KR20170076514A - Redox flow battery system having reduced shunt loss - Google Patents

Redox flow battery system having reduced shunt loss Download PDF

Info

Publication number
KR20170076514A
KR20170076514A KR1020150186861A KR20150186861A KR20170076514A KR 20170076514 A KR20170076514 A KR 20170076514A KR 1020150186861 A KR1020150186861 A KR 1020150186861A KR 20150186861 A KR20150186861 A KR 20150186861A KR 20170076514 A KR20170076514 A KR 20170076514A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stack
electrolyte
unit
pipe
storage tank
Prior art date
Application number
KR1020150186861A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101791319B1 (en
Inventor
엄명섭
하태정
예희창
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 KR1020150186861A priority Critical patent/KR101791319B1/en
Publication of KR20170076514A publication Critical patent/KR20170076514A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101791319B1 publication Critical patent/KR101791319B1/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
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • 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
    • Y02E60/528

Abstract

본 발명은 전해액 저장탱크와, 전해액 저장탱크로부터 전해액을 공급받는 스택 모듈을 포함하는 레독스 흐름 전지에 있어서, M개의 단위 셀이 적층되어 단위 스택을 구성하고, 상기 단위 스택 N개가 직렬로 연결되어 스택 모듈을 구성하며, 양극 전해액 저장탱크 및 음극 전해액 저장탱크와 상기 스택 모듈은 전해액공급배관과 전해액회수배관으로 연결되고, 상기 전해액공급배관과 상기 전해액회수배관은 각각의 전해액 저장탱크에 연결되는 주배관과, 상기 주배관에서 N개로 분기되어 각 단위스택으로 연결되는 분기배관을 포함하고, 각 단위스택으로 연결되는 분기배관의 길이는 M*(0.25~0.75)m 인 레독스 흐름 전지를 제공한다.The present invention relates to a redox flow cell including an electrolyte storage tank and a stack module for receiving an electrolyte solution from an electrolyte storage tank, wherein M unit cells are stacked to form a unit stack, and N unit stacks are connected in series And the stack module is connected to the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution recovery pipe, and the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution recovery pipe are connected to the electrolyte solution storage tank, and the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution recovery pipe are connected to the electrolyte solution storage tank, And a branch piping branching to N branches in the main piping and connected to each unit stack, wherein the length of the branch piping connected to each unit stack is M * (0.25 to 0.75) m.

Description

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

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

레독스 흐름 전지(Redo Flow Battery)는 전지 셀(cell)을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.
The Redo Flow Battery is a device that converts the chemical energy of an electrolyte solution into electric energy through a battery cell.

도 1은 레독스 흐름 전지의 구성을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a configuration of a redox flow cell.

도시한 바와 같이, 레독스 흐름 전지는 양극 전해액 저장탱크(110)에 양극 전해액이 저장되고, 음극 전해액 저장탱크(112)에 음극 전해액이 저장된다.As shown in the figure, a redox flow cell stores a positive electrode electrolyte in a positive electrode electrolyte storage tank 110, and a negative electrode electrolyte in a negative electrode electrolyte storage tank 112.

양극 전해액 저장탱크(110)와 음극 전해액 저장탱크(112)에 저장된 양극 전해액 펌프(114)와 음극 전해액 펌프(116)를 통해 각각 셀(102)의 양극 셀(102A) 및 음극 셀(102B)로 유입된다.
The positive electrode cell 102A and the negative electrode cell 102B of the cell 102 are connected to the positive electrode electrolytic solution storage tank 110 and the negative electrode electrolytic solution storage tank 112 through the positive electrode electrolyte pump 114 and the negative electrode electrolyte pump 116, ≪ / RTI >

양극 셀(102A)에서는 전원/부하(118)의 동작에 따라 전극(106)을 통한 전자의 이동이 발생하며, 이에 따라 산화/환원 반응이 일어난다. 마찬가지로 음극 셀(102B)에서는 전원/부하(118)의 동작에 따라 전극(108)을 통한 전자의 이동이 발생하며, 이에 따라 산화/환원 반응이 일어난다. 산화/환원 반응을 마친 양극 전해액과 음극 전해액은 양극 전해액 저장탱크(110)와 음극 전해액 저장탱크(112)로 순환된다.
In the anode cell 102A, electrons move through the electrode 106 in accordance with the operation of the power source / load 118, thereby causing an oxidation / reduction reaction. Similarly, in the cathode cell 102B, the movement of electrons through the electrode 108 occurs according to the operation of the power source / load 118, so that an oxidation / reduction reaction occurs. After the oxidation / reduction reaction, the cathode electrolyte and the cathode electrolyte are circulated to the anode electrolyte storage tank 110 and the cathode electrolyte storage tank 112.

한편, 양극 셀(102A) 및 음극 셀(102B)은 이온이 통과할 수 있는 이온교환막(104)에 의해 분리된다. 이에 따라 양극 셀(102A) 및 음극 셀(102B) 간에 이온의 이동, 즉 크로스오버가 일어날 수 있다. 즉 레독스 플로우 전지의 충전/방전 과정에서 양극 셀(102A)의 양극 전해액 이온이 음극 셀(102B)로 이동하고, 음극 셀(102B)의 음극 전해액 이온이 양극 셀(102A)로 이동할 수 있다.
On the other hand, the anode cell 102A and the cathode cell 102B are separated by the ion exchange membrane 104 through which ions can pass. Accordingly, ion movement, that is, crossover, may occur between the anode cell 102A and the cathode cell 102B. That is, during the charging / discharging process of the redox flow cell, the positive electrode electrolyte ions of the positive electrode cell 102A move to the negative electrode cell 102B and the negative electrode electrolyte ions of the negative electrode cell 102B can move to the positive electrode cell 102A.

전지 셀의 작동 전압은 1.0~1.7V 정도로 비교적 낮은 전압을 가진다. 따라서, 작동 전압을 높이기 위하여 셀을 직렬로 적층하여 스택 모듈(cell stack)을 구성한다. 스택 모듈은 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, cells are stacked in series to form a stack of cells. The stack module 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. 자가 방전에 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.

본 발명은 레독스 흐름 전지의 단위 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시킬 수 있도록 함으로써 레독스 흐름 전지의 자가방전을 저감하고 전체적인 에너지 효율을 향상시키기 위한 것이다.
The present invention reduces shunt loss occurring between unit stacks of a redox flow cell, thereby reducing self-discharge of the redox flow battery and improving overall energy efficiency.

본 발명의 목적은 레독스 흐름 전지의 단위 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시키기 위한 것이다.An object of the present invention is to reduce shunt loss occurring between unit stacks of redox flow cells.

본 발명의 다른 목적은 레독스 흐름 전지의 단위 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 저감할 수 있는 전해액공급배관과 전해액회수배관의 구조를 제공하기 위한 것이다.
Another object of the present invention is to provide a structure of an electrolyte solution supply pipe and an electrolyte solution recovery pipe capable of reducing shunt loss occurring between unit stacks of a redox flow cell.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전해액 저장탱크와, 전해액 저장탱크로부터 전해액을 공급받는 스택 모듈을 포함하는 레독스 흐름 전지에 있어서, M개의 단위 셀이 적층되어 단위 스택을 구성하고, 상기 단위 스택 N개가 직렬로 연결되어 스택 모듈을 구성하며, 양극 전해액 저장탱크 및 음극 전해액 저장탱크와 상기 스택 모듈은 전해액공급배관과 전해액회수배관으로 연결되고, 상기 전해액공급배관과 상기 전해액회수배관은 각각의 전해액 저장탱크에 연결되는 주배관과, 상기 주배관에서 N개로 분기되어 각 단위스택으로 연결되는 분기배관을 포함하고, 각 단위스택으로 연결되는 분기배관의 길이는 M*(0.25~0.75)m 인 레독스 흐름 전지를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a redox flow cell including an electrolyte storage tank and a stack module that receives an electrolyte solution from an electrolyte storage tank, the redox flow cell comprising M unit cells stacked to form a unit stack, N is connected in series to constitute a stack module, the anode electrolyte storage tank and the cathode electrolyte storage tank and the stack module are connected by an electrolyte supply pipe and an electrolyte solution return pipe, and the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution return pipe are connected to each electrolyte A main pipe connected to the storage tank; and a branch pipe branched into N branches and connected to each unit stack by the main pipe. The length of the branch pipe connected to each unit stack is M * (0.25 ~ 0.75) m, Thereby providing a battery.

이때, 상기 분기배관의 직경과 분기배관의 개수(N)의 곱은 상기 주배관의 직경의 1.5~2.0배 범위인 것이 바람직하다.
At this time, the product of the diameter of the branch pipe and the number of branch pipes (N) preferably ranges from 1.5 to 2.0 times the diameter of the main pipe.

또한, 각각의 단위 스택으로 연결되는 전해액공급배관의 길이와 전해액회수배관의 길이의 비율이 일정한 것이 바람직하다.
It is also preferable that the ratio of the length of the electrolyte supply pipe connected to each unit stack and the length of the electrolyte recovery pipe is constant.

또한, 각각의 단위 스택과 양극 전해액 저장탱크를 연결하는 배관길이의 합과 각각의 단위 스택과 음극 전해액 저장탱크를 연결하는 배관길이의 합이 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.
It is also preferable that the sum of the pipe lengths connecting the respective unit stacks and the anode electrolyte storage tanks and the sum of the pipe lengths connecting the unit stacks and the cathode electrolyte storage tanks are set to be the same.

추가적으로, 상기 분기배관의 유로 상에 션트 저항체를 구비하여 션트 손실을 더욱 저감할 수 있다.
In addition, the shunt resistor can be provided on the flow path of the branch pipe to further reduce the shunt loss.

한편, 상기 단위 스택은 적층된 단위 셀을 소그룹 스택으로 분할하는 미드블럭을 구비하며, 상기 분기배관은 상기 미드블럭으로 연결되도록 할 수 있다.
The unit stack may include a mid-block for dividing the stacked unit cells into a small group stack, and the branch pipe may be connected to the mid-block.

이때, 상기 미드블럭이 복수개 구비되고, 상기 분기배관에서 2차 분기되어 상기 미드블럭으로 연결되는 스택연결배관을 구비할 수 있다.
At this time, a plurality of the midblocks may be provided, and a stack connecting pipe may be provided which is connected to the midblock by a second branch in the branch pipe.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 션트 손실을 저감할 수 있는 배관 구조를 제공함으로써, 별도의 복잡한 제어장치 없이 단위 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시킬 수 있는 효과를 가져온다.The redox flow cell according to the present invention provides a piping structure capable of reducing shunt loss, thereby reducing the shunt loss occurring between unit stacks without requiring a complicated control device.

또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 서로 상충하는 펌프 손실과 션트 손실을 고려하여 전체 레독스 흐름 전지 시스템의 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.
In addition, the redox flow battery according to the present invention improves the efficiency of the entire redox flow battery system in consideration of pump loss and shunt loss, which are in conflict with each other.

도 1은 레독스 흐름 전지의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 2는 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지를 나타낸 구성도이다.
도 4는 레독스 흐름 전지 시스템에 있어서 배관의 길이에 따른 션트 손실과 펌프 손실의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지에 있어서 단위 스택의 일예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 단위 스택을 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram showing a configuration of a redox flow cell.
2 is a conceptual diagram for explaining shunt loss occurring in a redox flow cell.
3 is a block diagram illustrating a redox flow cell having reduced shunt loss according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing changes in shunt loss and pump loss according to the length of piping in the redox flow battery system.
5 shows a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.
6 shows an example of a unit stack in the redox flow cell according to the present invention.
7 illustrates a unit stack of a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지에 관하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 2는 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram for explaining shunt loss occurring in a redox flow cell.

레독스 흐름 전지는 이온교환막을 사이에 두고 이루어지는 양극 전해액과 음극 전해액의 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 a redox reaction between a cathode electrolyte and an anode electrolyte, with the ion exchange membrane sandwiched therebetween. Since a voltage generated in one unit cell is low, a plurality of unit cells are stacked to form a stack 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, 단위 셀의 적층 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 stacked unit 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

특정한 전해액을 사용하는 경우에 션트 션류를 감소시키기 위해서는 전압 차이를 감소시키거나, 션트 저항을 증가시켜야 한다.To reduce the shunt current when a particular electrolyte is used, the voltage difference must be reduced or the shunt resistance must be increased.

그런데, 전압은 단위 셀의 적층 개수에 의하여 조절되는 것으로 스택 모듈을 한꺼번에 적층하는 것보다 전체 스택 모듈을 단위 스택으로 분할하고, 각 단위 스택을 직렬로 연결하는 방법으로 전압차를 감소시킬 수 있다.However, since the voltage is controlled by the number of stacked unit cells, it is possible to reduce the voltage difference by dividing the entire stack module into unit stacks and connecting each unit stack in series rather than stacking the stack modules at once.

또한, 션트 저항은 전해액의 경로 단면적을 감소시키거나, 전해액의 경로 길이를 증가시키는 방법을 증가시킬 수 있다. 전해액의 경로 단면적과 경로 길이는 결국 전해액 저장탱크와 스택을 연결하는 배관의 직경과 길이를 변화시키는 것으로 조절할 수 있다.
In addition, the shunt resistor may increase the method of decreasing the path cross-sectional area of the electrolyte or increasing the path length of the electrolyte. The path cross-sectional area and path length of the electrolyte can be controlled by varying the diameter and length of the pipe connecting the electrolyte storage tank and the stack.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a redox flow cell having reduced shunt loss according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 레독스 흐름 전지는 양극 전해액을 저장하는 양극 전해액 저장탱크(110)와, 음극 전해액을 저장하는 음극 전해액 저장탱크(112)와, 단위 스택(210)이 직렬 연결된 스택 모듈(200)을 포함한다.As shown in the figure, the redox flow battery includes a positive electrode electrolyte storage tank 110 for storing a positive electrode electrolyte, a negative electrode electrolyte storage tank 112 for storing a negative electrode electrolyte, a stack module 200 ).

본 발명은 션트 손실을 감소시키기 위하여, 스택 모듈(200)을 단위 스택(210)으로 분할하는 구조를 제공한다.The present invention provides a structure for dividing the stack module 200 into unit stacks 210 to reduce shunt losses.

스택 모듈(200)을 단위 스택으로 분할하게 되면, 션트 전류에 영향을 주는 전압차이를 감소시킬 수 있기 때문이다.
Splitting the stack module 200 into unit stacks can reduce the voltage difference that affects the shunt current.

각각의 전해액 저장탱크(110,112)와 스택 모듈(200)은 전해액공급배관(300,300')과, 전해액회수배관(400,400')으로 연결된다.Each of the electrolyte storage tanks 110 and 112 and the stack module 200 are connected to the electrolyte solution supply tubes 300 and 300 'and the electrolyte solution recovery tubes 400 and 400'.

양극 전해액 저장탱크(110)에 저장된 양극 전해액은 전해액공급배관(300)을 통해서 스택 모듈(200)의 각 단위 스택(210)으로 병렬로 공급되며, 각 단위 스택(210)에서 배출되는 양극 전해액은 전해액회수배관(400)을 통해서 다시 양극 전해액 저장탱크(110)로 순환하게 된다.The positive electrode electrolytic solution stored in the positive electrode electrolyte storage tank 110 is supplied in parallel to each unit stack 210 of the stack module 200 through the electrolyte supply pipe 300 and the positive electrode electrolyte discharged from each unit stack 210 And then circulated through the electrolyte recovery pipe 400 to the anode electrolyte storage tank 110 again.

마찬가지로, 음극 전해액 저장탱크(112)에 저장된 음극 전해액은 전해액공급배관(300')을 통해서 스택 모듈(200)의 각 단위 스택(210)으로 병렬로 공급되며, 각 단위 스택(210)에서 배출되는 음극 전해액은 전해액회수배관(400')을 통해서 음극 전해액 저장탱크(112)로 순환 하게된다.
Likewise, the negative electrode electrolytic solution stored in the negative electrode electrolyte storage tank 112 is supplied in parallel to each unit stack 210 of the stack module 200 through the electrolyte supply pipe 300 ', and discharged from each unit stack 210 The negative electrode electrolyte is circulated to the negative electrode electrolyte storage tank 112 through the electrolyte recovery pipe 400 '.

단위 스택(210)은 M개의 단위 셀이 적층되어 형성되는 것으로, 각 단위 스택(210) 간에는 전기적으로 직렬로 연결되어 있다.The unit stack 210 is formed by stacking M unit cells, and each unit stack 210 is electrically connected in series.

또한, 스택 모듈(200)을 구성하는 단위 스택(210)은 서로 직렬로 연결되어 있다.The unit stacks 210 constituting the stack module 200 are connected to each other in series.

예를 들어 단위 셀이 1.0V의 전압을 가지고, 단위 스택(210)이 40개의 단위 셀로 구성되고, 스택 모듈(200)이 6개의 단위 스택으로 구성되는 경우라면, 개별 단위 스택(210)의 전압은 40V 가 되고, 스택 모듈의 전압은 240V 가 된다.For example, if the unit cell has a voltage of 1.0V, the unit stack 210 is composed of 40 unit cells, and the stack module 200 is composed of 6 unit stacks, the voltage of the individual unit stack 210 Becomes 40V, and the voltage of the stack module becomes 240V.

스택 모듈(200)을 단위 스택(210)으로 분할하지 않았다면, 션트 전류를 유발하는 전압차이가 240V가 되겠으나, 6개의 단위 스택(210)으로 분할하였기 때문에 션트 전류를 유발하는 전압차이가 40V로 감소하게 된다. 물론 이렇게 스택 모듈(200)이 단위 스택(210)으로 분할되더라도 단위 스택(210)간의 배관이 병렬로 짧게 연결되어 있다면 전체의 전압차이는 240V로 동일하다.If the stack module 200 is not divided into the unit stack 210, the voltage difference causing the shunt current is 240 V, but since the unit stack 210 is divided into six unit stacks 210, the voltage difference causing the shunt current is 40 V . Of course, even if the stack module 200 is divided into the unit stack 210, if the pipelines between the unit stacks 210 are connected in parallel, the total voltage difference is equal to 240V.

스택 모듈(200)을 단위 스택(210)으로 분할하면, 션트 손실의 감소의 측면과, 유량 조절의 편의성과, 조립성, 압력 강하 설계의 편의성, 유지 보수의 편의성 등이 향상된다.
By dividing the stack module 200 into unit stacks 210, it is possible to reduce the shunt loss, the convenience of the flow rate adjustment, the ease of assembling, the ease of the pressure drop design, and the maintenance convenience.

전해액공급배관(300,300')에 관해서 살펴보면, 전해액공급배관(300,300')은 전해액 저장탱크(110,112)와 연결되는 주배관(310,310')과, 상기 주배관(310,310')에서 단위 스택(210)의 개수(도시한 실시예의 경우 여섯개)로 분기되어 각 단위 스택(210)으로 연결되는 분기배관(320,320')을 포함한다.Referring to the electrolyte supply pipes 300 and 300 ', the electrolyte supply pipes 300 and 300' include main pipes 310 and 310 'connected to the electrolyte storage tanks 110 and 112, and the number of unit stacks 210 in the main pipes 310 and 310' (Six in the case of the illustrated embodiment) and connected to each unit stack 210.

전해액회수배관(400,400')의 경우에도 전해액공급배관(300,300')과 동일하게 주배관(410,410')과 분기배관(420,420')을 포함하며, 동일한 구조를 가지는 것으로 중복되는 설명은 생략한다.In the case of the electrolyte recovery pipes 400 and 400 'as well, the main pipes 410 and 410' and the branch pipes 420 and 420 'are provided in the same manner as the electrolyte supply pipes 300 and 300'.

도면에서는 도시의 편의상 블록도 형식으로 배관을 나타내어 각 분기배관(320,320')의 길이가 서로 다른 것처럼 보일 수 있으나, 실제로 각각의 분기배관(320,320',420,420')의 길이는 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.Although the piping is shown in a block diagram for convenience of illustration, the lengths of the branch pipes 320 and 320 'may appear to be different from each other, but it is preferable that the lengths of the branch pipes 320, 320', 420 and 420 ' Do.

이는 각각의 단위 스택(210)으로 전해액이 균일하게 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다.This is to allow the electrolyte to be uniformly supplied to each unit stack 210.

이상적으로는 각각이 동일하게 설정되어야 하나, 대부분의 실제 시스템 배관의 경우 설치 환경, 조건 등의 이유로
Ideally, each should be set identically, but for most actual system piping, due to installation conditions, conditions, etc.

도 4는 레독스 흐름 전지 시스템에 있어서 배관의 길이에 따른 션트 손실과 펌프 손실의 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing changes in shunt loss and pump loss according to the length of piping in the redox flow battery system.

도시된 바와 같이, 배관의 길이가 늘어나면 단위 스택들 사이의 전기적인 저항이 증가하게 되므로 션트 손실은 감소하게된다.As shown in the drawing, when the length of the pipe is increased, the electrical resistance between the unit stacks is increased, so that the shunt loss is reduced.

그러나, 펌프 손실의 측면에서는 배관의 길이가 늘어나면 유체의 저항이 증가하게 되므로 펌프 손실이 증가하게 된다.However, in terms of pump loss, as the length of the piping increases, the resistance of the fluid increases and the pump loss increases.

다시말해, 션트 전류 손실과 펌프 손실은 서로 트레이드 오프(trade off) 관계를 가진다.In other words, the shunt current loss and the pump loss have a trade off relationship with each other.

펌프 손실과 션트 손실의 합계인 BOP 손실을 최적화할 수 있는 배관 구조를 제공하기 위한 것이다.
And to provide a piping structure that can optimize BOP loss, which is the sum of pump loss and shunt loss.

다시 도 3를 참조하면, 펌프 손실의 측면에서는 전체 배관의 길이(주배관의 길이와 분기배관의 길이의 합)가 매우 중요한 요소가 되고, 션트 손실의 측면에서는 전체 배관의 길이 보다는 각 단위 스택들(210)의 유로가 만나게 되는 분기배관(320,320',420,420')의 길이가 중요한 요소가 된다.
Referring again to FIG. 3, the length of the entire piping (the sum of the length of the main pipe and the length of the branch pipe) is a very important factor in terms of the pump loss. In terms of shunt loss, The length of the branch pipes 320, 320 ', 420, 420' to which the flow paths of the branch pipes 320, 320 ', 420, 420'

션트 손실에 션트 전류에 따른 것이고, 션트 전류는 앞서 살펴본 바와 같이 전압차이와 관련이 있다. 단위 스택(210)의 전압이 높을수록 션트 전류량이 증가하게 되어 션트 손실이 증가하게 된다.The shunt loss is due to the shunt current, and the shunt current is related to the voltage difference as discussed above. The higher the voltage of the unit stack 210, the greater the amount of shunt current, which increases the shunt loss.

따라서, 분기배관의 길이는 단위 스택(210)을 구성하는 단위 셀의 적층 개수와 관련된다.Therefore, the length of the branch pipe is related to the number of stacked unit cells constituting the unit stack 210.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 각 단위 스택(210)으로 분기되는 각각의 분기배관의 길이를 동일하게 하는 것을 특징으로 한다.The redox flow battery according to the present invention is characterized in that the lengths of branch pipes branched to each unit stack 210 are the same.

이는 각 단위 스택(210) 사이가 동일한 전기 저항값을 가지며 연결되도록 함으로써, 각 단위 스택(210)에서 발생하는 션트 손실이 균일하게 유지될 수 있도록 하기 위한 것이다.This is to ensure that the shunt losses occurring in each unit stack 210 can be maintained uniform by allowing the unit stacks 210 to have the same electrical resistance value and to be connected.

다른 측면에서는, 분기배관(320,320',420,420') 길이에서 차이가 발생하게 되면, 각 단위 스택(210)으로 공급되는 전해액의 유량과 유속에 편차가 발생하게 되므로 전체 스택 모듈(200)이 효율적으로 운전되지 못하는 문제점이 발생한다.
In other respects, when the lengths of the branch pipes 320, 320 ', 420, 420' are different from each other, a variation occurs in the flow rate and flow rate of the electrolytic solution supplied to each unit stack 210, A problem that the operation can not be performed occurs.

단위 스택이 M개의 셀이 적층되어 형성되는 경우에, 각 단위스택으로 연결되는 분기배관의 길이는 M*(0.25~0.75)m 범위인 것이 바람직하다.In the case where the unit stack is formed by stacking M cells, the length of the branch pipe connected to each unit stack is preferably in the range of M * (0.25 to 0.75) m.

분기배관(320,320',420,420')의 길이가 M*0.25m 미만인 경우에는 분기배관(320,320',420,420')의 션트 저항이 낮아서 션트 손실이 과도하게 증가하게 되며, 반대로 분기배관(320,320',420,420')의 길이가 M*0.75m 를 초과하는 경우에는 션트 저항의 증가로 인한 션트 손실의 저감 효과보다는 배관길이 연장에 따른 펌프 손실이 증가하여 전체적인 시스템 효율이 저하되는 문제점을 가져온다.
When the lengths of the branch pipes 320, 320 ', 420 and 420' are less than M * 0.25 m, the shunt resistance of the branch pipes 320, 320 ', 420 and 420' is low and the shunt loss is excessively increased. ') Exceeds M * 0.75m, the pump loss due to the extension of the pipe length increases rather than the shunt loss reduction effect due to the increase of the shunt resistance, resulting in a deterioration of the overall system efficiency.

또한, 펌프 손실의 측면에서 볼 때, 분기배관(320,320',420,420')의 직경과 분기배관 개수의 곱은 주배관의 직경의 1.5~2.0배 범위인 것이 바람직하다.In terms of pump loss, the product of the diameter of the branch pipes 320, 320 ', 420, 420' and the number of branch pipes is preferably in the range of 1.5 to 2.0 times the diameter of the main pipe.

전해액은 주배관을 거친후 분기되어 단위 스택(210) 개수(N) 만큼의 분기배관(320,320',420,420')으로 나누어져 흐르게 되는데, 분기배관(320,320',420,420')의 개수와 분기배관(320,320',420,420')의 직경의 곱이 주배관(310,310',410,410')의 직경의 1.5배 미만이 되면, 분기배관(320,320',420,420')으로 흐르는 압력을 확보하기 곤란한 문제점이 발생하며, 반대로 분기배관의 개수와 분기배관의 직경의 곱이 주배관의 직경의 2배를 초과하게 되면, 분기되면서 유속이 급격히 감소하는 문제점이 발생한다.
The electrolytic solution is divided into branch pipings 320, 320 ', 420 and 420' by the number of unit stacks 210 after passing through the main pipe. The number of the branch pipings 320, 320 ', 420 and 420' When the product of the diameters of the branch pipes 320, 320 ', 420 and 420' is less than 1.5 times the diameter of the main pipes 310, 310 ', 410 and 410', it is difficult to secure the pressure to the branch pipes 320, 320 ', 420 and 420' And the diameter of the branch pipe exceeds twice the diameter of the main pipe, there arises a problem that the flow velocity is rapidly reduced while being branched.

한편, 각각의 단위 스택(210)으로 연결되는 전해액공급배관(300,300')의 길이과, 전해액회수배관(400,400')의 길이의 비율이 일정하게 형성하는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that the ratio of the length of the electrolyte supply pipes 300 and 300 'connected to the respective unit stacks 210 and the length of the electrolyte recovery pipes 400 and 400' is constant.

여기서 전해액공급배관(300,300')의 길이라 함은 주배관의 길이와 하나의 분기배관의 길이의 합을 의미하는 것으로, 전해액 저장탱크에서 단위 스택까지 전해액이 흘러가는 길이를 뜻하며, 전해액회부배관(400,400')의 길이도 동일한 의미이다.Here, the length of the electrolyte supply pipes 300 and 300 'means the sum of the length of the main pipe and the length of one branch pipe, which means the length of the electrolyte flowing from the electrolyte storage tank to the unit stack, 'Have the same meaning.

각각의 단위 스택(210)에 있어서, 전해액공급배관의 길이와 전해액회수배관의 길이의 비율이 일정하게 되면, 각각의 단위 스택(210)으로 공급되는 전해액이 동일한 흐름 저항을 가지게 되므로, 각각의 단위 스택(210)으로 전해액이 균일하게 공급될 수 있다.
When the ratio of the length of the electrolyte supply pipe and the length of the electrolyte recovery pipe in each unit stack 210 becomes constant, the electrolyte supplied to each unit stack 210 has the same flow resistance, The electrolyte can be uniformly supplied to the stack 210.

또한, 각각의 단위 스택(210)과 양극 전해액 저장탱크(110)를 연결하는 배관길이의 합과, 각각의 단위 스택(210)과 음극 전해액 저장탱크(112)를 연결하는 배관길이의 합을 동일하게 하는 것이 바람직하다.The sum of the pipe lengths connecting the unit stacks 210 and the anode electrolyte storage tanks 110 and the sum of the pipe lengths connecting the unit stacks 210 and the cathode electrolyte storage tanks 112 are the same .

이는 각각의 단위 스택으로 공급되는 양극 전해액과 음극 전해액이 균형을 이루도록 하기 위한 것이다.
This is to balance the positive and negative electrode electrolytes fed into each unit stack.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 나타낸 것이다.5 shows a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는 분기배관의 유로상에 션트 저항체(330)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 션트 저항체(330)는 분기배관을 차단하거나 분기배관의 단면적을 국부적으로 축소하여 전기저항을 증가시키는 역할을 수행한다.The present embodiment is characterized in that the shunt resistor 330 is provided on the flow path of the branch pipe. The shunt resistor 330 functions to block the branch pipe or to reduce the cross-sectional area of the branch pipe locally to increase the electrical resistance.

도시한 도면에서는 전해액공급배관(300,300')의 분기배관(320,320')에 션트 저항체(330)가 설치된 것을 도시하였으나, 전해액회수배관(400,400')의 분기배관(420,420')에 션트 저항체가 설치될 수도 있으며, 양측의 분기배관에 모두 션트 저항체가 설치될 수도 있다.Although the shunt resistor 330 is installed in the branch pipes 320 and 320 'of the electrolyte supply pipes 300 and 300' in the figure, the shunt resistors are installed in the branch pipes 420 and 420 'of the electrolyte solution recovery pipes 400 and 400' And a shunt resistor may be provided for both branch pipes on both sides.

션트 저항체(330)는 항상 일정한 상태를 유지하는 타입일 수도 있고, 운전시와 운전 정지시에 따라 가변적으로 작동하는 타입일 수 있다.The shunt resistor 330 may be of a type that maintains a constant state at all times or may be of a type that operates variably at the time of operation and at the time of operation stop.

항상 일정한 상태를 유지하는 타입인 경우 국부적으로 분기배관의 단면적이 축소되도록 하여, 분기배관의 전기저항을 증가시킬 수 있다.In the case of a type that always maintains a constant state, the sectional area of the branch pipe can be reduced locally, thereby increasing the electrical resistance of the branch pipe.

가변적으로 작동하는 타입인 경우 개폐 밸브로 구성될 수 있으며, 운전 정지시 개폐 밸브를 폐쇄하도록 동작할 수 있다. 운전시에는 펌프 손실 증가를 막기 위하여 개방 상태를 유지하고, 운전 정지시에는 션트 손실을 감소시키기 위하여 분기배관을 폐쇄하도록 동작할 수 있다.
And may be constituted by an open / close valve in the case of a variably operating type, and may be operated to close the open / close valve at the time of stop of operation. It can be operated to maintain the open state to prevent pump loss from increasing during operation and to close the branch piping to reduce shunt loss during shutdown.

도 6은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지에 있어서 단위 스택의 일예를 나타낸 것이다.6 shows an example of a unit stack in the redox flow cell according to the present invention.

일반적으로 단위 스택은 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에 단위 셀들이 적층된 형태를 가지며, 엔드 플레이트에 전해액공급배관과 전해액회수배관이 연결된 형태를 가진다.Generally, the unit stack has a form in which unit cells are stacked between a pair of end plates, and the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution return pipe are connected to the end plate.

본 실시예는 앤드플레이트(212) 사이에 단위 전지 셀이 적층되어 있는 단위 스택(210)의 내부에 미드블럭(215)을 구비하여, 전해액공급배관의 분기관(320)과, 전해액회수배관의 분기관(420)이 상기 미드블럭(215)에 연결되는 것을 특징으로 한다.The present embodiment is characterized in that a mid block 215 is provided in a unit stack 210 in which unit battery cells are stacked between end plates 212 so that the branch pipe 320 of the electrolyte solution supply pipe, And the branch pipe (420) is connected to the mid block (215).

미드블럭은 단위 셀의 사이에 적층되어 단위 스택을 소그룹 스택(216a,216b)분할하는 역할을 수행한다. 분할된 소그룹 스택(216a, 216b)은 전기적으로는 직렬로 연결되는 상태를 유지한다.The midblocks are stacked between unit cells to divide the unit stack into small group stacks 216a and 216b. The divided small group stacks 216a and 216b are electrically connected in series.

예를 들어, 단위 스택이 40개의 단위 셀이 적층되어 형성되는 경우라면 하나의 미드블럭(215)을 이용하여 20개의 단위 셀이 적층된 2개의 소그룹 스택(216a,216b)으로 분할할 수 있다.For example, if a unit stack is formed by stacking 40 unit cells, it can be divided into two small group stacks 216a and 216b in which 20 unit cells are stacked using one midblock 215.

지나치게 많은 수의 단위 셀이 적층되어 있는 경우에 전해액이 각 단위셀에 균일하게 공급되지 않을 수 있으므로, 미드블럭(215)을 단위 스택 내부에 구비하여 적정한 수의 단위 셀이 적층된 소그룹으로 분할하는 것이다.Since an electrolyte may not be uniformly supplied to each unit cell when an excessively large number of unit cells are stacked, a mid-block 215 may be provided in the unit stack to divide the stack into small groups in which a proper number of unit cells are stacked will be.

또한 미드블럭(215)의 배치는 션트 손실을 감소시키는 측면에 있어서도 유리한 효과를 가진다. 왜냐하면 미드블럭(125)이 배치되면 단위 셀들이 공유하는 병렬로 연결된 전해액이 미드블럭(125)에 의하여 분리됨으로써 전기 저항이 증가하기 때문이다.The arrangement of the midblocks 215 also has an advantageous effect in terms of reducing shunt loss. This is because, when the midblocks 125 are disposed, the electrolyte connected to the unit cells in parallel is separated by the midblocks 125, thereby increasing the electrical resistance.

미드블럭(215)은 분기배관(320,420)에 연결되어, 분기배관에서 유입되는 전해액을 미드블럭 양면의 소그룹 스택으로 분배하는 역할을 수행한다.
The midblock 215 is connected to the branch pipes 320 and 420 so as to distribute the electrolyte flowing into the branch pipes into a small group stack on both sides of the midblock.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 단위 스택을 나타낸 것이다.7 illustrates a unit stack of a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 하나의 단위 스택이 복수의 미드블럭(215,217)을 구비할 수 있다.As shown, one unit stack may include a plurality of midblocks 215 and 217. [

도시한 실시예의 경우 3개의 미드블럭을 구비하여, 단위 스택을 4개의 소그룹 스택(216a,216b,216c,216d)으로 분할한 상태를 나타낸 것이다. 이 때 중앙의 미드블럭(217)에는 배관이 연결되지 않는다.In the illustrated embodiment, three midblocks are provided and the unit stack is divided into four subgroup stacks 216a, 216b, 216c, and 216d. At this time, no piping is connected to the mid-block 217 at the center.

미드블럭을 이용하면, 더 많은 단위 셀을 가지는 단위 스택을 구성할 수 있으며, 단위 스택을 다시 소그룹으로 분할하여 미드블럭을 통해 전해액을 분배함으로써 각각의 단위 셀로 전해액을 보다 균일하게 공급할 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 션트 손실 감소의 측면에서도 유리하다.By using the midblock, a unit stack having more unit cells can be formed, and the unit stack can be further divided into subgroups to distribute the electrolyte solution through the midblocks, thereby more uniformly supplying the electrolytic solution to each unit cell. It is also advantageous in terms of shunt loss reduction as described above.

도시한 바와 같이, 하나의 단위 스택에 복수개의 미드블럭을 구비하는 경우, 분기배관에서 분기되어 미드블럭(215)으로 연결되는 스택연결배관(340,440)을 구비하는 것이 바람직하다. 이때 각 스택연결배관(340,440)은 분기배관과 마찬가지로 길이의 공급배관과 배출배관의 비율이 일정하고, 직경이 동일한 것이 바람직하다.
As shown in the drawing, when a plurality of midblocks are provided in one unit stack, it is preferable that stack connecting pipes 340 and 440 branched from the branch pipe and connected to the midblock 215 are provided. At this time, it is preferable that the respective stack connecting pipes 340 and 440 have the same length and the same diameter as the supply pipe and the discharge pipe having the same length as the branch pipe.

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.

110 : 양극전해액탱크
112 : 음극전해액탱크
200 : 스택 모듈
210 : 단위 스택
212 : 앤드플레이트
215, 217 : 미드블럭
216a, 216b, 216c, 216d : 소그룹 스택
300, 300' : 전해액공급배관
310,310' : 주배관
320,320' : 분기배관
330 : 션트 저항체
400, 400' : 전해액회수배관
410,410' : 주배관
420,420' : 분기배관
110: positive electrode electrolyte tank
112: cathode electrolyte tank
200: stack module
210: Unit stack
212: End plate
215, 217: midblock
216a, 216b, 216c, 216d:
300, 300 ': electrolyte supply piping
310, 310 ': Main valve
320,320 ': Branch piping
330: Shunt resistor
400, 400 ': Electrolyte recovery pipe
410, 410 ': Main valve
420, 420 ': Branch piping

Claims (7)

전해액 저장탱크와, 전해액 저장탱크로부터 전해액을 공급받는 스택 모듈을 포함하는 레독스 흐름 전지에 있어서,
M개의 단위 셀이 적층되어 단위 스택을 구성하고, 상기 단위 스택 N개가 직렬로 연결되어 스택 모듈을 구성하며,
양극 전해액 저장탱크 및 음극 전해액 저장탱크와 상기 스택 모듈은 전해액공급배관과 전해액회수배관으로 연결되고,
상기 전해액공급배관과 상기 전해액회수배관은 각각의 전해액 저장탱크에 연결되는 주배관과, 상기 주배관에서 N개로 분기되어 각 단위스택으로 연결되는 분기배관을 포함하고,
각 단위스택으로 연결되는 분기배관의 길이는 M*(0.25~0.75)m 인 레독스 흐름 전지 시스템.
1. A redox flow cell comprising an electrolyte storage tank and a stack module for receiving an electrolyte solution from an electrolyte storage tank,
M unit cells are stacked to form a unit stack, N units of the unit stacks are connected in series to constitute a stack module,
The positive electrode electrolyte storage tank, the negative electrode electrolyte storage tank and the stack module are connected to the electrolyte solution supply pipe and the electrolyte solution recovery pipe,
Wherein the electrolyte supply pipe and the electrolyte solution return pipe each include a main pipe connected to each of the electrolyte storage tanks and a branch pipe branching into N branches in the main pipe and connected to each unit stack,
The redox flow cell system with the branch piping connected to each unit stack is M * (0.25 ~ 0.75) m.
제 1 항에 있어서,
상기 분기배관의 직경과 분기배관의 개수(N)의 곱은 상기 주배관의 직경의 1.5~2.0배 범위인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the product of the diameter of the branch pipe and the number of branch pipes (N) is in the range of 1.5 to 2.0 times the diameter of the main pipe.
제 1 항에 있어서,
각각의 단위 스택으로 연결되는 전해액공급배관의 길이와 전해액회수배관의 길이의 비율이 일정한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein a ratio of the length of the electrolyte supply pipe connected to each unit stack and the length of the electrolyte recovery pipe is constant.
제 1 항에 있어서,
각각의 단위 스택과 양극 전해액 저장탱크를 연결하는 배관길이의 합과
각각의 단위 스택과 음극 전해액 저장탱크를 연결하는 배관길이의 합이 동일한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
The sum of the pipe lengths connecting each unit stack and the anode electrolyte storage tank
Wherein the sum of the pipe lengths connecting the unit stack and the cathode electrolyte storage tank is the same.
제 1 항에 있어서,
상기 분기배관의 유로 상에 션트 저항체를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
And the shunt resistor is provided on the flow path of the branch pipe.
제 1 항에 있어서,
상기 단위 스택은
적층된 단위 셀을 소그룹 스택으로 분할하는 미드블럭을 구비하며, 상기 분기배관은 상기 미드블럭으로 연결되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
The unit stack
And a midblock for dividing the stacked unit cells into a small group stack, wherein the branch pipe is connected to the midblock.
제 6 항에 있어서,
상기 미드블럭이 복수개 구비되고,
상기 분기배관에서 2차분기되어 상기 미드블럭으로 연결되는 스택연결배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 6,
A plurality of said midblocks,
And a stack connecting pipe branched from the branch pipe and connected to the midblock.
KR1020150186861A 2015-12-24 2015-12-24 Redox flow battery system having reduced shunt loss KR101791319B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150186861A KR101791319B1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 Redox flow battery system having reduced shunt loss

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150186861A KR101791319B1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 Redox flow battery system having reduced shunt loss

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170076514A true KR20170076514A (en) 2017-07-04
KR101791319B1 KR101791319B1 (en) 2017-10-27

Family

ID=59357304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150186861A KR101791319B1 (en) 2015-12-24 2015-12-24 Redox flow battery system having reduced shunt loss

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101791319B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107808972A (en) * 2017-12-01 2018-03-16 大连融科储能装备有限公司 The flow cell pile of public runner built in a kind of new nothing
WO2019107676A1 (en) * 2017-11-29 2019-06-06 스탠다드에너지(주) Redox flow battery
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
KR102161420B1 (en) 2020-01-08 2020-10-05 주식회사 에이치투 Redox flow battery having a function of preventing shunt curent and leakage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5138994B2 (en) 2007-07-05 2013-02-06 住友電気工業株式会社 Operation method of redox flow battery system
KR101353961B1 (en) 2012-11-05 2014-01-23 한국에너지기술연구원 Stack structure of electrochemical flow cell and redox flow battery including the same
KR101402948B1 (en) 2013-02-08 2014-06-03 한국과학기술원 Redox flow battery
WO2014145692A2 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Enervault Corporation Flow batteries with modular arrangements of cells

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10665882B2 (en) 2017-03-02 2020-05-26 Standard Energy Co., Ltd. Redox flow battery
WO2019107676A1 (en) * 2017-11-29 2019-06-06 스탠다드에너지(주) Redox flow battery
CN107808972A (en) * 2017-12-01 2018-03-16 大连融科储能装备有限公司 The flow cell pile of public runner built in a kind of new nothing
KR102161420B1 (en) 2020-01-08 2020-10-05 주식회사 에이치투 Redox flow battery having a function of preventing shunt curent and leakage

Also Published As

Publication number Publication date
KR101791319B1 (en) 2017-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101791319B1 (en) Redox flow battery system having reduced shunt loss
US7199550B2 (en) Method of operating a secondary battery system having first and second tanks for reserving electrolytes
JP5138994B2 (en) Operation method of redox flow battery system
WO2014162326A1 (en) Redox flow battery and method for operating same
US10483564B2 (en) Flow frame for redox flow battery
WO2007040545A2 (en) Vanadium redox battery cell stack
EP3249730A1 (en) Redox-flow battery
CN110620250A (en) Flow battery energy storage device and flow battery energy storage system
US9853454B2 (en) Vanadium redox battery energy storage system
JP2022543252A (en) Redox flow battery array and method of state-of-charge balancing
US10483568B2 (en) Module system of redox flow battery
CN105702994B (en) A kind of flow battery system structure
KR102028678B1 (en) Redox flow battery system for soc balancing among modules
US20150364767A1 (en) Porous electrode assembly, liquid-flow half-cell, and liquid-flow cell stack
US20140272485A1 (en) Flow Batteries with Modular Arrangements of Cells
CN110710041A (en) Multi-point electrolyte flow field embodiments for vanadium redox flow batteries
US20140272512A1 (en) Redox Flow Battery System Configuration For Minimizing Shunt Currents
WO2016117265A1 (en) Redox-flow battery operation method and redox-flow battery
CN110635148A (en) Flow battery
CN115663250A (en) Loop topological structure of flow battery energy storage power station
WO2016117263A1 (en) Redox-flow battery operation method and redox-flow battery
JP2019535105A (en) Redox flow battery
JP7149623B2 (en) redox flow battery
JP6629911B2 (en) Redox flow battery
CN216648374U (en) Flow battery galvanic pile and galvanic pile structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant