KR20170127848A - 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지 - Google Patents

내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지 Download PDF

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KR20170127848A
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Abstract

본 발명은 전해액의 누수를 방지할 수 있도록 레독스 흐름전지의 스택 내에 위치한 플로우 프레임 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지에 관한 것으로, 이온교환막을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 복수개의 전극판과, 상기 전극판이 삽입될 수 있도록 중앙에 개구부를 형성하여 상기 전극판의 측면을 둘러싸며 위치하는 복수개의 플로우 프레임과, 상기 전극판 각각의 외측에 밀착되는 복수개의 바이폴라 플레이트와, 상기 이온교환막과 상기 플로우 프레임 사이에 위치하며 상기 플로우 프레임에 밀착되어 유로 눌림을 방지하고 전해액 누수를 방지하는 복수개의 내부 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지를 제공한다.

Description

내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지{The Redox flow battery including inner cover}
본 발명은 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로 눌림을 방지함과 동시에 전해액의 누수를 방지할 수 있도록 레독스 흐름전지의 스택 내에 위치한 플로우 프레임 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지에 관한 것이다.
최근 들어 화석 에너지 고갈이나 지구 온난화 문제 등으로 인하여 친환경 에너지 산업이 점차 주류 산업이 되어 가고 있다. 특히, 태양광 발전이나 풍력 발전과 같은 재생 에너지를 이용하는 기술이 발전하였는데, 이러한 태양광 또는 풍력에 의한 재생에너지는 자연에너지에 의존하는 것이기 때문에 전력의 변동성이 높아 실제 전력 공급의 안정성을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있다. 그러므로 재생에너지의 변동성에 대응하기 위해서는 생산되는 전력을 저장한 후 필요에 따라 안정적으로 공급함으로써 원활한 전력의 공급 및 발전설비의 효율적인 활용을 꾀할 수 있다. 이때 필수적으로 요구되는 기술이 바로 대용량 전력저장 기술이다.
대용량 전력저장 시스템은 잉여전력의 저장, 부하 평준화, 주파수 조절을 통해 재생에너지의 지속적인 출력 및 에너지 율의 증가를 위해 적용되며, 용량에 따라 분산형, 중간 크기형, 대용량 중앙 집중형 시스템으로 분류될 수 있다.
이러한 대용량 전력저장 시스템에 사용되는 장치 중 하나로 레독스 흐름전지가 있는데, 레독스 흐름전지는 조작이 간단하고, 수명이 길고, 설계가 간편하고, 대기전력의 손실이 낮고, 기동이 빠르고, 유지보수가 쉽고 안전하다는 장점으로 인하여 대용량 전력저장 장치로서 널리 사용되고 있다.
레독스 흐름전지는 복수의 전지 셀이 적층된 스택과, 양극 전해액과 음극 전해액을 저장하는 탱크와, 양극 전해액과 음극 전해액을 스택으로 공급 및 배출시키는 펌프를 포함하여 이루어진다.
레독스 흐름전지 의 구성 중 스택은 충방전이 일어날 때 내부에서 전해액이 순환되고 있으므로 전해액의 누수를 방지하기 위한 기밀 구조를 갖고 있어야 한다. 특히, 스택 내부에는 이온교환막이 위치하고 있는데, 이러한 이온교환막은 고유의 물성에 의한 구조상의 이유로 전해액이 누설될 가능성이 크다. 즉, 이온교환막은 미세 구멍의 구조로 인하여 물을 빨아들이는 흡습성을 갖는데 이러한 흡습 작용으로 인하여 전해액이 불필요한 부분까지 전파되는 문제점이 발생한다.
또한, 이러한 상태로 장기간 스택을 사용하게 되면 누설된 전해액에 의해 주변의 금속재질의 부품들이 산화 및 변형을 일으키고 결국에는 레독스 흐름전지 자체의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하게 된다.
그리고, 위와 같은 기밀 구조를 위하여 플로우 프레임에 형성된 유로를 덮어서 기밀을 유지하는 개스킷을 사용하는데, 스택 내부에는 다수개의 플로우 프레임이 적층되기 때문에 적층 압력으로 인하여 개스킷이 유로를 눌러 막음으로써 전해액의 원활한 흐름을 방해하는 유로 눌림 현상이 일어나는 문제점이 발생한다.
또한, 이러한 유로 눌림 현상은 스택 내의 전극으로 전해액이 유입되는 것을 방해하고, 다수개의 단위 전지 셀마다 존재하는 전해액의 양이 일정하지 않도록 함으로써 레독스 흐름전지 전체의 밸런스를 무너뜨리는 문제점이 있다.
관련 선행기술로는 한국등록특허 10-1498596호(등록일: 2015. 02. 26)가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 레독스 흐름전지의 스택 내에 위치한 플로우 프레임 내부 커버의 상부면에 씰링 개스킷을 위치시켜 스택의 기밀성을 높여 전해액 누수를 차단하고, 누수로 인한 스택의 금속소재 부품의 손상을 방지함으로써 스택의 내구성 및 충방전 성능을 향상시킬 수 있는 레독스 흐름전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지는, 이온교환막을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 복수개의 전극판과, 상기 전극판이 삽입될 수 있도록 중앙에 개구부를 형성하여 상기 전극판의 측면을 둘러싸며 위치하는 복수개의 플로우 프레임과, 상기 전극판 각각의 외측에 밀착되는 복수개의 바이폴라 플레이트와, 상기 이온교환막과 상기 플로우 프레임 사이에 위치하며 상기 플로우 프레임에 밀착되어 유로 눌림을 방지하고 전해액 누수를 방지하는 복수개의 내부 커버를 포함한다.
구체적으로, 상기 내부 커버의 일면에 밀착 배치되어 상기 개구부를 둘러싸며 띠 형상의 돌출부를 형성할 수 있는 띠 개스킷을 더 포함하며, 상기 띠 개스킷의 돌출부는 상기 이온교환막에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 내부 커버는, 상기 이온교환막과 밀착되는 일면에는 띠 개스킷이 삽입 고정될 수 있도록 띠 개스킷 장착홈이 상기 개구부를 둘러싸며 형성되도록 하되, 상기 띠 개스킷 장착홈이 형성되는 위치는 반대편에 밀착되는 유로 기둥의 위치와 일치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 플로우 프레임은, 일면에 전해액 공급 및 배출을 위한 복수개의 유로를 형성하되, 상기 복수개의 유로의 종단부는 관통 형성된 복수개의 유입유로통공 및 배출유로통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 플로우 프레임은, 상기 유입유로통공 및 배출유로통로와 일정간격 이격된 위치에 전해액 순환을 위해 관통 형성된 전해액유입통공 및 전해액배출통공을 포함하며, 상기 전해액유입통공 및 전해액배출통공은 상기 유로가 형성된 반대편 일면에 형성된 전해액유입홈 및 전해액배출홈을 통해 상기 유입유로통공 및 배출유로통로와 연결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 플로우 프레임은, 상기 유로가 상기 개구부와 맞닿는 위치에는 일정간격 이격되며 형성된 다수개의 유로 기둥을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지는, 레독스 흐름전지의 스택 내에 위치한 내부 커버의 구조를 개선함으로써 이온교환막을 통해 발생하는 전해액의 누수를 방지함과 동시에 내부 커버에 의해 유로가 눌려 폐색되는 유로 눌림을 방지할 수 있는 효과가 있다. 결과적으로 레독스 흐름전지의 스택 내부 부재들이 전해액의 누수로 인해 산화 및 손상되는 것을 방지함으로써 스택의 내구성과 충방전 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 내부 커버의 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 내부 커버와 띠 개스킷의 조립도이다.
도 5는 도 1에 도시된 스택 중 띠 개스킷이 적층된 부분을 상세히 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지의 단면도로서, 본 발명의 일실시예인 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지(100)는, 이온교환막(170)을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 복수개의 전극판(140)과, 상기 전극판(140)이 삽입될 수 있도록 중앙에 개구부(155)를 형성하여 상기 전극판(140)의 측면을 둘러싸며 위치하는 복수개의 플로우 프레임(150)과, 상기 전극판(140) 각각의 외측에 밀착되는 복수개의 바이폴라 플레이트(130)와, 상기 바이폴라 플레이트(130) 각각의 외측에 밀착되는 한 쌍의 집전판(120)과, 상기 이온교환막(170)과 상기 플로우 프레임(150) 사이에 위치하며 상기 플로우 프레임에 밀착되어 전해액 누수를 방지하는 복수개의 내부 커버(160)를 포함한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 레독스 흐름전지는 활물질로 이용되는 레독스쌍으로서 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 레독스 흐름전지일 수 있으나, 그 외에도 다양한 종류의 활물질이 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 레독스 흐름전지는 하나의 단위 전지 셀을 예시한 것으로 하나의 스택을 구성하는 단위 전지 셀의 개수는 얼마든지 증감이 가능하다.
도 1을 참조한 바와 같이, 도면의 왼쪽 끝 부분에는 엔드 플레이트(110)가 위치하고 엔드 플레이트(110)에는 집전판(120)이 위치한다. 그리고, 오른쪽으로 가면서 바이폴라 플레이트(130), 전극판(140), 이온교환막(170), 전극판(140), 바이폴라 플레이트(130)로 구성된 단위 전지 셀이 반복되며 도면의 오른쪽 끝 부분에는 엔드 플레이트(110)가 위치하며 레독스 흐름전지의 스택 구성이 마무리 된다.
이러한 구성에서 양단부에 위치한 엔드 플레이트(110)에는 하부와 상부에 각각 전해액 유입구(111)와 전해액 배출구(112)가 관통되어 형성된다(도면 미도시). 일단의 하부에 위치한 전해액 유입구(111)를 통해 양극전해액을 주입하면 플로우 프레임(150)에 형성된 유로를 따라 이동한 다음 양극용 전극판(140)을 통과한 후 타단의 상부에 위치한 전해액 배출구(112)로 배출되도록 하며, 같은 방식으로 타단의 하부에 위치한 전해액 유입구(111)를 통해 음극전해액을 주입하면 플로우 프레임(150)에 형성된 유로를 따라 이동한 다음 음극용 전극판(140)을 통과한 후일단의 상부에 위치한 전해액 배출구(112)로 배출되도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 내부 커버를 포함한 레독스 흐름전지는 도면에 도시하지는 않았으나, 양극전해액 및 음극전해액을 저장하는 탱크와, 상기 전해액을 순환시키기 위한 펌프를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전해액 역시 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 구성들은 당업자라면 용이하게 구현할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
엔드 플레이트(110)는 절연체를 사용하여 형성될 수 있는데, 그 예로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌 또는 염화비닐 등의 고분자를 사용하여 형성될 수 있다.
집전판(120)은, 전자가 움직이는 통로로서 충전 시 외부로부터 전자를 받아들이거나 방전 시 외부로 전자를 내어주는 역할을 하는데, 그 재질에 있어서는 구리 또는 황동과 같이 당 분야에서 통상적으로 사용할 수 있는 재질을 사용할 수 있는데, 위의 재료에 한정되지 않음은 물론이다.
집전판(120)은 본 발명의 일실시예에서, 스택의 양단부의 엔드 플레이트(110)에 일면이 밀착되어 배치되고 반대편 일면은 상기 바이폴라 플레이트(130) 각각의 외측에 밀착되어 배치되므로 한 쌍의 집전판(120)이 필요하게 된다. 이때 각각의 집전판(120)은 서로 극성을 달리한다.
이온교환막(170)은, 양극 전해액과 음극 전해액의 혼합을 방지하고 이온 전도체 역할을 하는 이온 교환막으로서, 불소계 이온 교환막으로 형성될 수 있다. 즉, 충전 또는 방전 시 선택적으로 이온만을 이동시키는 역할을 한다.
이온교환막(170)은 후술할 두 개의 전극판(140) 사이에 위치하는데, 그 재질에 있어서는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로 이루어지되 특별히 한정되지 않음은 물론이다.
이러한 이온교환막(170)은 구조적 특성으로 인하여 미세 구멍으로 수증기를 빨아들이는 흡습성일 갖으며 이러한 흡습 작용으로 인하여 전해액이 불필요한 부분까지 전파되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 방비하고자 내부 커버(160)를 밀착하도록 하는데 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
전극판(140)은, 이온교환막(170)을 사이에 두고 양쪽에 위치하는데, 다공성 탄소재료와 같이 거의 변화하지 않는 도전성 물질인 카본펠트, 카본크로스와 같은 재료가 사용될 수 있는데, 위와 같이 당 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 물질이 사용될 수 있으며 예를 든 위의 물질로 한정되지 않음은 물론이다.
전극판(140)은 양극 및 음극 전해액에 담겨져 전해액의 산화환원을 위한 활성 사이트를 제공하는 것으로, 이를 위해서 이온교환막(170)의 일측에 위치한 전극판(140)은 양극용으로 사용되고 타측에 위치한 전극판(140)은 음극용으로 사용되므로 하나의 단위 전지 셀에서는 한쌍의 전극판(140)이 필요하며, 전극판(140)이 삽입되고 맞닿는 플로우 프레임(150) 종단면에는 양극전해액 또는 음극전해액이 이동하기 위한 통로인 유로(153a)가 형성된다.
플로우 프레임(150)은, 전극판(140)이 삽입될 수 있도록 중앙에 개구부(155)를 형성하여 상기 전극판(140)의 측면을 둘러싸며 위치하는데, 이러한 개구부(155)의 종단면에는 상술한 바와 같이 플로우 프레임(150)에 형성된 유로(153a)가 연결되어서 삽입된 전극판(140)에 전해액이 흐를 수 있도록 한다.
플로우 프레임(150)은, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.
바이폴라 플레이트(130)는, 전극판(140) 각각의 외측에 밀착되어 위치하는데, 그 재질에 있어서는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 도전성 플레이트를 사용할 수 있다. 그 예로서 바이폴라 플레이트(130)는 도전성 그라파이트 플레이트를 사용할 수 있는데, 그라파이트 플레이트는 페놀 수지에 함침된 그라파이트 플레이트가 사용될 수 있다.
바이폴라 플레이트(130)는 하나의 단위 전지 셀을 기준으로 보아서 한 쌍의 전극판(140) 각각의 외측에 위치하므로 두 개의 바이폴라 플레이트(130)가 필요하다. 이러한 바이폴라 플레이트(130)는 양극 전극과 음극 전극이 일체화 되어 제작된 것으로 하나의 단위 전지 셀의 면이 양극 전극으로 기능한다면 또 다른 하나의 단위 전지 셀의 면은 음극 전극으로 기능하여서 서로 마주보도록 한다.
내부 커버(160)는, 일면은 이온교환막(170)에 밀착되도록 배치되며 또 다른 일면은 플로우 프레임(150)에 밀착되도록 배치되는데, 즉 이온교환막(170)과 플로우 프레임(150) 사이에 위치하며 플로우 프레임(150)과 유사한 외형 크기 및 모양을 가진다. 즉, 본 발명의 일실시예에서 내부 커버(160)는 플로우 프레임(150)보다 약간 작은 외형 크기를 갖으며 중앙 부분에는 플로우 프레임(150)의 개구부(155)와 같은 동일한 위치 및 크기로 개구부(163)를 갖는다. 이와 같이 내부 커버(160)는 일면은 플로우 프레임(150)에 밀착되어 플로우 프레임(150)에 형성된 유로(153a)를 덮음으로써 유로(153a)에 흐르는 전해액의 누수를 방지할 수 있도록 한다.
내부 커버(160)는, 그 재질에 있어서 황산 수용액을 기초로 하는 전해액에 대해 내구성이 뛰어나도록 불소계 고무로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 것으로, 플로우 프레임(150)은 일면에 전해액 공급 및 배출을 위한 복수개의 유로(153a)를 형성하되, 상기 복수개의 유로(153a)의 종단부는 관통 형성된 복수개의 유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
먼저, 플로우 프레임(150)은, 상술한 바와 같이 중앙 부분에 전극판(140)이 삽입될 수 있도록 전극판(140)의 크기 및 모양에 일치하는 개구부(155)를 형성하고 있다. 또한, 전극판(140)이 삽입될 때 전극판(140)이 개구부(155)를 빠져나가지 못하도록 걸림턱인 단턱(154)을 일면에 형성한다.
플로우 프레임(150)은 이와 같이 전극판(140)을 중앙의 개구부(155)에 삽입하여 전체적으로 보면 전극판(140) 가장자리를 둘러싸는 형태를 지니게 된다.
유로(153a)는, 플로우 프레임(150)의 일면에 형성되는데, 플로우 프레임(150)의 외측 가장자리에서부터 전해액이 흘러들어오면 전해액을 중앙의 개구부(155)에 삽입된 전극판(140)에 흘려주기 위해 전극판(140)과 맞닿는 개구부(155) 측의 단면에 유로(153a)가 다수개로 분기될 수 있도록 한다.
유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)은, 플로우 프레임(150) 외측 가장자리의 유로(153a) 종단부에 위치한 통공으로서 하나 이상의 통공으로 이루어질 수 있다. 유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)을 통해 전해액이 유로(153a)로 흘러들어가거나 전극판(140)을 통과한 전해액이 흘러나가도록 할 수 있다.
플로우 프레임(150)은, 유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)과 일정간격 이격된 위치에 전해액 순환을 위해 관통 형성된 전해액유입통공(151a) 및 전해액배출통공(152a)을 포함하며, 상기 전해액유입통공(151a) 및 전해액배출통공(152a)은 상기 유로(153a)가 형성된 반대편 일면에 형성된 전해액유입홈(151b) 및 전해액배출홈(152b)을 통해 상기 유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)과 연결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
다시 말하면, 플로우 프레임(150)의 일면에는 유로(153a)가 형성되고 반대편 또다른 일면에는 전해액유입홈(151b) 및 전해액배출홈(152b)이 형성되어 있다. 그리고, 플로우 프레임(150)을 관통하는 통공으로는 전해액유입통공(151a) 및 전해액배출통공(152a)과, 유입유로통공(151c) 및 배출유로통공(152c)이 형성되어 있다.
전해액이 전해액유입통공(151a)으로 유입되면 전해액유입홈(151b)을 통해 이웃한 유입유로통공(151c)으로 흘러들어가게 되고, 이어서 유입유로통공(151c)을 통해 플로우 프레임(150)의 반대편의 유로(153a)로 흘러들어간다. 전해액이 유입유로통공(151c)과 연결된 유로(153a)를 통과하면 플로우 프레임(150) 중앙에 삽입된 전극판(140)으로 흘러들어 가고, 전극판(140)을 빠져 나온 전해액은 배출유로통공(152c)과 연결된 유로(153a)를 통과해 배출유로통공(152c)를 관통하면 플로우 프레임(150)의 반대편으로 빠져 나가게 된다. 플로우 프레임(150)의 반대편으로 빠져 나온 전해액은 전해액배출홈(152b)을 통해 전해액배출통공(152a)으로 흘러들어가게 된다. 이와 같은 과정을 통해 하나의 단위전지 셀 중에서 하나의 전극판(140)에 흐르는 전해액의 순환이 일단락된다.
플로우 프레임(150)은, 전해액이 유입유로통공(151c)과 연결된 유로(153a)를 통과하여 플로우 프레임(150) 중앙에 삽입된 전극판(140)으로 흘러들어 갈 때, 유로(153a)가 개구부(155)와 맞닿는 종단 부분 위치에 다수개의 유로 기둥(153b)을 일렬로 일정간격 이격되게 형성함으로써 플로우 프레임(150)을 덮는 내부 커버(160)로 인하여 유로(153a)가 폐색되는 것을 방지한다.
도 3은 도 1에 도시된 내부 커버의 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 내부 커버와 띠 개스킷의 조립도이다.
내부 커버(160)는, 상술한 바와 같이 일면은 플로우 프레임(150)에 형성된 유로(153a)를 덮을 수 있도록 플로우 프레임(150)과 밀착되고 또 다른 일면은 이온교환막(170)과 밀착된다. 이 때, 이온교환막(170)은 가장자리로는 내부 커버(160)와 밀착되지만 중앙의 개구부(155, 163) 부분은 전극판(140)과 밀착되는데, 이온교환막(170)의 가장자리로 전극판(140)과 이온교환막(170)에 흐르는 전해액이 이온교환막(170)의 흡습 작용으로 빠져 나갈 우려가 있다. 때문에 내부 커버(160)의 개구부(163) 주위를 둘러싸는 띠 형상의 띠 개스킷(161)을 내부 커버(160)와 이온교환막(170) 사이에 위치시켜 전해액의 누설을 방지할 수 있다.
띠 개스킷(161)은 폭이 좁고 일정한 두께를 갖는 띠 모양의 형상을 갖고 그 재질에 있어서는 내부 커버(160)와 마찬가지로 황산 수용액을 기초로 하는 전해액에 대한 내구성이 뛰어난 불소계 고무로 이루어 질 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 스택 중 띠 개스킷이 적층된 부분을 상세히 나타낸 단면도으로서, 띠 개스킷(161)은 내부 커버(160)의 일면에 밀착 배치되고 또 다른 일면은 돌출되어서 이온교환막(170)에 밀착되도록 한다. 이와 같이 돌출된 띠 개스킷(160)은 이온교환막(170)이 전극판(140)과 밀착되는 부위를 감싸며 위치하여 그 부분의 이온교환막(170)을 누르게 된다. 때문에 전해액이 개구부(163)에 위치한 이온교환막(170)에서 개구부(163) 외측으로 빠져나가는 것을 차단할 수 있게 된다.
또한, 띠 개스킷(161)을 고정하기 위하여 내부 커버(160)는 띠 개스킷 장착홈(162)이 형성된다. 즉, 내부 커버(160)가 이온교환막(170)과 밀착되는 일면에는 띠 개스킷(161)이 삽입 고정될 수 있도록 개구부(155, 163)를 둘러싸며 띠 개스킷 장착홈(162)이 형성된다.
도 5의 (a)는 위와 같이 구성된 적층 부위를 정면에서 바라본 단면도이다. 도 5의 (a)를 참조하여, 띠 개스킷(161)의 적층 상태를 상세히 살펴보면, 가장 상부에는 이온교환막(170)이 위치하고, 그 아래로는 띠 개스킷(161)이 위치하며, 그 아래로는 내부 커버(160)가 위치하고, 그 아래로는 플로우 프레임(150)의 유로(153a) 및 유로 기둥(153b)이 위치하게 된다.
도 5의 (b)는 위와 같이 구성된 적층 부위를 측면에서 바라본 단면도이다. 도 5의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서는 띠 개스킷(161)의 하부, 즉 띠 개스킷 장착홈(162)이 형성된 바로 아래에는 유로 기둥(153b)이 위치하여 띠 개스킷(161)의 위치와 반대편에 밀착되는 유로 기둥(153b)의 위치가 서로 일치되도록 하였다.
위와 같이 띠 개스킷(161)의 위치와 반대편에 밀착되는 유로 기둥(153b)의 위치를 서로 일치시킴으로써 띠 개스킷(161)이 상부에 위치한 이온교환막(170)에 의해 눌려지더라도 하부에 위치한 유로 기둥(153b) 사이의 유로(153a)가 폐색되지 않도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지는, 레독스 흐름전지의 스택 내에 위치한 내부 커버의 구조를 개선함으로써 이온교환막을 통해 발생하는 전해액의 누수를 방지함과 동시에 내부 커버에 의해 유로가 눌려 폐색되는 유로 눌림을 방지할 수 있는 효과가 있다. 결과적으로 레독스 흐름전지의 스택 내부 부재들이 전해액의 누수로 인해 산화 및 손상되는 것을 방지함으로써 스택의 내구성과 충방전 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 레독스 흐름전지 110: 엔드 플레이트
120: 집전판 130: 바이폴라 플레이트
140: 전극판 150: 플로우 프레임
160: 내부 커버 161: 띠 개스킷
170: 이온교환막

Claims (6)

  1. 이온교환막을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 복수개의 전극판;
    상기 전극판이 삽입될 수 있도록 중앙에 개구부를 형성하여 상기 전극판의 측면을 둘러싸며 위치하는 복수개의 플로우 프레임;
    상기 전극판 각각의 외측에 밀착되는 복수개의 바이폴라 플레이트;
    상기 이온교환막과 상기 플로우 프레임 사이에 위치하며 상기 플로우 프레임에 밀착되어 유로 눌림을 방지하고 전해액 누수를 방지하는 복수개의 내부 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 커버의 일면에 밀착 배치되어 상기 개구부를 둘러싸며 띠 형상의 돌출부를 형성할 수 있는 띠 개스킷;을 더 포함하며,
    상기 띠 개스킷의 돌출부는 상기 이온교환막에 밀착되는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 커버는,
    상기 이온교환막과 밀착되는 일면에는 띠 개스킷이 삽입 고정될 수 있도록 띠 개스킷 장착홈이 상기 개구부를 둘러싸며 형성되도록 하되,
    상기 띠 개스킷 장착홈이 형성되는 위치는 반대편에 밀착되는 유로 기둥의 위치와 일치되도록 하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플로우 프레임은,
    일면에 전해액 공급 및 배출을 위한 복수개의 유로를 형성하되, 상기 복수개의 유로의 종단부는 관통 형성된 복수개의 유입유로통공 및 배출유로통공이 위치하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 플로우 프레임은,
    상기 유입유로통공 및 배출유로통공과 일정간격 이격된 위치에 전해액 순환을 위해 관통 형성된 전해액유입통공 및 전해액배출통공을 포함하며,
    상기 전해액유입통공 및 전해액배출통공은 상기 유로가 형성된 반대편 일면에 형성된 전해액유입홈 및 전해액배출홈을 통해 상기 유입유로통공 및 배출유로통공과 연결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 플로우 프레임은,
    상기 유로가 상기 개구부와 맞닿는 위치에는 일정간격 이격되며 형성된 다수개의 유로 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 커버를 포함하는 레독스 흐름전지.
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