KR20160078566A

KR20160078566A - 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭 및 이를 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지

Info

Publication number: KR20160078566A
Application number: KR1020140187901A
Authority: KR
Inventors: 방유경; 김수환; 하태정; 김태윤; 엄명섭
Original assignee: 오씨아이 주식회사
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-05
Also published as: WO2016105034A1; KR101761461B1

Abstract

레독스 흐름 전지에 관한 것으로, 보다 상세하하게는 스택을 소그룹으로 분할하여 전해액이 균일하게 분배될 수 있도록 하며 전해액이 적정온도를 유지할 수 있도록 하는 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭 및 이를 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지에 관하여 개시한다.
본 발명은 전해액 탱크와 연결되는 주배관; 상기 주배관에서 분기되며 스택에 연결되는 연결구까지 동일한 길이로 형성되는 복수개의 분기관; 상기 분기관을 수용하는 하우징; 및 상기 분기관을 냉각시키는 냉각수단;을 포함하는 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 제공한다.

Description

냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭 및 이를 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지{FLOW DISTRIBUTOR HAVING COOLING FUNCTION AND CASCADE TYPE REDOX FLOW BATTERY HAVING THE SAME}

본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스택을 소그룹으로 분할하여 전해액이 균일하게 분배될 수 있도록 하며 전해액이 적정온도를 유지할 수 있도록 하는 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭 및 이를 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.

레독스 흐름 전지(Redox flow battery)는 전지 셀을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.

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.

수십 장에서 수백 장의 셀을 적층하여 구성하고 있는 구조에서는 션트 전류의 크기가 증가하는 경향을 가지고 있다. 따라서 션트 전류를 줄여주기 위해 적층하는 셀의 개수를 제한하여 분배 플레이트을 구비하게 되며, 복수개의 분배 플레이트로 공급되는 전해액을 균일하게 분배시키는 배관이 복잡해지는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 레독스 흐름 전지를 연속 운전하게 되는 경우에는 순환되는 전해액의 온도가 상승하게 되는데, 전해액의 적정 온도 이상으로 상승하게 되면 바나듐 이온이 석출되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명의 목적은 레독스 흐름 전지의 스택을 소그룹으로 분할하여 적층함으로써 각 셀에 전해액이 보다 균일하게 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소그룹으로 분할된 스택에 전해액을 균일하게 분배함과 동시에 전해액을 냉각시켜 전해액이 적정온도를 유지할 수 있도록 하는 분배 블럭을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 전해액 탱크와 연결되는 주배관; 상기 주배관에서 분기되며 스택에 연결되는 연결구까지 동일한 길이로 형성되는 복수개의 분기관; 상기 분기관을 수용하는 하우징; 및 상기 분기관을 냉각시키는 냉각수단;을 포함하는 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 제공한다.

상기 분기관은 하우징 외부로 노출되어 스택과 연결되는 연결구를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 냉각수단은 상기 하우징에 구비되는 송풍팬을 사용하거나, 상기 하우징 내부로 냉각유체를 공급하여 순환시키는 냉매회로를 사용할 수 있다.

상기 복수개의 분기관은 동일평면 상에서 지그재그로 굴곡되게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 분기관의 연결구는 상기 하우징의 일면에 등간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은 M개의 셀이 적층된 N개의 단위 스택; 각 단위 스택의 양면에 적층되며 각 단위 스택의 한 쌍의 전해질 유입구와 연결되는 한 쌍의 공급유로와, 한 쌍의 전해질 배출구와 연결되는 한 쌍의 배출유로를 구비하는 2N개의 분배 플레이트; 전해질 탱크와 연결되는 한 쌍의 공급 주배관과, 상기 전해질 공급관에서 N개로 분기되어, 각 분배 플레이트의 공급유로와 연결되는 분배 분기관과, 상기 분배 분기관을 수용하는 하우징을 포함하는 공급분배블럭; 및 전해질 탱크와 연결되는 한 쌍의 배출 주배관과, 상기 전해질 공급관에서 N개로 분기되어, 각 분배 플레이트의 배출유로와 연결되는 배출 분기관과, 상기 배출 분기관을 수용하는 하우징을 포함하는 배출분배블럭;을 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지를 제공한다.

상기 분배 분기관과 상기 배출 분기관은 하우징 외부로 노출되어 스택과 연결되는 연결구를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 공급분배블럭 또는 상기 배출분배블럭은 상기 하우징 내부를 냉각하기 위한 냉각수단을 구비할 수 있으며,

상기 냉각수단은 상기 하우징에 구비되는 송풍팬이거나, 상기 하우징 내부로 냉각유체를 공급하여 순환시키는 냉매회로일 수 있다.

또한, 상기 공급분배블럭의 분배 분기관과, 상기 배출분배블럭의 배출 분기관은 동일길이를 가지는 것이 바람직하고,

상기 복수개의 분기관은 동일평면 상에서 지그재그로 굴곡되게 형성되며, 서로 다른 주배관에서 분기된 분기관이 서로 다른 높이에 형성되면 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 분배 블럭은 전해액 탱크에서 공급되는 전해액이 동일한 흐름을 저항을 가지며 분배되어 스택으로 공급될 수 있도록 함으로써, 각 셀에 전해액이 균일하게 공급될 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 분배 블럭은 냉각 수단을 구비하여 분기관을 흐르는 전해액이 냉각될 수 있도록 함으로써, 장시간 운전시에도 전해액이 적정 온도를 유지할 수 있는 효과를 가져온다.

그리고, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 셀을 단위 스택으로 분할하고, 분할된 상기 분배블럭을 통해 단위 스택에 전해액을 공급함으로써, 전체 셀에 균일한 전해액 공급이 가능하고, 전해액이 적정 온도를 유지할 수 있어 레독스 흐름 전지의 성능을 향상시키는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭의 분기관을 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각기능을 구비하는 분배블럭이 적용된 스택 분할형 레독스 흐름 전지를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단위 스택 내부의 전해액 경로와 단위 스택 양측의 분배 플레이트를 개략적으로 나타낸 도면임.

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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭의 분기관을 나타낸 평면도이다.

본 발명에 따른 전해액 분배블럭은 레독스 흐름 전지의 전해액 저장탱크와 연결되어, 전해액을 스택으로 분배하는 역할을 수행하며, 동시에 전해액이 분배블럭 내부에서 냉각될 수 있도록 하기 위한 것이다.

레독스 흐름 전지는 전해액의 온도가 전해액 안정성에 영향을 미치는데, 바나듐 이온의 석출을 방지하여 전해액의 안정성을 확보하기 위해서는 일정한 온도 범위 내로 유지되어야 한다.

그런데, 스택 연속운전 시 배터리 효율에 따른 발열로 발생한 열이 전해액에 축적되어 온도가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전해액의 분배기능을 가지는 분배블럭이 전해액 냉각기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 레독스 흐름 전지가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 하는 냉각기능을 구비하는 전해액 분배블럭에 관한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 분배블럭(100)은 전해액 탱크와 연결되는 주배관(120)과, 상기 주배관에서 분기되며 스택에 연결되는 연결구까지 동일한 길이로 형성되는 복수개의 분기관(140)과, 상기 분기관(140)을 수용하는 하우징(160)과, 상기 분기관(140)을 냉각시키는 냉각수단(180)을 포함한다.

분배블럭(100)은 전해액 탱크와 스택을 연결하여, 각 스택으로 균일하게 전해액을 분배하여 공급하기 위한 것으로, 전해액 탱크에서 각 스택으로 공급되는 전해액이 동일한 흐름 저항을 가지도록 해야 한다.

만일 흐름 저항이 동일하지 않으면, 흐름 저항이 적은 스택 측으로 설계유량 보다 많은 유량의 전해액이 공급되고, 흐름 저항이 큰 스택 측으로는 설계유량 보다 적은 유량의 전해액이 공급되어, 일부 영역에는 전해액이 과다하게 공급되고 일부 영역에는 전해액이 부족하게 공급되므로 전체적인 시스템의 성능 저하를 가져오게 된다.

본 발명에 따른 분배블럭(100)은 전해액 탱크에서 각 스택으로 공급되는 전해액이 동일한 흐름 저항을 가지도록 하기 위하여, 분기관(140)들이 동일한 단면적을 가지며 동일한 길이를 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

분기관(140)의 단면적은 주배관(120)의 단면적 보다 적으며, 분기관(140)의 단면적의 합이 주배관(120)의 단면적 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

분기관(140)의 단면적의 합이 주배관(120)의 단면적보다 크게 형성되면 분기되는 부분에서 압력손실이 발생하게 된다.

분기관(140)은 한정된 공간안에서 최대한 길게 설치하여 분기관(140) 간의 유체의 이동경로를 길게하여 션트 전류를 줄이는 것을 특징으로 한다.

흐름 저항은 단면적과 길이에 따라 변화하게 되므로, 복수의 분기관의 길이와 단면적을 동일하게 함으로써 복수의 분기관이 동일한 흐름 저항을 가지게 한 것이다.

또한, 본 발명은 분기관(140)을 하우징(160) 내부에서 동일평면 상에서 지그재그로 굴곡되게 형성한 것을 특징으로 한다. 분기관의 경로를 지그재그로 배열함으로써 하우징 내부에서 분기관(140)의 표면적을 확대할 수 있으며, 한정된 공간안에서 배관의 길이를 최대한 길게 가져갈 수 있다. 이는 후술하는 냉각수단이 분기관(140)의 외부를 냉각함으로써 전해액을 냉각하는 효과를 가져오게 되는 것으로, 분기관의 냉각효과를 확대하기 위하여 분기관의 표면적을 증가시키면 냉각 효율이 향상되기 때문이다.

도면에서는 분기관의 외부면이 매끈하게 도시되어 있으나, 분기관(140)을 통한 냉각 효과를 향상시키기 위하여 분기관(140)의 외주면에 방열핀을 구비하거나 요철을 형성할 수도 있다. 이는 공기 또는 냉매와의 접촉 면적을 증가시켜 분기관(140) 내부를 흐르는 전해액을 보다 효과적으로 냉각시키기 위한 것이다.

또한, 동일평면 상에서 분기관(140)을 지그재그로 형성하는 것은 분기관들이 높이차에 따른 압력손실을 동일하게 하기 위한 것이다. 분기관(140)의 길이를 연장하여 분기관(140)의 표면적을 증대하기 위하여 분기관(140)을 상하로 지그재그로 형성하게 되면, 흐름 저항을 동일하게 위하여 높이차에 따른 압력강하도 고려해야 하므로 설계가 복잡해 지며, 또한 높이차로 인하여 분기관(140)에서 불필요한 압력 손실이 발생할 수 있기 때문이다.

분기관(140)의 일측단부는 주배관(120)에 연결되어 분기되고 타측 단부는 스택으로 연결되는 연결구(145)가 된다. 연결구(145)는 도시한 바와 같이 하우징(160)의 일면으로 노출되어 형성되며, 등간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

연결구(145)는 후술하는 분배 플레이트와 연결되는 데, 분배 플레이트는 단위 스택의 양면에 적층되는 것으로, 균일한 간격을 가지게 된다. 따라서, 연결구(145)는 분배 플레이트와 균일하게 등간격을 가지는 것이 바람직하다.

연결구(145)의 간격과, 분배 플레이트의 간격이 다르게 되면, 연결구(145)와 각 분배 플레이트의 연결이 용이하지 않으며, 또한 이들을 연결할 때에도 동일한 길이의 배관을 사용해야 하므로 바람직하지 못하다.

하우징(160)은 분기관(140)을 수용하고, 분기관(140)을 냉각하는 공간을 제공한다. 이는 하우징(160) 내부에서 분기관이 열교환 매체(공기 또는 냉매)와 열교환이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

냉각수단(180)으로는 도시한 바와 같이 송풍팬을 사용할 수 있다.

송풍팬을 이용하여 외부 공기를 지속적으로 하우징(160) 내부로 공급함으로써, 공기와 분기관(140) 사이의 열교환을 이용하여 분기관(140)을 통해 공급되는 전해액을 냉각시키기 위한 것이다.

이 경우 하우징(160)에는 공기의 흡기와 배기를 위한 소통홀(162)이 구비되는 것이 바람직하다. 밀폐된 공간에서 송풍팬을 작동할 경우 가열된 공기가 하우징 내부에서 순환만하게 되므로, 공기의 온도가 점차 상승하게 되어 냉각효과가 점차 감소하게 되는 문제가 발생한다.

외부의 공기가 하우징(160) 내부로 유입되고, 유출될 수 있도록 하는 소통홀(162)을 구비함으로써, 지속적으로 외기가 유입되어 열교환 후 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

송풍팬은 하우징 내부의 공기를 외부로 배출하도록 작동할 수 있으며, 이 경우 소통홀(162)은 외부의 공기를 유입시키는 유입홀의 역할을 수행하게 된다. 반대로 송풍팬이 하우징 내부로 공기를 유입하도록 작동할 수 있으며, 이 경우 소통홀(162)은 하우징 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 배출홀의 역할을 수행하게 된다.

도시한 실시예는 공냉식 구성으로 냉각수단으로 송풍팬을 구비한 형태이나, 냉각수단을 수냉식으로 구성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도이다. 본 실시예는 냉각수단을 수냉식으로 구성한 것이다.

주배관(120)과 분기관(140) 그리고 연결구(145)의 구성은 앞선 실시예와 동일하나, 하우징(160)의 구조와, 하우징(160)이 별도의 냉매순환회로에 연결되는 점에서 차이를 가진다.

수냉식으로 구성하는 경우 , 하우징(160)은 수밀구조로 분기관(140)을 수납하여야 하고, 하우징(160)으로 냉매를 공급하기 위한 냉매공급관(172)과 하우징(160)에서 열교환된 냉매를 배출하기 위한 냉매배출관(174)을 구비한다. 냉매배출관(174)을 통해서 배출되는 열교환된 냉매는 냉각탑 또는 열교환기 등을 거쳐 냉각된후 다시 냉매공급관(172)으로 순환될 수 있다. 이 때 냉매로는 냉각수를 사용하거나, 다른 냉매를 사용할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭을 나타낸 단면도이다.

본 실시예는 한 쌍의 주배관(210,230)과, 각 주배관(210,230)에서 분기되는 복수개의 분기관(220,240)과, 상기 분기관(220,240)을 수용하는 하우징(260)과, 상기 분기관(220,240)을 냉각시키는 냉각수단(280)을 포함한다.

본 실시예는 2개의 주배관(210,230)을 구비하며, 각각의 주배관(210,230)에 복수개의 분기관(220,240)이 분기되어 형성된 것을 특징으로 한다.

레독스 흐름 전지는 2종류의 전해액 사이의 이온 교환을 통해 전력을 생산하는 것으로, 2 종류의 전해액이 공급되는 구조이다.

따라서, 2종류의 전해액이 하나의 전해액 분배블럭을 통해 공급될 수 있도록, 서로 다른 전해액 탱크에 연결되는 한 쌍의 주배관(210,230)을 구비하고, 각각의 주배관(210,230)에서 분기관(220,240)이 분기되도록 한 것이다. 즉 하나의 주배관(210)으로는 제1전해액이 공급되도록 하고, 다른 하나의 주배관(230)으로는 제2전해액이 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다.

한 쌍의 주배관(210,230)은 서로 다른 높이에 형성되며, 각 주배관(210,230)에서 분기되는 분기관(220,240)은 동일평면 상에서 지그재그로 배열되도록 함으로써, 분기관(220,240)의 2층의 구조로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 구조는 분기관(220,240) 사이의 공간을 확보하여 열교환을 용이하게 하고, 분배블럭 전체의 크기를 감소시키는 데 효과적이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각기능을 구비하는 분배블럭이 적용된 스택 분할형 레독스 흐름 전지를 나타낸 측면도이다.

먼저 스택 분할형 레독스 흐름 전지에 관해서 살펴본다.

레독스 흐름 전지는 전지 셀을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 셀의 작동 전압이 1V 수준으로 낮아서, 복수의 셀을 직렬로 적층하여 스택을 구성한다. 예를 들어 하나의 셀의 작동 전압이 1.0V 인 경우 200개의 셀을 적층하여 스택으로 구성하여 200V의 전압을 얻는 것이다.

적층된 스택은 전해액을 병렬로 공유하는 구조를 가지는데, 너무 많은 수량의 셀이 적층되어 있는 경우에는 션트전류가 과도하게 발생되어 효율이 저하된다.

이러한 점을 보완하기 위하여 필요한 수량의 스택을 하나로 적층하는 것이 아니라, 복수개의 단위 스택으로 분할하여 적층하고, 단위 스택 별로 전해액을 공급하도록 함으로써 션트전류를 줄이고 효율을 향상시키는 것이 스택 분할형 레독스 흐름 전지이다.

도시한 바와 같이, 스택 분할형 레독스 흐름 전지는 단위 스택(400)의 양면에 분배 플레이트(420,440)를 배치하여, 각 단위 스택(400)에 개별적으로 전해액이 공급되고 배출될 수 있도록 하는 구조를 제공한다.

예를 들어, 120개의 셀이 적층되어야 하는 경우라면, 120개를 한꺼 번에 적층하는 것이 아니라, 40개의 단위 스택으로 분할하고, 각 단위 스택의 양면에 분배 플레이트를 적층하고, 양면에 분배 플레이트가 적층된 상태에서 단위 스택 3개를 적층하는 방식으로 전체 스택을 구성하는 것이다.

각 단위 스택(400)에는 제1전해액 유입구과, 제1전해액 배출구와, 제2전해액 유입구와, 제2전해액 배출구가 구비되는데, 이들이 단위 스택의 양면에 적층되는 분배 플레이트(420,440)에 연결되고, 분배 플레이트(420,420)가 분배블럭(500,600)을 통해 전해액 탱크와 연결된다.

도시한 실시예는 전해액이 상향식 흐름을 가지는 것으로, 하부의 공급분배블럭(500)을 통해 제1전해액과 제2전해액이 단위 스택(400)으로 공급된 후, 상부의 배출분배블럭(600)을 통해 제1전해액과 제2전해액이 회수되어 전해액 탱크로 순환되는 구조이다.

공급분배블럭(500)과 배출분배블럭(600)은 상술한 전해액 분배블럭으로 구성된다.

공급분배블럭(500)은 전해액 탱크에서 공급되는 전해액을 각 분배 플레이트(420,440)로 균일하게 분배하는 역할과, 전해액을 냉각시키는 역할을 수행한다.

공급분배블럭(500)은 각각의 전해액 탱크와 연결되는 한 쌍의 공급 주배관(510,530)과, 상기 공급 주배관(510,530)에서 복수개로 분기되어 각 분배 플레이트의 공급유로와 연결되는 분배 분기관(520,540)과, 상기 분배 분기관(520,540)을 수용하는 하우징(560)과, 상기 하우징(560) 내부를 냉각하는 냉각수단(미도시)을 구비한다.

배출분배블럭(600)은 각 단위스택(400)에서 배출되는 전해액을 전해액 탱크로 되돌려 보내는 역할과, 전해액을 냉각시키는 역할을 수행한다.

배출분배블럭(600)은 각각의 전해액 탱크와 연결되는 한 쌍의 배출 주배관(610,630)과, 상기 배출 주배관(610,630)에서 복수개로 분기되어 각 분배 플레이트의 배출유로와 연결되는 배출 분기관(620,640)과, 상기 배출 분기관(620,640)을 수용하는 하우징(660)과, 상기 하우징(660) 내부를 냉각하는 냉각수단(미도시)을 구비한다. 전해액은 단위스택(400)에서 배출되어 분배 플레이트(420,440)를 통해 상기 배출 분기관(520,540)을 거친후 배출 주배관(510,530)으로 모아진 후 전해액 탱크로 돌려보내진다.

기능적인 측면에서 공급분배블럭(500)과 배출분배블럭(600)으로 명칭을 달리 한 것이나, 구조적으로는 주배관에 복수개의 분기관으로 연결되며, 분기관이 하우징 내부에 수납되어 냉각수단에 의하여 냉각되는 동일한 구조를 가진다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단위 스택 내부의 전해액 경로와 단위 스택 양측의 분배 플레이트를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 단위 스택(400)에는 제1전해액 유입구(402)와, 제1전해액 배출구(404)와, 제2전해액 유입구(406)와, 제2전해액 배출구(408)가 구비된다.

제1전해액은 제1전해액 유입구(402)로 유입되어 각 셀로 분배된 후 제1전해액 배출구(404)로 배출되며,

제2전해액은 제2전해액 유입구(406)로 유입되어 각 셀로 분배된 후 제2전해액 배출구(408)로 배출된다.

단위 스택(400)의 우측의 분배플레이트(440)는 제1전해액 유입구(402)와 연결되는 공급유로(442)와, 제2전해액 배출구(408)와 연결되는 배출유로(444)가 구비되며, 단위 스택(400)의 좌측의 분배플레이트(420)는 제2전해액 유입구(406)와 연결되는 공급유로(422)와, 제1전해액 배출구(404)와 연결되는 배출유로(424)가 구비된다.

분배 플레이트(420,440)에 형성된 공급유로(422,442)는 스택의 하부에 연결되는 공급분배블럭(500)의 공급 분기관(520,540)에 연결되, 분배플레이트(420,440)에 형성된 배출유로(424,444)는 스택의 하부에 연결되는 배출분배블럭(600)의 배출 분기관(620,640)에 연결된다.

이들의 연결은 끼움결합에 의하여 직접 이루어질 수도 있고, 별도의 연결배관을 이용하여 이루어질 수도 있다. 별도의 연결배관을 이용하는 경우 각 연결배관의 길이를 동일하게 하여 각 단위스택을 흐르는 전해액이 동일한 흐름 저항을 받도록 하는 것이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각기능을 구비하는 분배블럭과 이를 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지는 분기관의 길이를 동일하게 하여 각 단위스택으로 공급되는 전해액이 동일한 흐름 저항을 받게 되어 균일하게 분배될 수 있으며, 분배블럭을 거치며 냉각될 수 있도록 함으로써, 레독스 흐름 전지의 성능을 향상시키는 효과를 가져온다.

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.

100 : 분배블럭 120 : 주배관
140 : 분기관 145 : 연결구
160 : 하우징 162 : 소통홀
180 : 냉각수단 200 : 분배블럭
210,230 : 주배관 220,240 : 분기관
225,245 : 연결구 260 : 하우징
262 : 소통홀 280 : 냉각수단
400 : 단위스택 402 : 제1전해액 유입구
404 : 제1전해액 배출구 406 : 제2전해액 유입구
408 : 제2전해액 배출구 420,440 : 분배플레이트
422,442 : 공급유로 424,444 : 배출유로
500 : 공급분배블럭 510,530 : 공급 주배관
520,540 : 분배 분기관 525,545 : 연결구
560 : 하우징 600 : 배출분배블럭
610,630 : 배출 주배관 620,640 : 배출 분기관
625,645 : 연결구 660 : 하우징

Claims

전해액 탱크와 연결되는 주배관;
상기 주배관에서 분기되며 스택에 연결되는 연결구까지 동일한 길이로 형성되는 복수개의 분기관;
상기 분기관을 수용하는 하우징; 및
상기 분기관을 냉각시키는 냉각수단;을 포함하는 냉각 기능을 구비하는 전해액 분배블럭.
제 1 항에 있어서,
상기 분기관은
상기 하우징 외부로 노출되어 스택에 연결되는 연결구를 구비하는 것을 특징으로 하는 전해액 분배블럭.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징에 구비되는 송풍팬이거나,
상기 하우징 내부로 냉각유체를 공급하여 순환시키는 냉매회로인 것을 특징으로 하는 전해액 분배블럭.
제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 분기관은 동일평면 상에서 지그재그로 굴곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 분배블럭.
제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 분기관의 연결구는 상기 하우징의 일면에 등간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 분배블럭.
M개의 셀이 적층된 N개의 단위 스택;
각 단위 스택의 양면에 적층되며 각 단위 스택의 한 쌍의 전해질 유입구와 연결되는 한 쌍의 공급유로와, 한 쌍의 전해질 배출구와 연결되는 한 쌍의 배출유로를 구비하는 2N개의 분배 플레이트;
전해질 탱크와 연결되는 한 쌍의 공급 주배관과, 상기 전해질 공급관에서 N개로 분기되어, 각 분배 플레이트의 공급유로와 연결되는 분배 분기관과, 상기 분배 분기관을 수용하는 하우징을 포함하는 공급분배블럭; 및
전해질 탱크와 연결되는 한 쌍의 배출 주배관과, 상기 전해질 공급관에서 N개로 분기되어, 각 분배 플레이트의 배출유로와 연결되는 배출 분기관과, 상기 배출 분기관을 수용하는 하우징을 포함하는 배출분배블럭;을 포함하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지.
제 6 항에 있어서,
상기 분배 분기관과 상기 배출 분기관은
상기 하우징 외부로 노출되어 스택에 연결되는 연결구를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
제 6 항에 있어서,
상기 공급분배블럭 또는 상기 배출분배블럭은 상기 하우징 내부를 냉각하기 위한 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지.
제 8 항에 있어서,
상기 냉각수단은
상기 하우징에 구비되는 송풍팬이거나,
상기 하우징 내부로 냉각유체를 공급하여 순환시키는 냉매회로인 것을 특징으로 하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지
제 6 항에 있어서,
상기 공급분배블럭의 분배 분기관과, 상기 배출분배블럭의 배출 분기관은 동일길이를 가지는 것을 특징으로 하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지.
제 6 항에 있어서,
상기 복수개의 분기관은 동일평면 상에서 지그재그로 굴곡되게 형성되며,
서로 다른 주배관에서 분기된 분기관이 서로 다른 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 스택 분할형 레독스 흐름 전지.