KR20160098591A - 산화환원 유동 에너지 저장장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀, 전해액을 저장하는 전해액 탱크, 상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크 간에 전해액이 순환 이동하도록 상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크를 연결하는 순환배관, 상기 전해액 탱크에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정하기 위한 측정부, 및 상기 측정부가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 방전 전압 범위가 제1전압범위인 정상모드에서 방전 전압 범위가 상기 제1전압범위에 비해 낮은 제2전압범위인 과방전모드로 제어모드를 전환하는 용량회복부를 포함하는 산화환원 유동 에너지 저장장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

산화환원 유동 에너지 저장장치 및 그 제어방법{Redox Flow Energy Storage Device and Method for Controlling the same}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로 산화환원 유동 에너지 저장장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력 공급 시스템은 화력 발전이 주를 이루고 있으나, 화력 발전은 화석 연료의 연소로 발생하는 많은 양의 이산화탄소로 인해서 환경 오염 문제를 야기하고 있다. 이에, 환경 오염 문제를 해결하기 위해서 친환경 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다.
산화환원 유동 에너지 저장장치(Redox Flow Energy Storage Device)는 친환경 에너지의 활용과 밀접한 관련이 있는 것으로, 탱크 용량 및 전지 스택 수를 가변하여 출력 및 에너지 밀도를 용이하게 변경할 수 있고 반영구적으로 사용할 수 있는 등의 장점이 있어서 대용량 전력 저장용으로 각광받고 있다. 이와 같은 산화환원 유동 에너지 저장장치는 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 충전 및 방전하는 이차전지이다.
도 1은 종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치의 개략도이다.
도 1을 참고하면, 종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치는 이온교환막(10)을 갖는 전지셀(20), 양극 전해액을 저장하는 양극 전해액 탱크(30), 음극 전해액을 저장하는 음극 전해액 탱크(40), 상기 전지셀(20)과 상기 양극 전해액 탱크(30) 사이에서 양극 전해액이 순환하도록 하는 양극 전해액 순환 배관(50), 및 상기 전지셀(20)과 상기 음극 전해액 탱크(40) 사이에서 음극 전해액이 순환하도록 하는 음극 전해액 순환 배관(60)을 포함한다.
이와 같은 종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치는 사용 과정에서 에너지 저장 용량 감소, 사용 시간의 단축 등과 같은 성능 저하가 발생하게 된다. 이러한 성능 저하의 주된 원인 중 하나는 상기 이온교환막(10)의 불완전한 성능으로 인해 발생하는 전해액의 혼합오염(Cross-over)으로 보고되고 있다.
종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치는 전해액의 혼합오염이 발생하면, 전해액을 폐기하고 재보충하였다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치는 전해액에 대한 사용수명이 짧을 뿐만 아니라, 전해액 교체로 인한 운영비용이 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 전해액에 대한 사용수명을 연장할 수 있고, 운영비용을 절감할 수 있는 산화환원 유동 에너지 저장장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치는 이온교환막, 상기 이온교환막의 일측에 위치한 제1전극, 및 상기 이온교환막의 타측에 위치한 제2전극을 포함하는 전지셀; 전해액을 저장하는 전해액 탱크; 상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크 간에 전해액이 순환 이동하도록 상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크를 연결하는 순환배관; 상기 전해액 탱크에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정하기 위한 측정부; 및 상기 측정부가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 방전 전압 범위가 제1전압범위인 정상모드에서 방전 전압 범위가 상기 제1전압범위에 비해 낮은 제2전압범위인 과방전모드로 제어모드를 전환하는 용량회복부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 상기 전해액 탱크에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정하는 단계; 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인지 여부를 판단하는 단계; 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 초과이면, 제어모드를 방전 전압 범위가 제1전압범위인 정상모드로 전환하는 단계; 및 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 제어모드를 상기 제1전압범위에 비해 낮은 제2전압범위인 과방전모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 혼합오염으로 인해 저하된 전지용량을 회복시킬 수 있도록 구현됨으로써, 전해액에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있고, 이에 따라 운영비용 절감 및 가동률 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치의 개략적인 블록도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치의 개략적인 구성도
도 4는 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법의 개략적인 순서도
이하에서는 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 산화 환원 반응을 통해 전기를 생산하는 전지셀(2), 전해액을 저장하는 전해액 탱크(3), 및 전지셀(2) 및 전해액 탱크(3)를 연결하는 순환배관(4)을 포함한다.
상기 전지셀(2)은 상기 순환배관(4)을 통해 상기 전해액 탱크(3)에 연결된다. 상기 전지셀(2)은 상기 순환배관(4)으로부터 공급되는 전해액을 이용하여 산화 환원 반응을 통해 전기를 생산한다. 상기 전지셀(2)은 이온교환막(21), 제1전극(22), 및 제2전극(23)을 포함한다.
상기 이온교환막(21)은 상기 제1전극(22) 및 상기 제2전극(23) 사이에 위치한다. 상기 이온교환막(21)은 충전 및 방전 시에 상기 제1전극(22) 및 상기 제2전극(23) 사이에서 이온이 이동하는 통로역할을 한다. 상기 이온교환막(21)은 높은 이온 선택 투과성, 높은 전도도, 높은 내화학성 및 내구성 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 이온교환막(21)으로는 양이온 교환막 또는 음이온 교환막을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 이온교환막(21)은 나피온(Nafion)을 이용하여 제조될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(22)은 상기 이온교환막(21)의 일측에 위치한다. 상기 제2전극(23)은 상기 이온교환막(21)의 타측에 위치한다. 상기 제1전극(22) 및 상기 제2전극(23)은 탄소 펠트(Carbon Felt)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 전지셀(2)에서 상기 제1전극(22)이 양극으로 기능하고, 상기 제2전극(23)이 음극으로 기능할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 전지셀(2)은 상기 이온교환막(21), 상기 제1전극(22), 및 상기 제2전극(23)을 하나의 전지모듈을 구성하고, 상기 전지모듈이 복수개 적층되어 조립됨으로써 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 전지셀(2)은 상기 전지모듈들 사이에 위치하는 바이폴라 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 바이폴라 플레이트는 상기 전지모듈들을 서로 분리시킨다. 상기 전지셀(2)은 집전체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 전지셀(2)에서 생산된 전기는 상기 바이폴라 플레이트 및 집전체를 경유하여 인출될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 전해액 탱크(3)는 전해액을 저장한다. 상기 전해액 탱크(3)는 상기 순환배관(4)을 통해 상기 전지셀(2)에 연결된다. 전해액은 상기 순환배관(4)을 따라 상기 전지셀(2) 및 상기 전해액 탱크(3) 간에 순환 이동한다. 이와 같이 전해액이 순환 이동하는 과정에서, 상기 전지셀(2)은 전해액을 이용하여 산화 환원 반응을 통해 전기를 생산한다.
상기 전해액 탱크(3)는 제1전해액 탱크(31) 및 제2전해액 탱크(32)를 포함할 수 있다.
상기 제1전해액 탱크(31)는 제1전해액을 저장한다. 제1전해액은 양극 전해액일 수 있다. 제1전해액은 상기 제1전해액 탱크(31)에서 상기 순환배관(4)을 통해 상기 전지셀(2)의 제1전극(22)을 통과한 후에 상기 제1전해액 탱크(31)로 복귀하면서 순환 이동한다. 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)가 바나듐 이온을 이용하는 경우, 제1전해액은 바나듐 이온을 포함한다. 이 경우, 제1전해액은 충전 및 방전이 이루어짐에 따라 바나듐 4가 이온 및 바나듐 5가 이온 간에 전환된다.
상기 제2전해액 탱크(32)는 제2전해액을 저장한다. 제2전해액은 음극 전해액일 수 있다. 제2전해액은 상기 제2전해액 탱크(32)에서 상기 순환배관(4)을 통해 상기 전지셀(2)의 제2전극(23)을 통과한 후에 상기 제2전해액 탱크(32)로 복귀하면서 순환 이동한다. 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)가 바나듐 이온을 이용하는 경우, 제2전해액은 바나듐 이온을 포함한다. 이 경우, 제2전해액은 충전 및 방전이 이루어짐에 따라 바나듐 2가 이온 및 바나듐 3가 이온 간에 전환된다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 순환배관(4)은 상기 전지셀(2) 및 상기 전해액 탱크(3)를 연결한다. 이에 따라, 전해액은 상기 순환배관(4)을 따라 상기 전지셀(2) 및 상기 전해액 탱크(3) 간에 순환 이동할 수 있다. 상기 순환배관(4)은 제1전해액 순환배관(41) 및 제2전해액 순환배관(42)을 포함할 수 있다.
상기 제1전해액 순환배관(41)은 상기 제1전해액 탱크(31) 및 상기 전지셀(2)을 연결한다. 제1전해액은 상기 제1전해액 순환배관(41)을 따라 유동하면서 상기 제1전해액 탱크(31) 및 상기 전지셀(2) 간에 순환 이동한다. 상기 제1전해액 순환배관(41)은 상기 제1전해액 탱크(31)의 출구와 상기 전지셀(2)의 입구를 연결하는 제1전해액 입구배관(41a), 및 상기 전지셀(2)의 출구 및 상기 제1전해액 탱크(31)의 입구를 연결하는 제1전해액 출구배관(41b)을 포함할 수 있다.
상기 제1전해액 순환배관(41)에는 제1전해액을 순환 이동시키기 위한 제1전해액 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 제1전해액 펌프는 상기 제1전해액 입구배관(41a)에 설치될 수 있다.
상기 제2전해액 순환배관(42)은 상기 제2전해액 탱크(32) 및 상기 전지셀(2)을 연결한다. 제2전해액은 상기 제2전해액 순환배관(42)을 따라 유동하면서 상기 제2전해액 탱크(32) 및 상기 전지셀(2) 간에 순환 이동한다. 상기 제2전해액 순환배관(42)은 상기 제2전해액 탱크(32)의 출구와 상기 전지셀(2)의 입구를 연결하는 제2전해액 입구배관(42a), 및 상기 전지셀(2)의 출구 및 상기 제2전해액 탱크(32)의 입구를 연결하는 제2전해액 출구배관(42b)을 포함할 수 있다.
상기 제2전해액 순환배관(42)에는 제2전해액을 순환 이동시키기 위한 제2전해액 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 제2전해액 펌프는 상기 제2전해액 입구배관(42a)에 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 측정부(5) 및 용량회복부(6)를 포함한다.
상기 측정부(5)는 상기 전해액 탱크(3)에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정할 수 있다. 상기 측정부(5)는 상기 제1전해액 탱크(31)에 저장된 제1전해액 및 상기 제2전해액 탱크(32)에 저장된 제2전해액 간의 전위 차이로부터 전지용량을 측정할 수 있다. 상기 측정부(5)는 상기 제1전해액 탱크(31)에 저장된 제1전해액을 향해 자외선(UV)을 조사한 후에, 제1전해액을 투과한 광의 파장으로부터 전지용량을 측정할 수도 있다. 상기 측정부(5)는 상기 제2전해액 탱크(32)에 저장된 제2전해액을 향해 자외선을 조사한 후에, 제2전해액을 투과한 광의 파장으로부터 전지용량을 측정할 수도 있다. 상기 측정부(5)는 상기 제1전해액 탱크(31)에 저장된 제1전해액 및 상기 제2전해액 탱크(32)에 저장된 제2전해액 중에서 적어도 하나의 농도를 측정한 결과를 이용하여 전지용량을 측정할 수도 있다.
상기 측정부(5)는 측정한 전지용량을 상기 용량회복부(6)에 제공한다. 상기 측정부(5)는 유선통신 및 무선통신 중에서 적어도 하나를 이용하여 측정한 전지용량을 상기 용량회복부(6)에 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 용량회복부(6)는 상기 측정부(5)가 측정한 결과에 따라 정상모드 및 과방전모드 간에 제어모드를 전환한다. 정상모드는 방전 전압 범위가 제1전압범위에 속하는 제어모드이다. 과방전모드는 방전 전압범위가 제2전압범위에 속하는 제어모드이다. 상기 제2전압범위는 상기 제1전압범위에 비해 낮은 전압범위이다. 예컨대, 정상모드에서 방전 전압 범위인 제1전압범위가 0.8V 이상 1.1V 이하인 경우, 과방전모드에서 방전 전압 범위인 제2전압범위는 0.2V 이상 0.5V 이하일 수 있다. 상기 제1전압범위 및 상기 제2전압범위는 각각 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
상기 용량회복부(6)는 상기 측정부(5)가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인지 여부를 판단한다. 상기 기준용량은 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 기준용량은 종래에 전해액의 폐기가 요구되는 재생기준용량에 비해 높게 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 기준용량은 초기 전지용량의 80% 보다 높게 설정될 수 있다. 재생기준용량은 전해액의 혼합오염(Cross-over)으로 인해 정상적인 운전이 어려운 전지용량으로, 초기 전지용량의 80%로 설정될 수 있다.
상기 용량회복부(6)는 상기 측정부(5)가 측정한 전지용량이 상기 기준용량 이하이면, 상기 정상모드에서 상기 과방전모드로 제어모드를 전환한다. 이에 따라, 상기 용량회복부(6)는 전지용량을 회복시킬 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)가 바나듐 이온을 이용하는 경우, 상기 용량회복부(6)는 상기 과방전모드로 제어모드를 전환함으로써 다음과 같이 전지용량을 회복시킬 수 있다.
우선, 혼합오염으로 인한 전지용량 저하에 따라 제1전해액이 100개의 바나듐 4가 이온 및 10개의 바나듐 5가 이온을 포함하고, 제2전해액이 90개의 바나듐 3가 이온을 포함하는 경우, 산술적으로 전지용량은 90개의 바나듐 3가 이온에 해당하는 값으로 나타나야 한다. 그러나, 제1전해액에 포함된 10개의 바나듐 5가 이온이 전위를 증가시킴에 따라, 실제로 전지용량은 80개의 바나듐 3가 이온에 해당하는 값으로 나타나게 된다. 즉, 제1전해액에 과집된 바나듐 5가 이온의 양이 증가함에 따라, 제2전해액에 포함된 바나듐 3가 이온의 양에 비해 전지용량이 더 저하되게 된다.
다음, 이 상태에서 상기 용량회복부(6)가 상기 과방전모드로 제어모드를 전환하면, 상기 제2전해액으로부터 수소가 생성된다. 이에 따라, 상기 제1전해액에 포함된 바나듐 5가 이온은 상기 제2전해액으로부터 생성된 수소와 반응하여 바나듐 4가 이온으로 환원되게 된다. 그 결과, 제1전해액이 110개의 바나듐 4가 이온을 포함하고, 제2전해액이 90개의 바나듐 3가 이온을 포함하게 됨으로써, 상기 용량회복부(6)는 전지용량을 90개의 바나듐 3가 이온에 해당하는 값으로 회복시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 전해액에 대한 혼합오염이 발생함에 따라 전지용량이 저하되면, 상기 용량회복부(6)를 이용하여 전지용량을 회복시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 전해액 폐기 작업, 제1전해액과 제2전해액을 혼합시켜서 전지용량을 회복시키는 리밸런싱(Rebalancing) 작업, 또는 전해액에 전지용량 회복을 위한 첨가제 주입 작업 등과 같은 재생작업이 요구될 때까지 전해액을 사용할 수 있는 사용기간을 연장할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 전해액에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 운영비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 사용기간 연장을 통해 가동률을 향상시킬 수 있다.
이는 상기 정상모드로 충방전 사이클을 수행한 비교예 및 상기 용량회복부(6)를 통해 전지용량이 상기 기준용량 이하로 되면 전지용량을 회복시키면서 충방전 사이클을 수행한 실시예에 대한 실험결과를 나타낸 아래 그림 1로부터 알 수 있다. 아래 그림 1에서 세로축은 초기 전지용량을 기준으로 하여 측정한 전지용량을 백분율로 나타낸 것이고, 가로축은 충방전 사이클 횟수를 나타낸 것이다. 비교예는 충전 전압 범위가 1.4V 이상 1.75V로 설정되고, 방전 전압 범위가 0.8V 이상 1.1V 이하로 설정된 상태에서 충방전 사이클이 수행되었다. 실시예는 충전 전압 범위가 1.4V 이상 1.75V로 설정되고, 방전 전압 범위가 정상모드에서 0.8V 이상 1.1V 이하 및 과방전모드에서 0.2V 이상 0.5V 이하로 설정된 상태에서 충방전 사이클이 수행되었다.
[그림 1]
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그림 1로부터, 비교예는 40 사이클을 수행하였을 때 초기 전지용량 대비하여 전지용량이 80%로 저하됨을 알 수 있고, 실시예는 191사이클을 수행하였을 때 초기 전지용량 대비하여 전지용량이 80%로 저하됨을 알 수 있다. 이로부터, 실시예는 비교예와 대비할 때, 전해액에 대한 사용 수명을 대략 4배 이상 늘릴 수 있음을 알 수 있다. 전해액에 대한 재생 작업이 이루어지는 빈도로 대비하면, 실시예는 비교예와 대배할 때 전해액에 대한 재생 작업이 이루어지는 빈도를 대략 75% 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)는 상기 용량회복부(6)를 통해 전지용량이 기준용량 이하로 저하되면 과방전모드로 제어모드를 전환함으로써, 전해액에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있고, 이에 따라 운영비용을 절감 및 가동률 향상을 실현할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 그림 1에 나타낸 실험 결과는 전해액에 대한 질소 퍼징 및 펌프의 PID 제어가 적용되지 않은 상태에서 수행된 것으로, 실제로 전해액에 대한 질소 퍼징 및 펌프의 PID 제어가 적용되었을 경우로 산정하여 보면, 초기 전지용량 대비하여 전지용량이 80%로 저하될 때까지 비교예가 200 사이클을 수행할 수 있는 반면, 실시예는 995 사이클을 수행할 수 있을 것으로 추정된다.
상기 용량회복부(6)는 상기 측정부(5)가 측정한 전지용량이 상기 기준용량 초과이면, 상기 과방전모드에서 상기 정상모드로 제어모드를 전환한다. 상기 용량회복부(6)는 상기 측정부(5)가 측정한 전지용량에 따라 상기 과방전모드 및 상기 정상모드 간에 제어모드에 대한 전환을 반복적으로 수행함으로써, 전해액에 대한 재생 작업이 이루어질 때까지 전해액에 대한 사용 수명을 연장할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법의 개략적인 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 상술한 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
우선, 전지용량을 측정한다(S100). 이러한 공정(S100)은, 상기 측정부(5)가 전해액 탱크(3)에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정함으로써 이루어질 수 있다.
다음, 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인지 여부를 판단한다(S200). 이러한 공정(S200)은, 상기 용량회복부(6)가 상기 측정부(5)로부터 측정한 전지용량을 수신하고, 수신된 전지용량이 상기 기준용량 이하인지 여부를 판단함으로써 이루어질 수 있다.
다음, 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 과방전모드로 제어모드를 전환한다(S300). 이러한 공정(S300)은, 상기 용량회복부(6)가 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인 것으로 판단하면, 상기 과방전모드로 제어모드를 전환함으로써 이루어질 수 있다. 상기 과방전모드로 제어모드를 전환한 후에(S300), 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 상기 전지용량을 측정하는 공정(S100)에서부터 재수행한다.
다음, 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 초과이면, 정상모드로 제어모드를 전환한다(S400). 이러한 공정(S400)은, 상기 용량회복부(6)가 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 초과인 것으로 판단하면, 상기 정상모드로 제어모드를 전환함으로써 이루어질 수 있다. 상기 정상모드로 제어모드를 전환한 후에(S400), 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 상기 전지용량을 측정하는 공정(S100)에서부터 재수행한다.
여기서, 본 발명에 따른 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법은 재생판단공정(S500)을 포함할 수 있다.
상기 재생판단공정(S500)은 측정된 전지용량이 재생기준용량 이하인지 여부를 판단함으로써 이루어질 수 있다. 상기 재생판단공정(S500)은 상기 전지용량을 측정하는 공정(S100)이 수행된 후에 수행될 수 있다. 상기 재생판단공정(S500)은 상기 용량회복부(6)에 의해 수행될 수 있다. 측정된 전지용량이 재생기준용량 초과인 경우, 상기 측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인지 여부를 판단하는 공정(S200)이 수행된다. 측정된 전지용량이 재생기준용량 이하인 경우, 전해액에 대한 재생공정이 이루어질 수 있도록 상기 산화환원 유동 에너지 저장장치(1)의 작동을 정지시킨다(S600).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 산화환원 유동 에너지 저장장치 2 : 전지셀
3 : 전해액 탱크 4 : 순환배관
5 : 측정부 6 : 용량 회복부

Claims (4)

  1. 이온교환막, 상기 이온교환막의 일측에 위치한 제1전극, 및 상기 이온교환막의 타측에 위치한 제2전극을 포함하는 전지셀;
    전해액을 저장하는 전해액 탱크;
    상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크 간에 전해액이 순환 이동하도록 상기 전지셀 및 상기 전해액 탱크를 연결하는 순환배관;
    상기 전해액 탱크에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정하기 위한 측정부; 및
    상기 측정부가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 방전 전압 범위가 제1전압범위인 정상모드에서 방전 전압 범위가 상기 제1전압범위에 비해 낮은 제2전압범위인 과방전모드로 제어모드를 전환하는 용량회복부를 포함하는 산화환원 유동 에너지 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 탱크는 충방전에 따라 바나듐 4가 이온 및 바나듐 5가 이온 간에 전환되는 제1전해액을 저장하기 위한 제1전해액 탱크, 및 충방전에 따라 바나듐 2가 이온 및 바나듐 3가 이온 간에 전환되는 제2전해액을 저장하는 제2전해액 탱크를 포함하고;
    상기 용량회복부는 상기 측정부가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 상기 제1전해액에 포함된 바나듐 5가 이온이 상기 제2전해액으로부터 생성된 수소와 반응하여 바나듐 4가 이온으로 환원되도록 상기 과방전모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 산화환원 유동 에너지 저장장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용량회복부는 정상모드에서 방전 전압 범위가 0.8V 이상 1.1V 이하인 경우, 상기 측정부가 측정한 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면 방전 전압 범위가 0.2V 이상 0.5V 이하인 과방전모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 산화환원 유동 에너지 저장장치.
  4. 상기 전해액 탱크에 저장된 전해액으로부터 전지용량을 측정하는 단계;
    측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하인지 여부를 판단하는 단계;
    측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 초과이면, 제어모드를 방전 전압 범위가 제1전압범위인 정상모드로 전환하는 단계; 및
    측정된 전지용량이 기설정된 기준용량 이하이면, 제어모드를 상기 제1전압범위에 비해 낮은 제2전압범위인 과방전모드로 전환하는 단계를 포함하는 산화환원 유동 에너지 저장장치 제어방법.
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CN108091914A (zh) * 2018-01-30 2018-05-29 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种减缓全钒液流电池容量衰减的方法以及离子渗透率测试装置
KR102539865B1 (ko) * 2022-11-07 2023-06-07 보성파워텍 주식회사 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템

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