들은 명료성을 위해 도 1에는 도시되지 않았다.
상기 차단 밸브(40)와 상기 모듈(11)의 전해질 입구 사이에는 배수관(45)이 상기 덕트(16)로부터 분기되도록 T자형 접합부가 배열되며, 상기 배수관(45)은 정상적으로 폐쇄되는 밸브(46)를 포함한다. 상기 배수관(45)은 전해질 저장 탱크(20)로 하향 연장한다. 작동 중에, 만약 상기 차단 밸브(40)가 어떠한 이유로 폐쇄될 경우, 전해질이 상기 모듈(11) 내로 유동하는 것이 방지되고, 다음에 상기 밸브(46)는 상기 모듈(11) 내의 전해질이 상기 전해질 저장 탱크(20) 내로 하향 배수되도록 정상적으로 개방된다.
도 2와 관련하여, 각각의 정압 탱크(12)는 과다 전해질을 다음의 하향 레벨에서 정압 탱크(12) 하류로 운반하는 오버플로우 덕트(18)를 갖는다; 상기 최하위 정압 탱크(12)로부터의 오버플로우 덕트(18)는 상기 전해질 저장 탱크(20) 내로 공급된다. 상기 전해질 저장 탱크(20)에는 펌프(24)가 연결되며, 상기 펌프는 수직관(26)을 통해 전해질을 최상위 레벨의 정압 탱크(12) 내로 공급한다. 상기 수직관(26)의 예에서는 전해질을 상기 정압 탱크(12)의 상부 내로 공급하는 것으로 도시되었지만, 그 대신, 변경으로서, 상기 전해질을 상기 최상위 정압 탱크(12)의 측면 또는 저부 내로 공급할 수도 있다.
사용 중, 상기 전해질 저장 탱크(20)는 전해질, 본 예에서는 수성 수산화칼륨(KOH)을 함유한다. 특히, 상기 연결부들이 도식적으로 도시되어 있는 도 2와 관련하여, 각각의 정압 탱크(12) 내에서, 상기 오버플로우 덕트(18)가 상기 탱크(12)의 상부 약 25 mm 아래로 상향 연장한다. 상기 오버플로우 덕트(18)는 양쪽 단부들에서 개방되고, 상기 탱크(12) 내의 전해질 레벨이 상기 오버플로우 덕트(18)의 상부 위로 크게 상승할 수 없게 하도록 충분히 큰 직경을 갖는다. 각각의 정압 탱크(12)의 상부에는 작은 구멍(28)이 있어서, 전해질 위의 공간이 공기에 의해 채워지며, 이와 같은 구멍(28)은 상기 정압 탱크(12) 내 전해질의 표면이 대기압 하에 놓이도록 한다. 따라서, 상기 시스템(10)이 작동되는 동안, 상기 정압 탱크(12)의 각각은 상기 오버플로우 덕트(18) 상부의 레벨까지 수성 수산화칼륨 전해질을 함유하고, 과다 전해질은 상기 오버플로우 덕트들(18) 각각을 통해 유동하며 또한 전해질 저장 탱크(20)로 복귀한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 모듈(11)은 (도식적으로 나타낸) 전극 플레이트들이 수직면들까지 연장하는 연료 전지 스택(32)을 둘러싸는 박스(30)로 구성된다. 공기는 압력 하에 공기 공급 덕트(도시되지 않음)로부터 [도 1에 도시된 입구 포트(19b)와 연통하는] 입구 덕트(34)를 통해 각각의 연료 전지 스택(32) 내로 공급된다. 본 예에서, 공기는 (도시된 바와 같이) 좌측 단부의 상부 근방에 위치한 스택(32) 안으로 공급되며, 적절한 전극 챔버들을 통해 하향으로 유동하며, 억제 밸브를 포함할 수 있는, 우측 단부의 저부 근방에 위치한 배기 포트(36)로부터 방출된다. 공기는 상기 박스(30) 내로 방출되며, 다음에, 공기 출구 포트(19c)를 통해 상향으로 연장하고 상부 단부에서 개방되는 공기 배기 덕트(38) 내로 배출된다. 그와 같은 하나의 공기 배기 덕트(38)는 더미로 쌓여지는 4개의 모듈들(11)을 위해 제공된다.
상기 전해질 공급 덕트(16)는 (도시된 바와 같이) 전해질을 좌측 단부의 저부 근방에 위치한 포트(41)를 통해 상기 연료 전지 스택(32)에 공급한다. 상기 전해질은 상기 전해질 챔버들을 통해 상향으로 유동하며, 억제 밸브를 포함할 수 있는, 상기 우측 단부의 상부 근방에 위치한 출구 포트(42)로부터 방출된다. 전해질은 일반적으로 소량으로서 상기 박스(30) 내로 방출되며, 또한 상기 전해질을 [상부 3개 모듈(11)용으로서 도시되지 않은] 복귀 파이프를 통해 상기 전해질 저장 탱크(20)로 복귀시키는 전해질 출구 덕트(44) 밖으로 유출된다.
각각의 모듈(11)에는 또한 연료 가스 공급 덕트(도시되지 않음) 및 수소 입구 포트(19d)를 통해 수소와 같은 연료 가스가 제공된다. 만약 상기 연료 전지 스택(32)으로부터 어떠한 연료 가스의 누출이 존재할 경우, 그 가스는 상기 공기 배기 덕트(38)를 통해 공기 유동을 따라 운반되며, 따라서 희석된다. 상기 시스템(10)은 상기 공기 유동시의 어떠한 수소도 검출하도록 상기 박스(30)로부터의 공기 출구에 수소 센서(48)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 시스템(10)의 작동 시, 각각의 모듈(11), 및 각각의 연료 전지 스택(32)에는 연료 가스, 공기 및 전해질의 공급이 필수적으로 제공된다. 상기 각각의 연료 전지 스택(32)에 대한 입구에서의 전해질 압력이 상기 전해질의 정압에 대응하므로, 상기 오버플로우관(18)의 상부와 상기 포트(41) 사이의 높이 차이에 의해 제공되는, 상기 연료 전지 스택(32) 내에서의 전해질의 압력 변화는 최소화된다. 전해질이 상기 연료 전지 스택(32)으로부터 방출되는 압력은 상기 박스(30) 내의 압력이고, 이는 [공기 배기 덕트(38)가 그의 상부 단부에서 개방되므로] 대기압보다 약간 높은 압력이다.
전체로서 상기 시스템(10)을 고려하여, 상기 펌프(24)는 상기 전체 시스템(10)의 모든 모듈들(11)에 의해 요구되는 것보다 더 많은 전해질을 상기 최상위 정압 탱크(12)로 공급한다. 따라서, 각각의 정압 탱크(12) 내에는 과다 전해질이 존재한다. 이와 같은 과다 전해질은 상기 오버플로우관들(18)을 통해 상기 전해질 저장 탱크(20)로 복귀되고, 반면 사용된 전해질은 상기 박스들(30)과 상기 전해질 출구 덕트들(44)을 통해 상기 전해질 저장 탱크(20)로 복귀된다.
상기 모듈들(11) 중 하나에서, 예를 들면 전지의 고장 또는 수소의 누설과 같은 문제점이 발생할 경우, 또는 상기 모듈들(11) 중 하나의 서비스 기일이 임박한 경우, 상기 모듈(11)에 대한 전해질 및 가스의 공급이 차단될 수 있다. 특히, 상기 차단 밸브(40)는 상기 시스템(10)의 동일한 레벨 또는 다른 레벨들에서 다른 모듈들(11)에 대한 전해질의 공급에 영향을 미치는 일 없이 차단되도록 개별 모듈(11)에 전해질을 공급할 수 있게 한다. 상기 밸브(46)를 개방시킴으로써 상기 연료 전지 스택(32) 내의 전해질이 배출되도록 하고, 상기 전해질은 상기 밸브(46)와 배수관(45)을 통해 상기 포트(41)로부터 역류하며, 또한 상기 전해질 저장 탱크(20)로 복귀한다.
전해질 공급 시스템(10)은 상술된 것과는 다를 수도 있으나, 청구항들에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 속할 수도 있음을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 각각의 레벨에서 다른 수의 모듈들(11) - 대표적으로는 2 내지 6 사이의 모듈들 -로, 예를 들면 5개의 모듈들로 존재할 수 있다. 도면들에 도시된 바와 같이, 각각의 오버플로우 덕트(18)는 동일한 직경을 가지나, 변형 예에 있어서, 과다량의 전해질이 적게 되므로, 상기 오버플로우 덕트들(18)은 낮은 레벨에서 작은 직경을 가질 수도 있다.
상기 시스템(10)에는 또한 전해질 전지 스택 또는 플로우 전지(flow batteries)가 사용될 수도 있음을 인식하게 될 것이다.

Claims (10)

  1. 각각의 다른 높이에 적어도 하나의 전지 스택을 구비하는, 복수의 상이한 높이들로 배열되는 상기 전지 스택들에 액체 전해질을 공급하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은 상기 액체 전해질을 함유하기 위한 복수의 공급 탱크들을 포함하며, 상기 공급 탱크들 각각은 다른 높이를 가지며, 상기 각각의 공급 탱크는 상기 액체 전해질의 표면이 반드시 대기압 하에 놓이도록 채용되고 또한 전해질을 상기 적어도 하나의 전지 스택, 전해질 저장 탱크, 및 상기 전해질 저장 탱크로부터 상기 최상위 공급 탱크로 전해질을 공급하기 위한 수단에 공급하도록 채용되며, 상기 각각의 공급 탱크는 오버플로우 둑(overflow weir) 및 상기 둑과 연통하는 출구 덕트를 포함하고, 최하위 공급 탱크를 제외한 상기 각각의 공급 탱크에 대해 상기 출구 덕트는 낮은 높이의 공급 탱크로 오버플로우 전해질을 공급하도록 배열되는 전해질 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 스택들은 작동 시 그를 통해 전해질이 연속으로 유동하는 전지 스택들이며, 상기 각각의 전지 스택으로부터의 유출(out-flowing) 전해질은 상기 전해질 저장 탱크로 복귀되는 전해질 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 전지 스택은 상기 전해질의 유출을 억제시키기 위한 유동 억제 장치(restrictor)를 포함하는 전해질 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 높이에 상기 복수의 전지 스택들을 포함하며, 이와 같은 모든 전지 스택들은 각각의 공급 덕트들에 의해 동일한 공급 탱크로부터 공급되는 전해질 공급 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질 저장 탱크는 상기 최하위 공급 탱크 아래에 위치되며, 상기 최하위 공급 탱크로부터의 출구 덕트는 상기 전해질 저장 탱크 내로 공급되는 전해질 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최상위 공급 탱크로 전해질을 공급하기 위한 수단은 펌프를 포함하는 전해질 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 전지 스택은 유출 전해질이 유동하는 인클로저(enclosure)에 의해 둘러싸이고, 상기 인클로저에는 상기 전해질을 상기 전해질 저장 탱크로 복귀시키기 위한 유출 덕트가 제공되는 전해질 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전지 스택들은 그를 통해 공기 유동이 공급될 연료 전지 스택들이며, 상기 공기는 또한 상기 전지 스택을 둘러싸는 상기 인클로저에서 수집되고, 또한 배기 유출 덕트를 통해 추출되는 전해질 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 추출된 공기에 존재하는 연료 가스를 검출하기 위한 센서를 또한 포함하는 전해질 공급 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 전지 스택은 상기 공급 덕트에 의해 동일한 높이에서 상기 공급 탱크에 연결되며, 상기 각각의 공급 덕트는 차단 밸브(shut-off valve)를 포함하는 전해질 공급 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190103565A (ko) * 2018-02-28 2019-09-05 주식회사 에이치투 모듈간 soc 밸런싱을 위한 레독스 흐름 전지 시스템

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201104046D0 (en) * 2011-03-09 2011-04-20 Univ Bristol Apparatus
GB201200260D0 (en) * 2012-01-09 2012-02-22 Afc Energy Plc Fuel cell system
CN103354294B (zh) * 2013-07-17 2016-03-30 大连融科储能技术发展有限公司 一种液流电池系统管道结构
KR101810730B1 (ko) * 2014-10-02 2017-12-19 주식회사 엘지화학 전해액 공급시스템
DE102018212715A1 (de) 2018-07-31 2020-02-06 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenstack und Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstacks
KR102560341B1 (ko) * 2020-09-21 2023-07-28 주식회사 보성하이테크 주입 장치 및 이를 포함하는 주입 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0107396A1 (en) * 1982-09-30 1984-05-02 Engelhard Corporation System for supplying electrolyte to fuel cells
US4612262A (en) * 1984-08-06 1986-09-16 United Technologies Corporation Process for adding electrolyte to a fuel cell stack
JP2005203234A (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池シール劣化判定装置および方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2044068A1 (de) * 1970-09-05 1972-03-16 Siemens Ag Brennstoffbatterie
FR2298195A1 (fr) * 1975-01-14 1976-08-13 Comp Generale Electricite Generateur electrochimique air-zinc
JPS57180081A (en) * 1981-04-27 1982-11-05 Agency Of Ind Science & Technol Piping method for redox-flow type battery
US4548875A (en) * 1984-03-27 1985-10-22 Westinghouse Electric Corp. Heated transportable fuel cell cartridges
JPH0610988B2 (ja) * 1985-11-20 1994-02-09 三菱電機株式会社 積層形燃料電池の電解液補給装置
JPS62176065A (ja) * 1986-01-27 1987-08-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 電解液循環型2次電池
JPH01235163A (ja) * 1988-03-14 1989-09-20 Fuji Electric Co Ltd アルカリ型燃料電池
JPH05114408A (ja) * 1991-10-23 1993-05-07 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池
US8871403B2 (en) * 2007-08-02 2014-10-28 Sony Corporation Fuel cell stack system, channel structure, fuel cell, electrode and electronic device
JP5182473B2 (ja) * 2007-08-02 2013-04-17 ソニー株式会社 燃料電池スタックシステムおよび電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0107396A1 (en) * 1982-09-30 1984-05-02 Engelhard Corporation System for supplying electrolyte to fuel cells
US4612262A (en) * 1984-08-06 1986-09-16 United Technologies Corporation Process for adding electrolyte to a fuel cell stack
JP2005203234A (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池シール劣化判定装置および方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190103565A (ko) * 2018-02-28 2019-09-05 주식회사 에이치투 모듈간 soc 밸런싱을 위한 레독스 흐름 전지 시스템

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Publication number Publication date
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GB201001972D0 (en) 2010-03-24

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