KR20160075923A - Redox flow battery having reduced shunt loss - Google Patents

Redox flow battery having reduced shunt loss Download PDF

Info

Publication number
KR20160075923A
KR20160075923A KR1020140184489A KR20140184489A KR20160075923A KR 20160075923 A KR20160075923 A KR 20160075923A KR 1020140184489 A KR1020140184489 A KR 1020140184489A KR 20140184489 A KR20140184489 A KR 20140184489A KR 20160075923 A KR20160075923 A KR 20160075923A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
flow
flow path
path portion
redox flow
Prior art date
Application number
KR1020140184489A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하태정
방유경
엄명섭
김태윤
함성식
김수환
Original Assignee
오씨아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오씨아이 주식회사 filed Critical 오씨아이 주식회사
Priority to KR1020140184489A priority Critical patent/KR20160075923A/en
Priority to PCT/KR2015/013946 priority patent/WO2016099203A1/en
Publication of KR20160075923A publication Critical patent/KR20160075923A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/20Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

The present invention relates to a redox flow battery and, more particularly, to a redox flow battery with reduced self-discharge that is attributable to a shunt current which is generated in and between stacks. This redox flow battery includes the stacks where unit cells are stacked with first and second electrolytes flowing with an ion exchange membrane interposed therebetween. This redox flow battery is provided with a tube-expanded flow path portion that is formed in parallel to a gravity direction in each fuel cell and is formed by an electrolyte flow path width being increased. A floating body is provided in the tube-expanded flow path portion and the floating body moves upward and downward in accordance with a flow velocity of the electrolyte.

Description

션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지{REDOX FLOW BATTERY HAVING REDUCED SHUNT LOSS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a redox flow battery,

본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로 보다 상세하게는 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 전류에 의한 자가 방전을 감소시킨 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a redox flow cell, and more particularly, to a redox flow cell that reduces self-discharge due to a shunt current generated in a stack and between stacks.

레독스 흐름전지는 전지 셀을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. A redox flow cell is a device that converts the chemical energy of an electrolyte solution into electric energy through a battery cell.

전지 셀의 작동 전압은 1.0~1.7V 정도로 비교적 낮은 전압을 가진다. 따라서, 작동 전압을 높이기 위하여 셀을 직렬로 적층하여 스택을 구성한다. 스택은 다수의 전지 셀이 전기적으로 직렬로 연결되며, 전해액을 병렬로 공유하는 구조를 가진다.The operating voltage of the battery cell is about 1.0 to 1.7 V and has a relatively low voltage. Therefore, in order to increase the operating voltage, the cells are stacked in series to form a stack. The stack has a structure in which a plurality of battery cells are electrically connected in series and the electrolytes are shared in parallel.

전해액 공유 경로를 통해서 전지 셀 간에 흐르는 전류를 션트(shunt) 전류라 한다. 션트 전류는 스택 내부 또는 스택 사이에서 발생하고 스택의 자가 방전을 일으킨다. 자가방전에 의해서 레독스 흐름 전지가 작동하지 않는 대기 상태에서도 스택 내에 저장된 에너지를 감소시킨다.
The current flowing between the battery cells through the electrolyte solution sharing path is called a shunt current. Shunt currents occur inside or between stacks and cause self-discharge of the stack. Reduced energy stored in the stack even in a standby state in which redox flow cells are not operated by self-discharge.

한편, 대기 상태에서 즉각적으로 작동하기 위해서는 스택에 일정량의 에너지가 보관되어 있어야 한다. 이를 위해서 간헐적으로 펌프를 가동해서 전해액을 순환시켜서 자가 방전으로 에너지를 잃은 전해액을 배출하고 에너지를 가진 전해액을 공급해야 하는데, 이를 위해서 대기 상태에서 펌프를 가동하는 것도 결국 에너지 손실에 포함된다.
On the other hand, a certain amount of energy must be stored in the stack in order to operate immediately in the standby state. To this end, the pump is operated intermittently to circulate the electrolyte, to discharge the electrolyte that has lost energy due to self-discharge, and to supply the electrolyte with energy. For this, the operation of the pump in the atmospheric state is eventually included in the energy loss.

본 발명은 레독스 흐름 전지 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시킬 수 있도록 함으로써 레독스 흐름 전지의 자가방전을 저감하고 전체적인 에너지 효율을 향상시키기 위한 것이다.
The present invention is intended to reduce the shunt loss occurring between the inside of the redox flow cell stack and the stack, thereby reducing the self-discharge of the redox flow battery and improving the overall energy efficiency.

본 발명의 목적은 레독스 흐름 전지 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시키기 위한 것이다.It is an object of the present invention to reduce the shunt loss occurring between the stack and the redox flow cell stack.

본 발명의 다른 목적은 운전 정지시에 셀간의 전해액의 연결이 차단 될 수 있도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 손실을 감소시킬 수 있고 운전시에는 흐름 저항을 감소시킬 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하기 위한 것이다.
Another object of the present invention is to provide a redox flow battery capable of reducing shunt loss at the time of operation stop and reducing flow resistance at the time of operation by allowing the connection of the electrolyte between cells to be blocked at the time of operation stop .

본 발명은 제1전해액과 제2전해액이 이온교환막을 사이에 두고 흐르는 단위셀이 적층된 스택을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 각 단위셀에 중력방향과 나란하게 형성되며 전해질 유로폭이 확대되어 형성된 확관유로부를 구비하고, 상기 확관유로부내에 전해액의 유속에 따라 승하강하는 부체를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다.
The present invention relates to a redox-flow battery comprising a stack in which unit cells in which a first electrolyte and a second electrolyte flow through an ion-exchange membrane are stacked, the redox-flow battery being formed in parallel with the direction of gravity in each unit cell, And an expansion pipe portion formed in the expansion pipe portion, wherein the expansion pipe portion is provided with a body that moves up and down according to the flow rate of the electrolytic solution in the expansion pipe portion.

상기 부체는 상기 레독스 흐름 전지의 정지상태에서 유로부와 확관유로부 사이의 전해액 흐름을 차단하는 것이 바람직하다.
The main body preferably interrupts the flow of the electrolyte between the flow path portion and the baffle flow path portion in the stationary state of the redox flow cell.

상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 상승하는 방향의 흐름을 가지고, 상기 부체는 상기 전해액보다 큰 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 하부로 가라앉고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 부상하는 형태로 구성되거나,
The electrolytic solution flowing in the flow path portion of the phase expansion pipe has a flow in a direction of rising in the operating state and the supporting member is formed to have a specific gravity larger than that of the electrolyte solution and sinks to the lower portion of the expansion pipe portion in the stopped state, It may be configured to float by flow velocity,

상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 하강하는 방향의 흐름을 가지고, 상기 부체는 상기 전해액보다 작은 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 상부에 부상한 상태를 유지하고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 하강하는 형태로 구성될 수 있다.
Wherein the electrolytic solution flowing in the passage expanding conduit has a flow direction in which the electrolytic solution flows down in the operating state and the supporting body is formed to have a specific gravity smaller than that of the electrolytic solution so that the floating state is maintained at the upper portion of the expansion conduit, It may be configured to be lowered by the flow rate of the electrolytic solution.

이 때, 상기 확관유로부내에 상기 부체의 승하강 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 구비하면 더욱 바람직하다.
At this time, it is more preferable to provide a stopper for limiting the rising / falling range of the main body within the expanded flow path portion.

상기 부체는 종단면이 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 부체가 승하강시 일정한 자세를 유지할 수 있도록 하는 가이드수단을 구비하면 더욱 바람직하다.
The body may have a circular or polygonal profile in its longitudinal section, and it is further preferable that the body has guide means for maintaining a constant attitude when ascending and descending.

상기 가이드수단은 상기 부체의 일측으로 연장형성되어 상기 확관유로부의 입구측으로 삽입되는 가이드핀으로 구성되거나, 상기 부체와 상기 부체와 접촉하는 상기 확관유로부에 서로 대응되게 형성되는 가이드홈과 가이드돌기로 구성될 수 있다.
Wherein the guide means comprises a guide pin extended from one side of the body and inserted into the inlet side of the expanded flow path portion or a guide groove formed in the expanded flow path portion in contact with the body and the guide body, Lt; / RTI >

이 때, 상기 부체의 두께는 상기 확관유로부의 두께보다 작게 형성되어 상기부체의 표면과 상기 확관유로부의 표면 사이에 유격을 형성함으로써 부체의 승하강 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the thickness of the main body is formed to be smaller than the thickness of the expansion channel portion so that a clearance is formed between the surface of the main body and the surface of the expansion channel portion so that the lifting and lowering operation of the main body can be smoothly performed.

한편, 상기 확관유로부의 최대 경로단면적과 상기 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 범위인 것이 바람직하다.
Preferably, the ratio of the maximum cross-sectional area of the expansion conduit to the maximum cross-sectional area of the body is in the range of 1: 0.5 to 1: 0.9.

본 발명의 별도의 외부 동력이나 별도의 복잡한 제어장치 없이 전해액의 흐름 여부에 따라서 부체가 승하강하며, 운전 정지시에는 전해액 흐름을 차단하여 션트 저항을 증가시키고, 운전시에는 전해액의 흐름에 지장을 주지 않는 효과를 가져온다.
It is possible to increase the shunt resistance by shutting off the electrolyte flow at the time of stopping the operation and to prevent the flow of the electrolyte at the time of operation It brings about an effect that does not give.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부를 구비하고 그 내부에 부체를 배치하는 것으로, 부체가 중력과 부력 그리고 전해액의 흐름에 따라 승하강하며 션트 손실을 감소시키는 기능을 수행하는 것으로, 별도의 전원이나 제어 장치 등이 필요치 않는 장점을 가진다.
The redox flow cell according to the present invention includes an expansion flow path portion and a main body disposed therein. The redox flow path portion functions to reduce shunt loss by moving up and down depending on the flow of gravity, buoyancy, and electrolyte. Power supply and control device are not required.

또한 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 대기 상태에서 션트 저항이 증가하여 자가방전에 의한 전해질의 에너지 소모를 감소시킬 수 있어, 대기 상태에서 전해질을 순환시키지 않더라도 대기상태에서 운전상태로 신속하게 전환할 수 있는 효과를 가져온다.
Further, the redox flow battery according to the present invention can reduce the energy consumption of the electrolyte due to self-discharge by increasing the shunt resistance in the standby state, so that even if the electrolyte is not circulated in the standby state, It brings the effect.

도 1은 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 션트 손실을 저감하기 위한 확관유로부를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이고,
도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도임.
1 is a conceptual diagram for explaining a shunt loss occurring in a redox flow cell,
FIG. 2 is a view illustrating an enlarged flow path portion for reducing shunt loss in a redox flow cell according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 and FIG. 4 are views showing the lifting and lowering of the body according to the operation state of the redox flow battery according to the first embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 5 and FIG. 6 are views showing the lifting and lowering of the secondary body according to the operation state of the redox flow battery according to the second embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 7 is a view showing a flow path portion and a body of the redox flow cell according to the third embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a view illustrating an enlarged flow path portion and a body of a redox flow cell according to a fourth embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a view showing a flow path portion and a main body of a redox flow cell according to a fifth embodiment of the present invention,
10 is a cross-sectional view taken along the line AA of Fig.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or preliminary meaning and the inventor shall properly define the concept of the term in order to describe its invention in the best possible way It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. It should be noted that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, It should be understood that various equivalents and modifications are possible.

도 1은 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining shunt loss occurring in a redox flow cell.

레독스 흐름 전지는 이온교환막을 사이에 두고 이루어지는 제1전해액과 제2전해액의 산화환원 반응을 이용하여 전력을 생산하는 것으로, 하나의 단위 셀에서 생성되는 전압이 낮아 복수개의 단위 셀을 적층하여 스택으로 구성하여 사용하는 것이 일반적이다.
The redox flow cell produces power using the redox reaction of the first electrolyte and the second electrolyte with the ion exchange membrane sandwiched therebetween. Since the voltage generated in one unit cell is low, a plurality of unit cells are stacked It is generally used.

스택은 복수개의 단위 셀이 적층된 형태로 형성되며, 전해액은 도시한 바와 같이 공통의 공급유로를 통해서 각각의 단위 셀로 공급되고, 도시하지는 않았지만 공급유로와 유사한 형태의 배출유로를 통해서 각각의 단위 셀에서 배출되는 전해액이 회수된다.The stack is formed by stacking a plurality of unit cells, and the electrolytic solution is supplied to each unit cell through a common supply passage as shown in the figure. Although not shown, Is recovered.

션트 전류(shunt current)는 스택을 구성하는 단위 셀의 전극부가 인접 셀의 전극부와 전해액으로 서로 연결되면서 발생하게 되는 것인데, 각 단위 셀의 전극은 바로 옆에 위치한 단위 셀의 전극에 비해서 셀 전압에 해당하는 만큼 전압의 차이가 발생하게 된다. 이는 스택을 구성하는 단위 셀이 서로 직렬로 연결되기 때문에 발생하는 것이다.The shunt current is generated when the electrode unit of the unit cell constituting the stack is connected to the electrode unit of the adjacent cell and the electrolytic solution. The electrode of each unit cell is connected to the cell voltage The voltage difference will be generated as much as the voltage difference. This occurs because the unit cells constituting the stack are connected in series with each other.

따라서, 셀의 개수가 늘어날수록 전압 차이는 점차 증가한다. 하나의 셀 전압이 1.2V 이고, 총 10개의 셀이 직렬로 연결되어 있다면 양측 끝에 위치하는 전극 사이에서 발생하는 전압의 차이는 10.8V (1.2V *9) 가 된다.
Therefore, as the number of cells increases, the voltage difference gradually increases. If one cell voltage is 1.2V and a total of 10 cells are connected in series, the voltage difference between the electrodes located at both ends becomes 10.8V (1.2V * 9).

션트 전류는 셀의 전압 차이와 전해액 저항에 따라 변화하게 된다.The shunt current changes according to the voltage difference of the cell and the electrolyte resistance.

스택 내에서 또는 스택 사이에서 발생하는 션트 전류는 여러 개의 셀에서 복합적으로 발생하여 복잡한 전기회로 모델로 구성되지만 다음과 같이 단순하게 표시할 수 있다.
The shunt current generated in the stack or between the stacks is composed of a complicated electric circuit model that occurs in multiple cells in a complex manner, but can be simply expressed as follows.

션트 전류 : I = ΔV / Rs Shunt current: I = ΔV / R s

션트 저항 : Rs = R * L / AShunt resistance: R s = R * L / A

* Rs: 션트 저항* R s : Shunt resistance

* R: 전해액 비저항, * R: electrolyte resistivity,

* L: 셀 전극간 전해액 경로의 길이 * L: length of electrolytic solution path between cell electrodes

* A: 셀 전극간 전해액 경로의 단면적
* A: Cross-sectional area of electrolyte path between cell electrodes

위 식과 같이 션트 저항 값이 커질수록 션트 전류가 감소하게 되어 션트 손실을 줄일 수 있다.
As the shunt resistance increases, shunt current decreases and shunt loss can be reduced.

유로부와 확관유로부의 폭 비율은 1: 2~1:10 범위인 것이 바람직하다. 확관유로부의 폭이 유로부 폭의 2배 미만으로 형성되면, 부체의 설치로 인하여 흐름저항이 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 확관유로부의 폭이 유로부 폭의 10배를 초과하면 부체에 의한 전해질 흐름 차단이 어려운 문제점을 가져온다.
It is preferable that the width ratio of the flow path portion and the expanded flow path portion is in the range of 1: 2 to 1:10. If the width of the enlarged flow path portion is less than twice the width of the flow path portion, there may arise a problem that the flow resistance is increased due to the installation of the main body. If the width of the enlarged flow path portion exceeds 10 times the width of the flow path portion, It is difficult to block the flow.

여기서 경로 단면적은 전해질의 흐름 방향에 대하여 수직인 방향의 단면적을 의미한다. Here, the path cross-sectional area means the cross-sectional area in the direction perpendicular to the flow direction of the electrolyte.

확관유로부의 최대 경로단면적은 확관유로부 구간의 경로단면적 중 가장 큰 경로단면적을 의미한다.And the maximum path cross-sectional area of the expanding flow path portion means the largest path cross-sectional area of the path cross-sectional area of the expanded flow path portion.

한편, 부체의 최대 단면적은 부체의 전해질의 흐름 방향에서 수직인 방향의 단면적 중 최대 단면적을 의미한다.On the other hand, the maximum cross-sectional area of the body means the largest cross-sectional area of the cross-sectional area in the direction perpendicular to the flow direction of the electrolyte of the body.

본 발명에 있어서 확관유로부의 최대 경로단면적과 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 인 것이 바람직하다. 확관유로부의 최대 경로단면적과 부체의 최대단면적 비율이 1:0.5 미만일 경우, 운전 정지시 부체가 유로부와 확관유로부의 전해액 흐름을 차단하기 어렵고, 상기 비율이 1:0.9 이상일 경우 운전시에 전해액의 흐름에 대한 저항이 증가하여 펌프의 부하가 증가되어야 하는 문제점이 있다. In the present invention, it is preferable that the ratio of the maximum cross-sectional area of the expanded passage portion to the maximum cross-sectional area of the body is 1: 0.5 to 1: 0.9. When the ratio of the maximum path cross-sectional area of the flow path portion to the maximum cross-sectional area of the body is less than 1: 0.5, it is difficult for the body to shut off the flow of the electrolyte solution in the flow path portion and the expansion path portion at the time of operation stop. There is a problem that the load on the pump must be increased due to an increase in resistance to the flow.

션트 저항을 증가시키기 위해서는 전해액 경로 길이(L)를 길게 하거나, 전해액 경로 단면적(A)을 감소시키거나 전해액의 경로를 차단하여야 한다. 그러나 전해액 경로 길이(L)가 늘어나거나, 전해액 경로의 단면적(A)이 감소하게 되면 유체 저항이 증가하게 되므로, 전해액을 순환시키기 위해 소모되는 에너지를 증가시켜야 한다.To increase the shunt resistance, the electrolyte path length (L) must be increased, the electrolyte path cross-sectional area (A) must be reduced, or the path of the electrolyte must be shut off. However, if the electrolyte path length (L) increases or the cross-sectional area (A) of the electrolyte path decreases, the fluid resistance increases, so the energy consumed to circulate the electrolyte must be increased.

전해액을 순환시키기 위하여 펌프를 사용하는데, 경로 길이(L)를 증가시키거나 경로의 단면적(A)을 감소시키게 되면 레독스 흐름 전지의 운전에 사용되는 펌프의 작동에 소모되는 에너지를 증가시켜야 하므로 레독스 흐름 전지의 효율이 저하되는 치명적인 단점이 발생하게 된다.The pump is used to circulate the electrolyte. Increasing the path length L or decreasing the cross-sectional area A of the path increases the energy consumed in the operation of the pump used to operate the redox flow cell, A deadly disadvantage occurs in that the efficiency of the doff-flow battery is deteriorated.

본 발명은 전해액이 공급되는 유로 내에 부체를 구비하여 운전 정지 상태에서 전해액이 흐르지 않게 되면, 부체에 의하여 전해액 흐름이 차단될 수 있도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 저항 값이 커져 션트 손실이 감소되도록 하고, 운전시에는 부체가 상승하여 전해액 흐름이 개방되도록 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다.
The present invention can prevent the flow of electrolytic solution by blocking the electrolyte when the electrolytic solution does not flow in the operation stopped state by providing a body in the flow path through which the electrolytic solution is supplied so that the shunt resistance value is increased and the shunt loss is reduced , And the flow of the electrolyte is opened when the battery is in operation.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 션트 손실을 저감하기 위한 확관유로부를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a flow path portion for reducing shunt loss in a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

레독스 흐름 전지는 운전시 전해액이 지속적으로 흐르게 되고, 전해액의 흐름을 위한 펌프를 구비하는데, 유로의 폭은 적정한 유속과 유량이 유지될 수 있도록 설계된다.The redox flow cell has a continuous flow of electrolyte during operation and a pump for the flow of electrolyte. The width of the flow path is designed to maintain an appropriate flow rate and flow rate.

확관유로부(100)는 이렇게 설계된 유로부(10)의 폭보다 넓은 폭을 가지는 부분을 의미한다.
The expansion duct portion 100 means a portion having a width larger than the width of the flow passage portion 10 designed in this way.

확관유로부(100)는 레독스 흐름 전지가 설치된 상태를 기준으로 중력방향과 나란한 방향으로 형성된다. 확관유로부(100)를 중력방향과 나란한 방향으로 형성하는 것은 후술하는 부체(200)가 확관유로부(100)의 내부에서 중력, 전해액에 의하여 발생하는 부력, 전해액의 흐름에 의하여 발생하는 항력에 의하여 승하강할 수 있도록 하기 위한 것이다.The expansion passage portion 100 is formed in a direction parallel to the direction of gravity based on the state in which the redox flow battery is installed. The expansion channel portion 100 is formed in a direction parallel to the direction of gravity. This is because the support member 200 to be described later is capable of preventing gravity from flowing in the expansion channel portion 100, buoyancy caused by the electrolyte solution, To be able to descend and descend.

또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부(100)의 내부에 부체(200)를 구비한다. 부체(200)는 일정한 모양을 가지며 상기 확관유로부(100) 내부에서 전해액의 흐름에 따라 승하강 가능하게 형성된다.In addition, the redox flow battery according to the present invention includes a support body 200 inside the expansion flow path portion 100. The support body 200 has a predetermined shape and is formed to be able to move up and down according to the flow of the electrolytic solution in the expansion conduit channel portion 100.

레독스 흐름 전지의 운전시에는 전해액(300)이 유속을 가지고 상기 확관유로부(100)를 흐르게 되며, 운전 정지시에는 전해액(300)이 흐름 없이 확관유로부(100)를 채우고 있는 상태가 된다.
During operation of the redox flow cell, the electrolyte 300 flows at the flow passage 100 through the flow passage 100, and when the operation stops, the flow passage 300 is filled with the electrolyte 300 without flowing .

이로 인해, 확관유로부(100) 내부에 수용된 부체(200)는 전해액에 침지된 상태를 유지하게 된다. 예를 들어 부체(200)의 비중이 전해액(300)의 비중보다 큰 경우이고 운전정지 상태인 경우라면, 부체(200)에 작용하는 부력보다 중력이 크기 때문에 확관유로부(100)의 아래쪽에 가라앉은 상태를 유지하게 된다. 반대로 부체(200)의 비중이 전해액(300)의 비중보다 작은 경우이고 운전정지 상태인 경우라면, 부체(200)에 작용하는 부력이 중력보다 크기 때문에 확관유로부(100)의 위쪽으로 떠 있는 상태를 유지하게 된다.
Accordingly, the body 200 accommodated in the expansion pipe portion 100 is kept immersed in the electrolytic solution. For example, if the specific gravity of the body 200 is larger than the specific gravity of the electrolytic solution 300 and the operation is stopped, the gravity is larger than the buoyancy acting on the body 200, It will remain seated. Conversely, when the specific gravity of the support body 200 is smaller than the specific gravity of the electrolyte solution 300 and the operation is stopped, the buoyancy acting on the support body 200 is larger than the gravity, .

부체(200)는 전해액(300)에 침지된 상태에서 장기간 작동해야 하므로, 전해액과 반응하지 않는, 다시말해 전해액에 의하여 부식되지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The supporting member 200 is preferably made of a material that does not react with the electrolyte solution, that is, a material that is not corroded by the electrolyte solution, since it must be operated for a long period of time in a state of being immersed in the electrolyte solution 300.

부체(200)의 재질로는 전해질에 대하여 내화학성을 지닌, PP, PE, PVDF, PTFE와 같은 플라스틱 재질이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 전해질에 대하여 내화학성을 가지면서 스택 내 확관유로부의 전해질 운전에 방해를 주지 않는 재질이라면 모두 본 발명에서 사용이 가능하다.
The material of the support 200 is preferably a plastic material such as PP, PE, PVDF, or PTFE having chemical resistance to the electrolyte, but is not limited thereto. The electrolyte 200 may be made of a material having chemical resistance to the electrolyte, Can be used in the present invention.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면이다.FIG. 3 and FIG. 4 are views showing the lifting and lowering of the body according to the operation state of the redox flow cell according to the first embodiment of the present invention.

도시한 실시예는 부체(200)가 전해액(300)의 비중보다 큰 비중을 가지고 있으며, 운전상태에서 전해액(300)이 중력방향과 반대방향으로 흐르는 경우를 나타낸 것이다.In the illustrated embodiment, the supporting body 200 has a specific gravity larger than that of the electrolyte solution 300, and the electrolyte solution 300 flows in a direction opposite to the gravity direction in the operating state.

도 3은 운전정지 상태를 나타낸 것으로, 부체(200)는 확관유로부(100)의 하부(입구부)로 가라앉은 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서는 부체(200)가 확관유로부(100)와 유로부(10)의 사이를 막고 있는 형태가 된다. 완전히 전해액(300)이 차단이 된다면 전해액(300)으로 인한 셀간의 전기적 연결이 단절되어 션트 손실이 발생하지 않게 된다.3 shows the operation stop state, and the supporting body 200 is kept sinking to the lower portion (inlet portion) of the expansion pipe portion 100. [ In this state, the support body 200 closes the gap between the expansion passage portion 100 and the flow passage portion 10. If the electrolytic solution 300 is completely blocked, the electrical connection between the cells due to the electrolytic solution 300 is cut off, and no shunt loss occurs.

그러나, 완전히 차단되지 않는다고 하더라도, 전해액(300)의 연결되는 단면적이 매우 작으므로 션트 저항이 증가하여 션트 손실을 감소시킬 수 있게 된다.However, even if it is not completely blocked, since the cross-sectional area connected to the electrolyte 300 is very small, the shunt resistance increases and the shunt loss can be reduced.

예를 들어서, 확관유로부의 두께가 10mm 이고, 부체(200)와 확관유로부(100)가 가장 근접한 부분의 간격이 0.1mm 인 경우라면, 이 부분에서 전해질의 단면적은 10mm*0.1mm*2 이므로 2.0㎟ 가 된다.
For example, in the case where the thickness of the expansion pipe portion is 10 mm and the distance between the body 200 and the portion closest to the expansion pipe portion 100 is 0.1 mm, the cross-sectional area of the electrolyte at this portion is 10 mm * 0.1 mm * 2 2.0 mm < 2 >.

도 4는 운전상태를 나타낸 것으로, 전해액(300)이 상승하는 흐름을 가지게 된다. 전해액(300)의 흐름이 발생하게 되면 부체(200)는 중력과 부력 이외에 전해액의 흐름에 의한 항력이 발생하게 된다.
4 shows the operation state, and the electrolytic solution 300 has a flow rising. When the flow of the electrolytic solution 300 occurs, the secondary body 200 generates a drag due to the flow of the electrolyte other than gravity and buoyancy.

항력 :

Figure pat00001
Drag:
Figure pat00001

* FD: 항력* F D : Drag

* ρ: 밀도 * ρ: Density

* v: 전해액 선속도 * v: Linear velocity of electrolyte

* CD: 항력계수* C D : drag coefficient

* A: 유속 방향 부체 단면적
* A: Flow velocity direction cross-sectional area

항력은 부체(200)를 밀어올리는 방향으로 작용하게 되므로, 항력과 부력의 합이 중력보다 커지게 되면 부체(200)가 부상하게 된다. 도 4에 도시한 바와 같이 부체(200)가 부상하게 되면 전해액의 경로가 개방되어 유체 저항이 감소하게 되므로 펌프의 부하에 미치는 영향이 적게 된다.Since the drag acts in a direction to push up the body 200, when the sum of drag and buoyancy becomes larger than gravity, the body 200 floats. As shown in FIG. 4, when the supporting body 200 floats, the path of the electrolytic solution is opened and the fluid resistance is reduced, so that the influence on the load of the pump is reduced.

도 4와 같은 운전 상태에서 전해질의 단면적이 가장 좁은 부분은 부체(200)를 지름방향으로 가로지르는 A-A구간이 되며, 이 구간에서 부체(200)와 확관유로부의 간격이 2mm 라면, 전해질의 단면적은 10mm*2.0mm*2 이므로 40.0㎟ 가 된다.
4, the portion where the cross-sectional area of the electrolyte is the narrowest is the AA section crossing the body 200 in the radial direction. If the interval between the support body 200 and the expansion passage portion is 2 mm, the cross- 10mm * 2.0mm * 2, so it becomes 40.0mm2.

본 발명은 부체(200)가 승하강하도록 형성되어, 운전정지 시에는 전해액(300)의 연결을 차단하거나, 전해액(300)의 션트 저항에 큰 영향을 미치는 전해질 단면적을 급격하게 감소시킴으로써 션트 손실을 감소시키게 되고, 운전시에는 전해액(300)의 흐름에 지장을 주지 않게 된다. The present invention is configured such that the supporting body 200 is formed to move up and down so as to shut off the connection of the electrolyte solution 300 at the time of stopping the operation or to sharply reduce the cross sectional area of the electrolyte which greatly affects the shunt resistance of the electrolyte solution 300, And the flow of the electrolytic solution 300 is not obstructed at the time of operation.

션트 손실을 감소시키기 위하여, 유로의 단면적을 축소하게 되면 이로 인하여 유체의 흐름에 저항이 커지게 되고, 이 경우 유체의 적정한 흐름을 위하여 소모되는 펌프의 동력이 증가되어야 하는데, 본 발명의 경우 유로의 단면적을 축소하는 것이 아니라 부체가 승하강하며 운전 정지시에만 전해액 흐름을 차단하도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 저항이 증가되고, 운전시에는 유체의 흐름에 지장을 주지 않도록 한 것이다.
In order to reduce the shunt loss, if the cross-sectional area of the passage is reduced, the resistance of the fluid increases. In this case, the power of the pump consumed for proper flow of the fluid must be increased. The shunt resistance is increased at the time of stopping the operation and the flow of the fluid is not obstructed at the time of operation by allowing the flow of the electrolyte solution to be blocked only at the time of stopping the operation.

본 실시예에서는 부체(200)의 종단면이 원형의 단면을 가지는 원판 형태인 것을 도시하였으나 타원형의 단면을 가질 수도 있고, 후술하는 바와 같이 다각형의 형태를 가질수도 있으며, 이러한 형태에 제한되지 않고 확관유로부 내에서 승하강하며 그에 따라 경로 단면적이 조절될 수 있는 형태이면 특별히 형상에 제한되지 않는다.In the present embodiment, although the longitudinal section of the support body 200 is shown as a circular plate having a circular cross section, it may have an elliptical cross section or may have a polygonal shape as will be described later. It is not particularly limited to the shape as long as it can ascend and descend within the portion and thereby the sectional area of the path can be adjusted.

본 발명엔 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부와 그 내부에 구비되는 부체를 이용하여 션트 손실을 감소시키는 것으로, 부체의 동작은 중력과 부력 그리고 전해액의 흐름에 의하여 이루어진다. 따라서 별도의 전원이나 제어장치 등이 필요치 않다.
The redox flow cell according to the present invention reduces the shunt loss by using an enlarged flow path portion and a main body provided therein, and the operation of the main body is performed by the flow of gravity, buoyancy and electrolyte. Therefore, no separate power supply or control device is required.

종래에 션트 손실을 감소시키기 위한 목적으로 스택을 전해액 저장 탱크의 액위보다 높게 배치하는 구조를 채용하는 경우도 있었는데, 이는 운전 정지시에 전해액이 자중에 의하여 전해액 저장탱크로 배출되도록 하기 위한 것이었다. 물론 이러한 구조는 운전 정지시에 스택 내에 전해액이 전해액 저장 탱크로 자연배출 됨으로써 션트 손실이 저감되는 장점을 가지지만, 운전시에 전해액 저장 탱크와 스택의 높이에 따른 수두 차 만큼의 펌프 동력이 추가로 필요하게 되며, 운전 정지상태에서 운전 상태로 전환되기 위해서는 비어있는 스택에 전해액이 공급되어야 하므로 신속하게 운전 상태로 전환되지 못하는 단점을 가지게 된다.
A structure in which the stack is disposed higher than the liquid level of the electrolyte storage tank for the purpose of reducing shunt loss has been employed so as to allow the electrolyte to be discharged to the electrolyte storage tank by its own weight at the time of stopping the operation. Of course, such a structure has the advantage that the electrolyte is naturally discharged into the electrolyte storage tank in the stack at the time of operation stop, thereby reducing the shunt loss. However, the pump power is increased by the amount corresponding to the height of the electrolyte storage tank and stack at the time of operation In order to switch from the operation stop state to the operation state, the electrolytic solution must be supplied to the empty stack, so that it can not be quickly switched to the operation state.

그러나, 본 발명의 경우 스택이 전해액 저장 탱크의 액위보다 높아야 할 필요가 없으므로 스택의 높이를 높이기 위한 중량 구조체 등도 필요치 않으며 높이차에 따른 펌프의 동력 증가도 필요치 않고, 스택 내부에 전해액이 배출되지 않고 잔류하고 있으므로 신속하게 운전상태로 전환할 수 있으며, 스택의 위치를 자유롭게 선정할 수 있어 설계자유도를 높이는 효과도 가져오게 된다.
However, in the case of the present invention, since the stack need not be higher than the liquid level of the electrolyte storage tank, a weight structure for heightening the height of the stack is not required and the power of the pump is not required to be increased according to the height difference. So that it is possible to quickly switch to the driving state, and the position of the stack can be freely selected, thereby improving the degree of freedom of design.

부체는 전해질의 비중보다 작은 비중을 가지거나, 전해질의 비중보다 큰 비중을 가지는 재질로 형성될 수 있으며, 전해액의 흐름 방향은 중령방향과 나란한 방향이거나 중력방향과 반대 방향일 수 있다.The body may have a specific gravity smaller than the specific gravity of the electrolyte or may be formed of a material having a specific gravity larger than the specific gravity of the electrolyte. The flow direction of the electrolyte may be parallel to the direction of the colonel or opposite to the direction of gravity.

예를 들어, 전해액의 흐름 방향이 중력방향과 나란한 방향이라면 전해액의 흐름에 의해서 부체가 가라앉는 방향으로 이동하게 되므로, 부체의 비중을 전해질의 비중보다 작게 형성하여, 전해액의 흐름이 없을 경우에는 부체가 떠로은 상태에서 확관유로부를 폐쇄하도록 하고, 전해액의 흐름이 발생하면 항력에 의하여 부체가 가라 앉으며 확관유로부가 개방되도록 할 수 있다.For example, if the flow direction of the electrolytic solution is in the direction parallel to the direction of gravity, the floating body moves in the sinking direction due to the flow of the electrolyte, so that the specific gravity of the floating body is made smaller than the specific gravity of the electrolyte, When the flow of the electrolyte solution is generated, the flow of the fluid is reduced by the drag force, and the flow path portion of the expansion pipe can be opened.

이하에서, 부체의 비중과 전해액의 흐름 방향에 따른 부체의 동작에 관한 실시예들에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
Hereinafter, embodiments relating to the specific gravity of the subject and the operation of the subject according to the flow direction of the electrolyte will be described with reference to the drawings.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면이다.FIGS. 5 and 6 are views showing the lifting and lowering of the body according to the operation state of the redox flow cell according to the second embodiment of the present invention.

도시한 제2실시예는 부체(200)가 전해액(300)의 비중보다 작은 비중을 가지고 있으며, 운전상태에서 전해액(300)이 중력방향과 동일한 방향으로 흐르는 경우를 나타낸 것이다.The second embodiment shown in the figure shows a case where the secondary body 200 has a specific gravity smaller than the specific gravity of the electrolyte solution 300 and the electrolyte solution 300 flows in the same direction as the gravity direction in the operating state.

도 5는 운전정지 상태를 나타낸 것으로, 부체(200)는 확관유로부(100)의 입구부에 밀착된 상태로 떠 있는 상태가 된다. 이러한 상태에서는 부체(200)가 확관유로부(100)의 입구를 막고 있는 형태가 되어, 션트 저항 증가하게 된다.5 shows the operation stop state, in which the support body 200 is floated in a state of being in close contact with the inlet portion of the expansion pipe portion 100. In this state, the shroud resistance increases due to the shape of the support body 200 blocking the inlet of the expansion passage portion 100.

도 6은 운전상태를 나타낸 것으로, 전해액(300)이 하강하는 흐름을 가지므로, 전해액(300)의 흐름이 발생하게 되면 부체(200)는 중력과 부력 이외에 전해액(300)의 흐름에 의한 항력이 발생하게 되는데, 항력의 방향이 중력과 동일한 방향이 되므로 중력과 항력의 합이 부력보다 커져서 부체(200)가 아래쪽으로 하강하여 경로 단면적이 증가되므로 전해액(300)의 흐름에 저항을 감소시키게 된다.
6 shows the operation state of the electrolytic solution 300. Since the electrolytic solution 300 flows downward, when the electrolytic solution 300 flows, the body 200 generates a drag due to the flow of the electrolytic solution 300 in addition to gravity and buoyancy Since the direction of the drag force is the same as the direction of the gravity force, the sum of the gravity force and the drag force is greater than the buoyancy force, and the body 200 is lowered downward to increase the cross-sectional area of the path, thereby reducing the resistance to the flow of the electrolyte solution 300.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view illustrating a flow path portion and a main body of a redox flow cell according to a third embodiment of the present invention. FIG.

제3실시예는 제1실시예와 마찬가지로, 부체(210)의 비중이 전해액(300)보다 크고 운전 상태에서 전해액(300)이 상승하는 방향으로 흐르는 형태이다.In the third embodiment, like the first embodiment, the specific gravity of the body 210 is larger than the electrolyte 300 and flows in the direction in which the electrolyte 300 rises in the operating state.

제3실시예는 운전상태에서 부체(210)의 상승 위치를 제한하는 스토퍼(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 전해액(300)의 흐름에 의하여 부체(210)가 상승하더라도 상기 스토퍼(110)에 의하여 일정한 위치에 안정적으로 고정될 수 있도록 함으로써 부체(210)가 보다 안정적으로 승하강 작동할 수 있게 된다.The third embodiment is characterized in that it further includes a stopper 110 for restricting a lifted position of the support 210 in an operating state. Even if the body 210 rises due to the flow of the electrolyte 300, the body 210 can be stably fixed at a predetermined position by the stopper 110 so that the body 210 can move up and down more stably.

스토퍼(110)의 형태나 위치는 크게 제한되지 않으나, 스토퍼(110)로 인하여 경로단면적이 과도하게 축소되거나 흐름 저항이 증가하는 형태는 피해야 한다.
Although the shape and position of the stopper 110 are not limited in any way, it is necessary to avoid a shape in which the path cross-sectional area is excessively reduced or the flow resistance increases due to the stopper 110.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a view showing a flow path portion and a main body of a redox flow cell according to a fourth embodiment of the present invention. FIG.

제4실시예는 제1실시예와 마찬가지로, 부체(220)의 비중이 전해액보다 크고 운전 상태에서 전해액이 상승하는 방향으로 흐르는 형태이다.In the fourth embodiment, like the first embodiment, the specific gravity of the body 220 is larger than that of the electrolytic solution and flows in a direction in which the electrolytic solution rises in the operating state.

제4실시예는 부체(220)가 승하강 하면서 일정한 자세를 유지하도록 하는 가이드 핀(225)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fourth embodiment further includes a guide pin 225 for allowing the support 220 to move up and down and maintain a constant posture.

상기 가이드 핀(225)은 도시한 바와 같이 부체(220)가 상승한 상태에서도 가이드 핀(225)이 유로부(100)를 벗어나지 않게 된다. 따라서 의도치 않게 부체(220)가 회전하는 것을 방지할 수 있으며, 부체(220)가 일정한 자세를 유지한 상태에서 승하강 운동만 하게 된다.
As shown in the figure, the guide pin 225 does not come off the flow path portion 100 even when the support body 220 is lifted. Therefore, it is possible to prevent the body 220 from rotating unintentionally, and the body 220 only moves upward and downward while maintaining a constant posture.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도이다.FIG. 9 is a view showing a flow path portion and a body of a redox flow cell according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

도 9의 확관유로부의 윗면을 제거한 상태로 도시하였으며, 도 10의 경우 확관유로부의 윗면이 제거되지 않은 상태에서의 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view of a state in which the upper surface of the baffle channel portion is removed, and in FIG. 10, the upper surface of the baffle channel portion is not removed.

제5실시예는 부체(230)가 승하강 하면서 일정한 자세를 유지하도록 하는 가이드돌기(235)와, 가이드홈(135)을 구비하는 것을 특징으로 한다.The fifth embodiment has a guide protrusion 235 and a guide groove 135 for allowing the support body 230 to maintain a constant attitude while moving up and down.

도시한 바와 같이, 확관유로부(100)와 접촉하는 부체(230)의 표면에 가이드돌기(235)를 형성하고, 상기 가이드돌기(235)에 대응하는 확관유로부(100)에 가이드홈(135)을 구비한다.A guide protrusion 235 is formed on the surface of the body 230 contacting the expansion pipe portion 100 and the guide groove 135 is formed in the expansion pipe portion 100 corresponding to the guide protrusion 235, ).

이러한 구성은 가이드돌기(235)가 가이드홈(135) 상에서만 이동할 수 있게 되므로, 부체(230)가 일정한 자세에서 가이드홈(135)을 따라서 승하강 운동할 수 있게 한다.This configuration allows the guide protrusion 235 to move only on the guide groove 135, so that the support body 230 can move up and down along the guide groove 135 in a predetermined posture.

도시한 실시예의 경우 부체(230)에 가이드돌기(230)가 형성되고, 확관유로부(100)에 가이드홈(135)이 형성된 형태이나, 반대로 부체(230)에 가이드홈을 형성하고 확관유로부(100)에 가이드돌기를 형성할 수도 있다.
In the illustrated embodiment, the guide protrusion 230 is formed in the support body 230 and the guide groove 135 is formed in the expansion passage portion 100. Alternatively, a guide groove may be formed in the support body 230, A guide protrusion may be formed on the substrate 100.

이 때, 부체(230)의 두께(t2)는 확관유로부(100)의 두께(t1)보다 작게 형성되어 부체(230)의 표면과 확관유로부(100)의 내면 사이에 유격이 존재하도록 하는 것이 바람직하고, 가이드돌기(230)와 가이드홈(135) 사이에도 유격이 존재하도록 하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 부체(230)는 부력과, 중력, 그리고 항력의 합에 따라서 승하강 운동해야 하므로, 부체(230)의 표면과 확관유로부(100)의 표면 사이에 마찰력이 커지게 되면 부체(230)가 원활하게 승하강 운동하지 못할 수 있기 때문에, 유격을 형성하여 유격에 전해액이 흐를 수 있도록 함으로써 부체(230)가 원활하게 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the thickness t2 of the support body 230 is formed to be smaller than the thickness t1 of the expansion passage portion 100 so that a gap exists between the surface of the support body 230 and the inner surface of the expansion passage portion 100 And it is preferable that a clearance is also present between the guide protrusion 230 and the guide groove 135. The body 230 must move up and down according to the sum of the buoyancy force, the gravity force and the drag force so that when the frictional force between the surface of the body 230 and the surface of the expansion passage portion 100 becomes large, 230 can not smoothly move up and down. Therefore, it is preferable to form a clearance to allow the electrolytic solution to flow through the clearance so that the supporting body 230 can smoothly operate.

한편, 도시한 실시예의 경우 부체(230)의 양면에 가이드돌기(235)가 구비된 형태이나, 가이드돌기(235)가 일면에만 구비될 수도 있다.Meanwhile, in the illustrated embodiment, the guide protrusion 235 is provided on both sides of the supporting body 230, but the guide protrusion 235 may be provided on only one side.

도 8과, 도 9에서 부체의 안정적인 승하강 동작을 위한 가이드수단으로, 가이드핀과, 가이드돌기와 가이드홈을 예로 들었으나 가이드수단은 이러한 형태로 한정되지 않고 부체의 승하강을 안내할 수 있도록 하는 다양한 형태가 적용될 수 있다.
In FIG. 8 and FIG. 9, guide pins, guide protrusions and guide grooves are used as guiding means for stable lifting and lowering operation of the body, but the guiding means is not limited to this type, Various forms can be applied.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as any equivalents thereof, be within the scope of the present invention.

10 : 유로부
100 : 확관유로부
110 : 스토퍼
135 : 가이드홈
200, 210, 220, 230 : 부체
225 : 가이드핀
235 : 가이드돌기
10:
100: Expansion duct part
110: Stopper
135: Guide groove
200, 210, 220, 230:
225: Guide pin
235: Guide projection

Claims (11)

제1전해액과 제2전해액이 이온교환막을 사이에 두고 흐르는 단위셀이 적층된 스택을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서,
각 단위셀에 중력방향과 나란하게 형성되며 전해질 유로폭이 확대되어 형성된 확관유로부를 구비하고, 상기 확관유로부내에 전해액의 유속에 따라 승하강하하는 부체를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
A redox flow cell comprising a stack in which unit cells are stacked with a first electrolyte and a second electrolyte flowing through the ion exchange membrane,
Wherein each of the plurality of unit cells is provided with an expanding flow path portion formed in parallel with the gravity direction and formed by enlarging the width of the electrolyte flow path and having a body that moves up and down according to the flow rate of the electrolyte solution in the expanded flow path portion.
제 1 항에 있어서,
상기 부체는 상기 레독스 흐름 전지의 정지상태에서 유로부와 확관유로부 사이의 전해액 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the main body cuts off the flow of the electrolyte between the flow path portion and the baffling flow path portion in the rest state of the redox flow cell.
제 1 항에 있어서,
상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 상승하는 방향의 흐름을 가지고,
상기 부체는 상기 전해액보다 큰 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 하부로 가라앉고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 부상하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The electrolytic solution flowing in the channel portion of the liquid crystal display has flow in a direction of rising in the operating state,
Wherein the floating body is formed to have a specific gravity greater than that of the electrolyte, and sinks to a lower portion of the expansion pipe portion when in a stopped state, and floats due to a flow rate of the electrolyte in an operating state.
제 1 항에 있어서,
상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 하강하는 방향의 흐름을 가지고,
상기 부체는 상기 전해액보다 작은 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 상부에 부상한 상태를 유지하고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 하강하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The electrolytic solution flowing in the passage portion of the liquid phase expansion pipe has a flow in a direction of falling in the running state,
Wherein the floating body is formed to have a specific gravity smaller than that of the electrolyte so that the floating body remains floating on the upper portion of the expansion pipe portion in the stop state and falls in accordance with the flow rate of the electrolyte in the operation state.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 확관유로부내에 상기 부체의 승하강 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 3 or 4,
And a stopper for restricting an up-down range of the main body within the expansion passage portion.
제 1 항에 있어서,
상기 부체는 종단면이 원형 또는 다각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein said body has a round or polygonal profile in its longitudinal section.
제 1 항에 있어서,
상기 부체가 승하강시 일정한 자세를 유지할 수 있도록 하는 가이드수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
And guiding means for maintaining the attitude of said body to be maintained in a constant posture.
제 7 항에 있어서,
상기 가이드수단은 상기 부체의 일측으로 연장형성되어 상기 확관유로부의 입구측으로 삽입되는 가이드핀인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the guide means is a guide pin extending from one side of the body and inserted into an inlet side of the expanded flow path portion.
제 7 항에 있어서,
상기 가이드수단은
상기 부체와 상기 부체와 접촉하는 상기 확관유로부에 서로 대응되게 형성되는 가이드홈과 가이드돌기인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
8. The method of claim 7,
The guide means
And a guide groove and a guide protrusion which are formed to correspond to each other in the expanded passage portion contacting the body and the body.
제 1 항에 있어서,
상기 부체의 두께는 상기 확관유로부의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the body is smaller than the thickness of the flow path portion of the redistribution conduit.
제 1항에 있어서, 상기 확관유로부의 최대 경로단면적과 상기 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 범위인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.The redox flow cell according to claim 1, wherein a ratio of a maximum cross-sectional area of the expansion passage portion to a maximum cross-sectional area of the main body is in a range of 1: 0.5 to 1: 0.9.
KR1020140184489A 2014-12-19 2014-12-19 Redox flow battery having reduced shunt loss KR20160075923A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140184489A KR20160075923A (en) 2014-12-19 2014-12-19 Redox flow battery having reduced shunt loss
PCT/KR2015/013946 WO2016099203A1 (en) 2014-12-19 2015-12-18 Redox flow battery having reduced shunt loss

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140184489A KR20160075923A (en) 2014-12-19 2014-12-19 Redox flow battery having reduced shunt loss

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160075923A true KR20160075923A (en) 2016-06-30

Family

ID=56126990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140184489A KR20160075923A (en) 2014-12-19 2014-12-19 Redox flow battery having reduced shunt loss

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20160075923A (en)
WO (1) WO2016099203A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK1186069T3 (en) * 2000-03-31 2003-10-27 Squirrel Holdings Ltd Redox flow-through battery and method for operating it
JP5831747B2 (en) * 2011-10-04 2015-12-09 住友電気工業株式会社 Cell stack and redox flow battery
JP2015534210A (en) * 2012-08-23 2015-11-26 エナボールト コーポレーション Equilibration of electrolyte pressure in redox flow batteries
KR101291753B1 (en) * 2012-08-28 2013-07-31 한국에너지기술연구원 Manifold for reducing shunt current and redox flow battery including the same
KR101465489B1 (en) * 2013-07-16 2014-11-26 주식회사 에이치투 Stack for Redox Flow Battery with a Sealing to Prevent Shunt Current Loss

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016099203A1 (en) 2016-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7147955B2 (en) Fuel cartridge for fuel cells
TWI678021B (en) Unit frame for redox flow battery, unit stack for redox flow battery, redox flow battery
KR101809332B1 (en) Regenerating module for electrolyte of flow battery and regenerating method for electrolyte of flow battery using the same
JP2015505147A (en) Flow battery using mixed flow
US20100021805A1 (en) Electrochemical energy generation system
US20120328910A1 (en) Electrolyte Flow Configuration for a Metal-Halogen Flow Battery
KR101340378B1 (en) Supplement system of distilled water for battery
US20140363753A1 (en) Redox flow battery
JP5273595B2 (en) Fuel cell system
CA2864217C (en) Fuel cell stack and fuel cell system
Metz et al. Passive water removal in fuel cells by capillary droplet actuation
KR101565555B1 (en) Structure of single cell for REDOX Flow Battery
EP2511675A1 (en) Method and apparatus for measuring volume of liquid and fuel cell system
US11211632B2 (en) Square section liquid metal batteries with grid device to suppress instabilities of fluids
JP7149280B2 (en) redox flow battery
KR20160075923A (en) Redox flow battery having reduced shunt loss
JP2005327492A (en) Fuel cell system
US20150244003A1 (en) Reactant flow channel configuration to facilitate water removal
CN109671962A (en) Fuel cell system
KR101782214B1 (en) Electrolyte tank for redox flow battery
KR101760983B1 (en) Flow battery and method of preventing mix of the electrolyte
KR102401319B1 (en) redox flow battery
KR102161420B1 (en) Redox flow battery having a function of preventing shunt curent and leakage
JP2013196876A (en) Fuel cell
JP5741846B2 (en) Redox flow battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application