KR20180024878A - Redox flow battery - Google Patents

Redox flow battery Download PDF

Info

Publication number
KR20180024878A
KR20180024878A KR1020160111866A KR20160111866A KR20180024878A KR 20180024878 A KR20180024878 A KR 20180024878A KR 1020160111866 A KR1020160111866 A KR 1020160111866A KR 20160111866 A KR20160111866 A KR 20160111866A KR 20180024878 A KR20180024878 A KR 20180024878A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
gas
line
cathode
stack
Prior art date
Application number
KR1020160111866A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101909731B1 (en
Inventor
김동주
김대식
한동화
정현진
곽은식
하달용
장현석
박세호
최원석
김태언
정진교
서동균
Original Assignee
롯데케미칼 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 롯데케미칼 주식회사 filed Critical 롯데케미칼 주식회사
Priority to KR1020160111866A priority Critical patent/KR101909731B1/en
Publication of KR20180024878A publication Critical patent/KR20180024878A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101909731B1 publication Critical patent/KR101909731B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y02E60/528—

Abstract

Provided is a redox flow battery capable of improving efficiency by preventing generation of shunt current in an electrolyte line. The redox flow battery according to an embodiment of the present invention comprises: a stack; an electrolyte tank; first electrolyte lines (La1, Lc1); second electrolyte lines (La2, Lc2); a gas injecting device; and a gas discharging device. The stack generates current. The electrolyte tank supplies an electrolyte to the stack and stores the electrolyte discharged from the stack. The first electrolyte lines (La1, Lc1) connect the electrolyte tank and the stack and apply the electrolyte to the stack by driving an electrolyte pump. The second electrolyte lines (La2, Lc2) connect the electrolyte tank and the stack and discharge the electrolyte from the stack. The gas injecting device is installed in at least one of the first electrolyte lines and the second electrolyte lines; applies gas to the same; and forms a gas insulating film in the one electrolyte line. The gas discharging device is separated from the gas injecting device at a predetermined distance (L) in the one electrolyte line and discharges the gas for forming the gas insulating film.

Description

레독스 흐름 전지 {REDOX FLOW BATTERY}Redox Flow Battery {REDOX FLOW BATTERY}

본 발명은 전해액 라인에 형성될 수 있는 션트 커런트(shunt current)를 차단하는 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow cell that blocks shunt currents that may be formed in an electrolyte solution line.

알려진 바에 따르면, 레독스 흐름 전지는 흐름 전지의 일종으로써 전해액과 전극 사이에서 일어나는 산화 환원 반응으로 전기를 생산한다. 예를 들면, 레독스 흐름 전지는 바이폴라 전극판(bipolar electrode)과 멤브레인(membrane)을 반복적으로 적층하고, 적층된 최외곽의 양측에 집전판과 앤드 캡을 차례로 적층하여 형성되어 전해액이 공급되어 산화 환원 반응이 일어나는 스택, 스택에 전해액을 공급하는 펌프와 라인, 및 스택에서 내부 반응 후, 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크를 포함한다.As known, redox flow cells are a type of flow cell that produces electricity by redox reaction between an electrolyte and an electrode. For example, a redox flow cell is formed by repeatedly depositing a bipolar electrode and a membrane, stacking a current collecting plate and an end cap on both sides of the outermost layer stacked in order, A pump and a line for supplying an electrolyte to the stack, and an electrolyte tank for storing an electrolyte to be discharged after an internal reaction in the stack.

레독스 흐름 전지에서, 전해액 탱크는 아연을 포함하는 애노드 전해액(anolyte)을 수용하는 애노드 전해액 탱크, 브로민을 포함하는 캐소드 전해액(catholyte)을 수용하는 캐소드 전해액 탱크, 및 캐소드 전해액의 2상(phase)을 수용하는 2상 전해액 탱크를 포함한다. 애노드 전해액 탱크와 캐소드 전해액 탱크는 제1오버 플로우 관으로 연결되어 부족한 전해액을 서로 공급한다.In the redox flow cell, the electrolyte tank contains an anode electrolyte tank containing an anode containing zinc, a cathode electrolyte tank containing a cathode electrolyte containing bromine, and a cathode tank containing two phases of the cathode electrolyte Phase electrolyte tank. The anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank are connected by a first overflow pipe to supply the deficient electrolyte solution to each other.

2상 전해액 탱크는 스택으로부터 유출되는 캐소드 전해액을 비중 차에 따라 분리하여, 상부에 수성 브로민(aqueous Br)과 하부에 중혼합 브로민(heavy complexing Br, QBr)을 수용한다. 캐소드 전해액 탱크와 2상 전해액 탱크는 제2오버 플로우 관으로 연결되어 상부 수성 브로민을 2상 전해액 탱크에서 캐소드 전해액 탱크로 공급한다. 충전시 2상 전해액 탱크에는 중혼합 브로민의 양이 증가하고, 방전시 중혼합 브로민의 양이 감소된다. 저장된 중혼합 브로민은 방전시에만 사용된다.The two-phase electrolyte tank separates the cathode electrolyte discharged from the stack according to the specific gravity difference, and houses aqueous bromine and heavy complexing Br (QBr) at the upper part and the lower part respectively. The cathode electrolyte tank and the two-phase electrolyte tank are connected by a second overflow pipe to supply the upper aqueous bromine from the two-phase electrolyte tank to the cathode electrolyte tank. During charging, the amount of middle-aged bromine increases in the two-phase electrolyte tank, and the amount of middle-born bromine decreases during discharge. The stored middle-born sibromin is used only for discharging.

한편, 전해액 탱크와 스택 및 이웃하는 스택들은 애노드 전해액 라인과 캐소드 전해액 라인으로 연결된다. 전해액을 이동시키는 전해액 라인에는 션트 커런트(shunt current)가 발생될 수 있다. 션트 커런트는 레독스 흐름 전지의 효율을 저하시킬 수 있다.On the other hand, the electrolyte tank and the stack and neighboring stacks are connected to the anode electrolyte line and the cathode electrolyte line. A shunt current may be generated in the electrolytic solution line for moving the electrolytic solution. Shunt currents can degrade the efficiency of redox flow cells.

본 발명의 일 측면은 전해액 라인에서 션트 커런트의 발생을 방지하여 효율을 향상시키는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a redox flow cell that prevents the occurrence of shunt current in the electrolyte solution line to improve efficiency.

본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 전류를 생성하는 스택, 상기 스택에 전해액을 공급하고 상기 스택에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크, 상기 전해액 탱크와 상기 스택을 연결하여 전해액 펌프의 구동으로 상기 전해액을 상기 스택에 유입하는 제1전해액 라인, 상기 전해액 탱크와 상기 스택을 연결하여 상기 전해액을 상기 스택으부터 유출하는 제2전해액 라인, 상기 제1전해액 라인 및 상기 제2전해액 라인 중 적어도 하나의 전해액 라인에 설치되어 기체를 주입하여 상기 하나의 전해액 라인 내에 기체 절연막을 형성하는 기체 주입기, 및 상기 하나의 전해액 라인에서 상기 기체 주입기와 설정된 거리로 이격 설치되어 상기 기체 절연막을 형성했던 기체를 배출하는 기체 배출기를 포함한다.The redox flow cell according to an embodiment of the present invention includes a stack for generating a current, an electrolyte tank for supplying an electrolyte to the stack and storing an electrolyte discharged from the stack, an electrolyte tank connected to the electrolyte tank, A first electrolyte line connecting the electrolyte tank and the stack to discharge the electrolyte from the stack, a first electrolyte line connecting the electrolyte tank and the second electrolyte line, A gas injector installed in at least one electrolyte solution line for injecting a gas to form a gas insulator film in the one electrolyte solution line and a gas injector provided at a predetermined distance from the gas injector in the one electrolyte solution line to form the gas insulator film And a gas discharger for discharging the gas.

상기 기체 주입기는 상기 거리(L) 범위 내에서 상기 기체 절연막을 형성하는 형성 거리(L1)를 전해액이 이동하는 속도(v)로 나누는 시간(t=L1/v)으로 기체를 주입하는 기체 인젝터로 형성될 수 있다.The gas injector is a gas injector injecting a gas at a time (t = L1 / v) divided by a velocity (v) at which the electrolyte moves, within a range (L) .

상기 기체 배출기는 상기 하나의 전해액 라인에 구비되는 기체 수집통, 및 상기 기체 수집통에 수집된 상기 기체 절연막의 기체를 배출하는 밸브를 포함할 수 있다.The gas discharger may include a gas collecting tube provided in the one electrolyte solution line and a valve for discharging the gas of the gas insulating film collected in the gas collecting tube.

상기 제1전해액 라인은 상기 전해액 중 애노드 전해액과 캐소드 전해액을 각각 상기 스택에 유입하는 제1애노드 전해액 라인과 제1캐소드 전해액 라인을 포함하며, 상기 기체 주입기 및 상기 기체 배출기는 상기 제1애노드 전해액 라인과 상기 제1캐소드 전해액 라인 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.Wherein the first electrolyte solution line includes a first anode electrolyte line and a first cathode electrolyte line for introducing the anode electrolyte and the cathode electrolyte in the electrolyte solution into the stack respectively and the gas injector and the gas outlet are connected to the first anode electrolyte line And at least one of the first cathode electrolyte lines.

상기 제2전해액 라인은 상기 전해액 중 애노드 전해액과 캐소드 전해액을 각각 상기 스택으로부터 유출하는 제2애노드 전해액 라인과 제2캐소드 전해액 라인을 포함하며, 상기 기체 주입기 및 상기 기체 배출기는 상기 제2애노드 전해액 라인과 제2캐소드 전해액 라인 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.Wherein the second electrolyte line comprises a second anode electrolyte line and a second cathode electrolyte line that respectively drain the anode electrolyte and cathode electrolyte in the electrolyte from the stack and the gas injector and the gas emitter are connected to the second anode electrolyte line And a second cathode electrolyte line.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는 전해액 라인에 거리로 이격되어 기체 주입기와 기체 배출기를 설치하여, 전해액 라인 내에 기체를 공급하고 배출하면서 전해액 라인 내에 기체 절연막을 형성하므로 스택들 사이 및 스택과 전해액 탱크 사이의 전해액 라인에서 션트 커런트의 발생을 방지할 수 있다. 즉 레독스 흐름 전지의 효율이 향상될 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, a gas injector and a gas discharger are provided at a distance from an electrolyte solution line, and a gas is supplied into and discharged from the electrolyte solution line to form a gas insulator film in the electrolyte solution line. It is possible to prevent the occurrence of shunt current in the electrolyte solution line between the electrodes. That is, the efficiency of the redox flow cell can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 스택의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1에서 스택과 전해액 라인의 연결 관계를 도시한 개략도이다.
도 6은 도 5의 전해액 라인에서 기체 절연막을 형성하여 션트 커런트를 차단하는 작동 상태를 도시한 상태도이다.1 is a perspective view of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the stack of Figure 1;
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in Fig.
4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig.
5 is a schematic view showing the connection relationship between the stack and the electrolyte solution line in FIG.
6 is a state diagram showing an operation state in which a shunt current is cut off by forming a gas-insulator film in the electrolyte solution line of FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 레독스 흐름 전지는 전류를 발생시키는 스택 (100), 및 스택(100)에 전해액을 공급하고 스택(100)에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크(200)를 포함한다.1 is a perspective view of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a redox flow cell according to an embodiment includes a stack 100 for generating an electric current, and an electrolyte tank 200 for supplying an electrolyte to the stack 100 and storing an electrolyte discharged from the stack 100 .

일례로써, 스택(100)은 2개의 제1, 제2스택들(110, 120)을 서로의 측면에 배치하여 전기적으로 연결하여 형성된다. 제1, 제2스택들(110, 120)은 전해액의 순환으로 전류를 발생시키도록 구성된다.As an example, the stack 100 is formed by electrically connecting two first and second stacks 110 and 120 disposed on the sides of each other. The first and second stacks 110 and 120 are configured to generate a current in the circulation of the electrolyte.

예를 들면, 전해액 탱크(200)는 아연을 포함하는 애노드 전해액을 수용하는 애노드 전해액 탱크(210), 브로민을 포함하는 캐소드 전해액을 수용하는 캐소드 전해액 탱크(220), 및 캐소드 전해액의 2상을 수용하는 2상 전해액 탱크(230)를 포함한다.For example, the electrolyte tank 200 includes an anode electrolyte tank 210 containing an anode electrolyte containing zinc, a cathode electrolyte tank 220 containing a cathode electrolyte containing bromine, And a two-phase electrolyte tank 230 for accommodating the two-phase electrolyte.

또한, 일 실시예의 레독스 흐름 전지는 전해액 탱크(200)와 제1, 제2스택들(110, 120)을 연결하여, 전해액 펌프(Pa, Pc)의 구동으로 제1, 제2스택(110, 120)에 전해액을 유입하는 제1전해액 라인(La1 Lc1), 전해액 탱크(200)와 제1, 제2스택(110, 120)을 연결하여 전해액을 제1, 제2스택(110, 120)로부터 유출하는 제2전해액 라인(La2, Lc2)을 포함한다.The redox flow cell of the embodiment connects the electrolyte tank 200 and the first and second stacks 110 and 120 to the first and second stacks 110 and 120 by driving the electrolyte pumps Pa and Pc. The first and second stacks 110 and 120 are connected to the first and second stacks 110 and 120. The first and second stacks 110 and 120 are connected to each other through a first electrolyte line La1 Lc1, And second electrolyte lines La2 and Lc2 that flow out from the first and second electrolyte lines La2 and Lc2.

도 2는 도 1의 스택의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 애노드 전해액 탱크(210)는 애노드 전해액을 저장하여 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 애노드 전해액을 공급하고, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이를 경유하여 유출되는 애노드 전해액을 수용한다.Fig. 2 is an exploded perspective view of the stack of Fig. 1, and Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of Fig. 1 to 3, the anode electrolyte tank 210 stores an anode electrolyte to supply an anode electrolyte between the membrane 10 and the anode electrode 32 of the first and second stacks 110 and 120 , And an anode electrolytic solution flowing out between the membrane 10 and the anode electrode 32 is received.

캐소드 전해액 탱크(220)는 캐소드 전해액을 저장하여 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 캐소드 전해액을 공급하고, 애노드 전해액 탱크(210)에 제1오버 플로우 관(201)으로 연결된다. 제1오버 플로우 관(201)은 애노드, 캐소드 전해액 탱크(210, 220)의 전해액을 서로 교환할 수 있게 한다.The cathode electrolytic solution tank 220 stores the cathode electrolytic solution to supply the cathode electrolytic solution between the membrane 10 and the cathode electrode 31 of the first and second stacks 110 and 120 and supplies the cathode electrolytic solution to the anode electrolytic solution tank 210 1 overflow pipe (201). The first overflow pipe 201 allows the electrolytic solution of the anode and cathode electrolyte tanks 210 and 220 to be exchanged with each other.

2상 전해액 탱크(230)는 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이를 경유하여 유출되는 캐소드 전해액(수성 브로민과 중혼합 브로민의 2상(phase)을 포함하는 전해액)을 수용하며, 캐소드 전해액 탱크(220)에 제2오버 플로우 관(202)으로 연결된다. 또한 2상 전해액 탱크(230)의 하부와 캐소드 전해액 탱크(220)의 하부는 연통관(203)으로 연결된다.The two-phase electrolytic solution tank 230 is connected to the cathode electrolytic solution (aqueous two-phase solution of aqueous bromine and dibasic bromine) flowing out between the membrane 10 and the cathode electrode 31 of the first and second stacks 110 and 120 phase), and is connected to the cathode electrolyte tank 220 by a second overflow pipe 202. The second overflow pipe 202 is connected to the cathode electrolyte tank 220 via a second overflow pipe 202. The lower portion of the two-phase electrolyte tank 230 and the lower portion of the cathode electrolyte tank 220 are connected to each other through a communication pipe 203.

2상 전해액 탱크(230)는 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서 유출되는 캐소드 전해액을 비중에 따라 2상으로 분리하여, 즉 하측에 중혼합 브로민을 수용하고, 상측에 수성 브로민을 수용한다. 수성 브로민은 제2오버 플로우 관(202)을 통하여 캐소드 전해액 탱크(220)로 공급된다.The two-phase electrolytic solution tank 230 separates the cathode electrolytic solution flowing out between the membrane 10 and the cathode electrode 31 into two phases according to the specific gravity, that is, it houses the middle-stranded bromine in the lower side, Lt; / RTI > The aqueous bromine is supplied to the cathode electrolyte tank 220 through the second overflow pipe 202.

즉 제2오버 플로우 관(202)은 상측 수성 브로민을 캐소드 전해액 탱크(220)로 공급한다. 방전시, 하측 중혼합 브로민은 연통관(203)을 통하여 캐소드 전해액 탱크(220)의 캐소드 전해액을 대신하여 또는 같이 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이로 공급될 수 있다.That is, the second overflow pipe 202 supplies the upper aqueous bromine to the cathode electrolyte tank 220. At the time of discharge, the lower half-mediated dibromin may be supplied through the communicating tube 203 instead of or in lieu of the cathode electrolyte of the cathode electrolyte tank 220, between the membrane 10 and the cathode electrode 31.

이를 위하여, 제1전해액 라인(La1, Lc1)은 애노드 전해액 탱크(210)를 제1, 제2스택(110, 120)에 연결하는 제1애노드 전해액 라인(La1), 및 방전시, 2상 전해액 탱크(230)와 캐소드 전해액 탱크(220) 또는 충전시, 캐소드 전해액 탱크(220)(또는 2상 전해액 탱크(230))을 제1, 제2스택(110, 120)에 연결하는 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)을 포함한다.To this end, the first electrolyte lines La1 and Lc1 include a first anode electrolyte line La1 for connecting the anode electrolyte tank 210 to the first and second stacks 110 and 120, A first cathode electrolyte solution (not shown) for connecting the tank 230 and the cathode electrolyte tank 220 or the cathode electrolyte tank 220 (or the two-phase electrolyte tank 230) to the first and second stacks 110 and 120, And a line Lc1.

제2전해액 라인(La2, Lc2)은 제1, 제2스택(110, 120)에 애노드 전해액 탱크(210)를 연결하는 제2애노드 전해액 라인(La2), 및 제1, 제2스택(110, 120)에 2상 전해액 탱크(230)를 연결하는 제2캐소드 전해액 라인(Lc2)을 포함한다.The second electrolyte lines La2 and Lc2 include a second anode electrolyte line La2 connecting the anode electrolyte tank 210 to the first and second stacks 110 and 120 and a second anode electrolyte line La2 connecting the first and second stacks 110 and 120. [ And a second cathode electrolyte line (Lc2) connecting the two-phase electrolyte tank (230) to the second cathode electrolyte tank (120).

제1애노드, 캐소드 전해액 라인(La1, Lc1)은 애노드, 캐소드 전해액 펌프(Pa, Pc)를 개재하여, 제1, 제2스택(110, 120)의 전해액 유입구(H21, H31)를 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220) 또는 2상 전해액 탱크(230)에 각각 연결한다.The first anode and the cathode electrolyte lines La1 and Lc1 are connected to the electrolyte solution inlets H21 and H31 of the first and second stacks 110 and 120 via the anode and the cathode electrolyte pumps Pa and Pc, (210) and the cathode electrolyte tank (220) or the two-phase electrolyte tank (230), respectively.

제2애노드, 캐소드 전해액 라인(La2, Lc2)은 제1, 제2스택(110, 120)의 전해액 유출구(H22, H32)에 애노드 전해액 탱크(210)와 2상 전해액 탱크(230)를 각각 연결한다.The second anode and the cathode electrolyte lines La2 and Lc2 are connected to the electrolyte solution outlets H22 and H32 of the first and second stacks 110 and 120 by connecting the anode electrolyte tank 210 and the two- do.

애노드 전해액 탱크(210)는 아연을 포함하는 애노드 전해액(anolyte)을 내장하며, 애노드 전해액 펌프(Pa)의 구동으로 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 애노드 전해액을 순환시킨다.The anode electrolyte tank 210 includes an anode electrolyte containing zinc and is driven by the anode electrolyte pump Pa so that the membrane 10 of the first and second stacks 110 and 120 and the anode electrode 32 ). ≪ / RTI >

캐소드 전해액 탱크(220) 또는 2상 전해액 탱크(230)는 브로민을 포함하는 캐소드 전해액(catholyte)을 내장하며, 캐소드 전해액 펌프(Pc)의 구동으로 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 캐소드 전해액을 순환시킨다.The cathode electrolytic solution tank 220 or the two-phase electrolytic solution tank 230 contains a cathode electrolyte containing bromine and is driven by the cathode electrolytic solution pump Pc so that the first and second stacks 110 and 120 And the cathode electrolyte is circulated between the membrane 10 and the cathode electrode 31.

또한, 2상 전해액 탱크(230)는 캐소드 전해액 펌프(Pc)의 구동으로 제1, 제2스택(110, 120)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서 유출되는 캐소드 전해액을 제2캐소드 전해액 라인(Lc2)으로 공급 받아서 비중 차에 따라 하측에 중혼합 브로민을 수용하고, 상측에 수성 브로민을 수용한다.The two-phase electrolytic solution tank 230 is connected to the cathode electrode 31 of the first stack 110 and the cathode electrode 31 of the first and second stacks 110 and 120 by driving the cathode electrolytic solution pump Pc, Is supplied to the cathode electrolytic solution line (Lc2), accommodates the middle-bodied bromine on the lower side according to the specific gravity difference, and receives aqueous bromine on the upper side.

한편, 제1캐소드 전해액 라인(Lc1) 및 제2캐소드 전해액 라인(Lc2)은 4방향 밸브(205)를 개재하여, 캐소드 전해액 탱크(220) 및 2상 전해액 탱크(230)을 선택적으로 제1, 제2스택(110, 120)에 연결하므로 제1, 제2스택(110, 120)에 대한 캐소드 전해액의 유입과 유출 작동을 선택적으로 수행할 수 있다.The first cathode electrolyte line Lc1 and the second cathode electrolyte line Lc2 selectively connect the cathode electrolyte tank 220 and the two-phase electrolyte tank 230 via the four-way valve 205 to the first, The first and second stacks 110 and 120 are connected to the second stacks 110 and 120 so that the inlet and the outlet of the cathode electrolyte can be selectively performed.

연통관(203)에는 단속 밸브(206)가 구비되어, 방전시 캐소드 전해액 펌프(Pc)의 구동으로, 2상 전해액 탱크(230)의 캐소드 전해액을 제1, 제2스택(110, 120)에 공급할 수 있다. The communicating tube 203 is provided with an intermittent valve 206 to supply the cathode electrolytic solution of the two-phase electrolytic solution tank 230 to the first and second stacks 110 and 120 by driving the cathode electrolytic solution pump Pc during discharging .

즉 충전시 단속 밸브(206)가 폐쇄되면, 캐소드 전해액 탱크(220)의 캐소드 전해액이 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)으로 공급되고, 방전시 단속 밸브(206)가 개방되면, 2상 전해액 탱크(230)와 캐소드 전해액 탱크(220)의 캐소드 전해액이 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)으로 공급된다.That is, when the intermittent valve 206 is closed during charging, the cathode electrolyte of the cathode electrolytic solution tank 220 is supplied to the first cathode electrolytic solution line Lc1, and when the intermittent valve 206 is opened at the time of discharging, 230 and the cathode electrolytic solution in the cathode electrolytic solution tank 220 are supplied to the first cathode electrolytic solution line Lc1.

또한, 스택(100; 110, 120)은 버스바(B1, B2)를 통하여 내부에서 생성된 전류를 방전하거나, 외부의 전원에 연결되어 애노드 전해액 탱크(210)와 2상 전해액 탱크(230)에 전류를 충전할 수 있다.Also, the stack 100 (110, 120) discharges the current generated internally through the bus bars B1, B2 or is connected to an external power source and connected to the anode electrolyte tank 210 and the two-phase electrolyte tank 230 The current can be charged.

예를 들면, 스택(100; 110, 120)은 단위 셀들(C1, C2)을 복수로 적층하여 형성될 수 있다.For example, the stack 100 (110, 120) may be formed by stacking a plurality of unit cells (C1, C2).

스택(100; 110, 120)에서 좌측 단위 셀(C1)에 전해액 유입구(H21, H31)가 구비되고, 전해액 유입구(H21, H31)는 애노드, 캐소드 전해액 펌프(Pa, Pc)를 개재하여 제1애노드, 캐소드 전해액 라인(La1, Lc1)으로 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220) 또는 2상 전해액 탱크(230)에 각각 연결된다.Electrolyte solution inlets H21 and H31 are provided in the left unit cell C1 in the stack 100 and electrolysis solution inlets H21 and H31 are connected to the first and the second electrolytic solution pumps Pa and Pc through the anode and the cathode electrolyte pumps Pa and Pc, And is connected to the anode electrolyte tank 210 and the cathode electrolyte tank 220 or the two-phase electrolyte tank 230 through the anode and cathode electrolyte lines La1 and Lc1, respectively.

또한, 스택(100; 110, 120)에서 우측 단위 셀(C2)에 전해액 유출구(H22, H32)가 구비되고, 전해액 유출구(H22, H32)는 제2애노드, 캐소드 전해액 라인(La2, Lc2)으로 애노드 전해액 탱크(210)와 2상 전해액 탱크(230)에 각각 연결된다.The electrolyte solution outlets H22 and H32 are provided in the right unit cell C2 in the stack 100 (110 and 120) and the electrolyte outflow ports H22 and H32 are connected to the second anode and the cathode electrolyte solution lines La2 and Lc2 And is connected to the anode electrolyte tank 210 and the two-phase electrolyte tank 230, respectively.

전해액 유입구(H21, H31)는 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220) 또는 2상 전해액 탱크(230)의 전해액을 좌측 단위 셀(C1)로 각각 유입한다. The electrolyte inlets H21 and H31 flow the electrolyte solution from the anode electrolyte tank 210 and the cathode electrolyte tank 220 or the two-phase electrolyte tank 230 into the left unit cell C1.

전해액 유출구(H22, H32)는 스택(100; 110, 120)을 경유하여, 우측 단위 셀(C2)로부터 유출되는 전해액을 애노드 전해액 탱크(210)와 2상 전해액 탱크(230)로 각각 유출한다.The electrolyte outlets H22 and H32 flow out the electrolytic solution flowing out from the right unit cell C2 to the anode electrolyte tank 210 and the two-phase electrolyte tank 230 via the stacks 100 and 110 and 120, respectively.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 스택(100; 110, 120)은 멤브레인(10), 스페이서(20), 전극판(30), 흐름 프레임(예를 들면, 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50)), 제1, 제2집전판(61, 62) 및 제1, 제2앤드 캡(71, 72)을 포함한다.4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig. 2 through 4, the stack 100 (110, 120) includes a membrane 10, a spacer 20, an electrode plate 30, a flow frame (e.g., a membrane flow frame 40, First and second collecting plates 61 and 62 and first and second end caps 71 and 72. The first and second end plates 61 and 62 and the first and second end caps 71 and 72 are connected to each other.

일례로써, 스택(100; 110, 120)은 복수의 단위 셀들(C1, C2)을 구비하며, 전극 흐름 프레임(50)의 양측에 멤브레인 흐름 프레임(40), 및 멤브레인 흐름 프레임(40)의 외곽에 배치되는 제1, 제2앤드 캡(71, 72)을 포함한다.In one example, the stack 100 (110,120) comprises a plurality of unit cells (C1, C2) and includes a membrane flow frame 40 on either side of the electrode flow frame 50, And first and second end caps (71, 72) disposed in the first and second end caps.

멤브레인(10)은 이온을 통과시키도록 구성되고, 멤브레인 흐름 프레임(40)에 멤브레인 흐름 프레임(40)의 두께 방향 중심에 결합된다. 전극판(30)은 전극 흐름 프레임(50)에 전극 흐름 프레임(50)의 두께 방향 중심에 결합된다.The membrane 10 is configured to pass ions and is coupled to the membrane flow frame 40 in the thickness direction center of the membrane flow frame 40. The electrode plate 30 is joined to the electrode flow frame 50 at the center in the thickness direction of the electrode flow frame 50.

좌측에 제1앤드 캡(71), 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50)을 배치하고, 우측에 전극 흐름 프레임(50), 멤브레인 흐름 프레임(40) 및 제2앤드 캡(72)을 배치하며, 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 각각 스페이서(20)를 개재하여 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2앤드 캡(71, 72)을 서로 접합함으로써, 복수의 단위 셀(C1, C2)을 구비한 스택(100; 110, 120)이 형성된다.The first end cap 71, the membrane flow frame 40 and the electrode flow frame 50 are arranged on the left side and the electrode flow frame 50, the membrane flow frame 40 and the second end cap 72 are arranged on the right side, And the membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50 and the first and second end caps 71 and 72 are interposed between the membrane 10 and the electrode plate 30 with spacers 20 interposed therebetween, 110 and 120 having a plurality of unit cells C1 and C2 are formed by joining the unit cells C1 and C2 to each other.

전극판(30)은 단위 셀들(C1, C2)이 연결되는 부분에서는 일측으로 애노드 전극(32)을 형성하고 다른 측으로 캐소드 전극(31)을 형성하여, 단위 셀들(C1, C2)을 직렬로 연결하는 바이폴라 전극을 형성한다.The electrode plate 30 is formed such that the anode electrode 32 is formed on one side and the cathode electrode 31 is formed on the other side where the unit cells C1 and C2 are connected to connect the unit cells C1 and C2 in series Thereby forming a bipolar electrode.

멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2앤드 캡(71, 72)은 서로 접착되어 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 내부 용적(S)을 설정하며, 내부 용적(S)에 전해액을 공급하는 제1, 제2유로 채널(CH1(도 3 참조), CH2(도 4 참조))을 구비한다. 제1, 제2유로 채널(CH1, CH2)은 멤브레인(10)의 양면에서 각각 균일한 압력과 양으로 전해액을 공급하도록 구성된다.The membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50 and the first and second end caps 71 and 72 are adhered together to establish an internal volume S between the membrane 10 and the electrode plate 30 , And first and second flow channel channels CH1 (see FIG. 3) and CH2 (see FIG. 4) for supplying an electrolyte solution to the internal volume S. The first and second flow channel channels (CH1, CH2) are configured to supply the electrolyte at a uniform pressure and amount, respectively, on both sides of the membrane (10).

멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2앤드 캡(71, 72)은 합성수지 성분을 포함하는 전기 절연재로 형성되어, 열융착 또는 진동 융착으로 접착될 수 있다.The membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50 and the first and second end caps 71 and 72 are formed of an electrically insulating material containing a synthetic resin component and can be bonded by thermal welding or vibration welding.

제1유로 채널(CH1)은 전해액 유입구(H21), 내부 용적(S) 및 전해액 유출구(H22)를 연결하여, 애노드 전해액 펌프(Pa)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 설정되는 내부 용적(S)으로 애노드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 3 참조).The first flow channel CH1 connects the electrolyte inlet H21 and the internal volume S and the electrolyte outlet H22 to connect the membrane 10 and the anode electrode 32 by driving the anode electrolyte pump Pa. The anode electrolyte is introduced into the internal volume S which is set between the anode and the cathode.

제2유로 채널(CH2)은 전해액 유입구(H31), 내부 용적(S) 및 전해액 유출구(H32)를 연결하여, 캐소드 전해액 펌프(Pc)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 설정되는 내부 용적(S)으로 캐소드 전해액을 유입하여 반응 후, 유출 가능하게 한다(도 4 참조).The second flow channel CH2 connects the electrolyte solution inlet H31 and the internal volume S and the electrolyte solution outlet H32 to the membrane 10 and the cathode electrode 31 by driving the cathode electrolyte pump Pc. (See FIG. 4) after the reaction by introducing the cathode electrolytic solution into the internal volume S set between the anode and the cathode.

애노드 전해액은 내부 용적(S)의 애노드 전극(32) 측에서 산화환원 반응하여 전류를 생성하여 애노드 전해액 탱크(210)에 저장된다. 캐소드 전해액은 내부 용적(S)의 캐소드 전극(31) 측에서 산화환원 반응하여 전류를 생성하여 2상 전해액 탱크(230)에 저장된다.The anode electrolyte undergoes a redox reaction on the side of the anode electrode 32 of the internal volume S to generate a current and is stored in the anode electrolyte tank 210. The cathode electrolytic solution reacts by redox reaction on the cathode electrode 31 side of the internal volume S to generate a current and is stored in the two-phase electrolytic solution tank 230.

충전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서,During charging, between the membrane 10 and the cathode electrode 31,

2Br― → 2Br＋2e- (식 1)2Br - > 2Br + 2e - (1)

와 같은 화학 반응이 일어나서, 캐소드 전해액에 포함된 브로민이 생산되어 2상 전해액 탱크(230)에 저장된다. 이때, 브로민은 캐소드 전해액과 같이 스택(100, 110, 120)으로부터 즉시 제거되는 고밀도 제2상을 형성하도록 캐소드 전해액 안에서 사암모늄 이온에 의하여 즉시 혼합된다. 2상 전해액 탱크(230)에서 분리된 수성 브로민은 제2오버 플로우 관(202)을 통하여, 캐소드 전해액 탱크(220)로 오버 플로우 된다.The bromine contained in the cathode electrolyte is produced and stored in the two-phase electrolyte tank 230. At this time, bromine is immediately mixed with quaternary ammonium ions in the cathode electrolyte to form a dense second phase, which is immediately removed from the stacks (100, 110, 120), such as cathode electrolyte. The aqueous bromine separated from the two-phase electrolyte tank 230 is overflowed to the cathode electrolyte tank 220 through the second overflow pipe 202.

충전시, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서,During charging, between the membrane 10 and the anode electrode 32,

Zn2 +＋2e- → Zn (식 2)Zn 2 + + 2e - ? Zn (Equation 2)

와 같은 화학 반응이 일어나서, 애노드 전해액에 포함된 아연이 애노드 전극(32)에 증착되어 저장된다. 이때, 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220) 사이에서 애노드 전해액 또는 캐소드 전해액은 제1오버 플로우 관(201)을 통하여 상호 오버 플로우 될 수 있다.The zinc contained in the anode electrolyte is deposited on the anode electrode 32 and stored. At this time, the anode electrolytic solution or the cathode electrolytic solution between the anode electrolyte tank 210 and the cathode electrolytic solution tank 220 can overflow through the first overflow pipe 201.

방전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서, 식 1의 역 반응이 일어나고, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서 식 2의 역 반응이 일어난다.During the discharge, a reverse reaction of Equation 1 occurs between the membrane 10 and the cathode electrode 31, and an adverse reaction of Equation 2 occurs between the membrane 10 and the anode electrode 32.

제1, 제2집전판(61, 62)은 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32)에서 생성된 전류를 모으거나, 외부에서 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32)에 전류를 공급하도록 최외곽 전극판(30, 30)에 접착되어 전기적으로 연결된다.The first and second current collectors 61 and 62 collect current generated in the cathode electrode 31 and the anode electrode 32 or supply the current to the cathode electrode 31 and the anode electrode 32 from the outside And are electrically connected to the outermost electrode plates 30 and 30.

스택(100, 110, 120)에서 생성된 전류를 방전하거나, 외부 전원에 연결되어 애노드 전해액 탱크(210)와 2상 전해액 탱크(230)에 전류를 충전할 필요가 있다.It is necessary to discharge the currents generated in the stacks 100, 110, and 120, or to charge the current to the anode electrolyte tank 210 and the two-phase electrolyte tank 230 by being connected to an external power source.

이를 위하여, 제1앤드 캡(71)은 버스바(B1)가 연결된 제1집전판(61)과, 제1집전판(61)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 일체로 형성되어, 스택(100; 110, 120)의 일측 외곽을 형성한다. 제1앤드 캡(71)은 버스바(B1), 제1집전판(61), 및 전극판(30)을 삽입하여 인서트 사출로 성형될 수 있다.The first end cap 71 is integrally formed with a first current collecting plate 61 connected to the bus bar B1 and an electrode plate 30 connected to the first current collecting plate 61, Forming one side of the stack 100 (110, 120). The first end cap 71 can be formed by inserting the bus bar B1, the first current collector plate 61, and the electrode plate 30 into the insert cap.

제2앤드 캡(72)은 버스바(B2)가 연결된 제2집전판(62)과, 제2집전판(62)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 일체로 형성되어 스택(100; 110, 120)의 다른 일측 외곽을 형성한다. 제2앤드 캡(72)은 버스바(B2), 제2집전판(62), 및 전극판(30)을 삽입하여 인서트 사출로 성형될 수 있다.The second end cap 72 is integrally formed with the second current collecting plate 62 connected to the bus bar B2 and the electrode plate 30 connected to the second current collecting plate 62, 110, and 120, respectively. The second end cap 72 may be formed by insert injection by inserting the bus bar B2, the second current collector plate 62, and the electrode plate 30. [

제1앤드 캡(71)은 일측에 애노드, 캐소드 전해액 유입구(H21, H31)를 구비하여 제1, 제2유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어, 캐소드 전해액과 애노드 전해액을 각각 유입한다. 제2앤드 캡(72)은 일측에 전해액 유출구(H22, H32)를 구비하여 제1, 제2유로 채널(CH1, CH2)에 연결되어 캐소드 전해액과 애노드 전해액을 각각 유출한다.The first end cap 71 has anode and cathode electrolyte inlets H21 and H31 on one side and is connected to the first and second flow channels CH1 and CH2 so as to introduce the cathode electrolyte and the anode electrolyte respectively. The second end cap 72 has electrolytic solution outlets H22 and H32 on one side and is connected to the first and second flow channel channels CH1 and CH2 to discharge the cathode electrolytic solution and the anode electrolytic solution, respectively.

즉 제2캐소드 전해액 라인(Lc2) 및 4방향 밸브(205)를 통하여 유출되는 캐소드 전해액은 2상 전해액 탱크(230)로 유입된다. 따라서 2상 전해액 탱크(230)로 유입된 캐소드 전해액에 포합된 중혼합 브로민은 하측에 위치한다.That is, the cathode electrolytic solution flowing out through the second cathode electrolytic solution line Lc2 and the four-way valve 205 flows into the two-phase electrolytic solution tank 230. Therefore, the middle-bodied bromine contained in the cathode electrolytic solution introduced into the two-phase electrolyte tank 230 is located on the lower side.

그러므로 2상 전해액 탱크(230)에서 제2오버 플로우 관(202)으로 오버 플로우 되는 것은 상측에 위치하는 수성 부로민이며, 하측에 위치하는 중혼합 브로민은 오버 플로우 되지 않는다.Therefore, the overflow from the two-phase electrolyte tank 230 to the second overflow pipe 202 is an aqueous portion located on the upper side, and the middle-bodied bromine located on the lower side does not overflow.

충전시에는 단속 밸브(206)가 폐쇄되어 캐소드 전해액 탱크(220)에서 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)으로 캐소드 전해액이 공급된다. 이때, 2상 전해액 탱크(230)는 캐소드 전해액을 수용하고 있다.At the time of charging, the intermittent valve 206 is closed, and the cathode electrolytic solution is supplied from the cathode electrolytic solution tank 220 to the first cathode electrolytic solution line Lc1. At this time, the two-phase electrolyte tank 230 accommodates the cathode electrolytic solution.

방전시에는 캐소드 전해액 탱크(220)에서 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)으로 캐소드 전해액이 공급된다. 또한 방전시 단속 밸브(206)가 개방되어 중혼합 브로민이 포함된 캐소드 전해액을 제1캐소드 전해액 라인(Lc1)으로 공급한다.At the time of discharging, the cathode electrolytic solution is supplied from the cathode electrolytic solution tank 220 to the first cathode electrolytic solution line Lc1. During the discharge, the intermittent valve 206 is opened to supply the cathode electrolytic solution containing the middle-stranded bromine to the first cathode electrolytic solution line Lc1.

도 5는 도 1에서 스택과 전해액 라인의 연결 관계를 도시한 개략도이다. 도 5 를 참조하면, 일 실시예의 레독스 흐름 전지는 기체 주입기(81)와 기체 배출기(82)를 더 포함한다.5 is a schematic view showing the connection relationship between the stack and the electrolyte solution line in FIG. Referring to FIG. 5, the redox flow cell of one embodiment further includes a gas injector 81 and a gas ejector 82.

기체 주입기(81) 및 기체 배출기(82)는 제1전해액 라인(La1, Lc1) 및 제2전해액 라인(La2, Lc2) 중 한 전해액 라인에 설정된 거리(L)로 이격 설치된다.The gas injector 81 and the gas discharger 82 are spaced apart from each other by a distance L set in one of the first electrolyte lines La1 and Lc1 and the second electrolyte lines La2 and Lc2.

기체 주입기(81)는 전해액 라인 내에 기체를 단속적으로 주입하여 기체 절연막(GI)을 형성하도록 구성되고, 기체 배출기(82)는 전해액 라인의 기체 절연막(GI)을 형성하는 기체를 배출하도록 구성된다. 기체 절연막(GI)은 전해액의 흐름으로 전해액 라인에서 발생될 수 있는 션트 커런트(SC, shunt current)를 차단한다.The gas injector 81 is configured to intermittently inject gas into the electrolyte solution line to form the gas insulator film GI and the gas ejector 82 is configured to discharge the gas forming the gas insulator film GI of the electrolyte solution line. The gas insulator (GI) shields the shunt current (SC), which can be generated in the electrolyte solution line by the flow of the electrolyte solution.

즉 기체 주입기(81) 및 기체 배출기(82)는 제1애노드 전해액 라인(La1)과 제1캐소드 전해액 라인(Lc1) 중 적어도 하나에 설치될 수도 있고, 제2애노드 전해액 라인(La2)과 제2캐소드 전해액 라인(Lc2) 중 적어도 하나에 설치될 수도 있다.That is, the gas injector 81 and the gas discharger 82 may be installed in at least one of the first anode electrolyte line La1 and the first cathode electrolyte line Lc1, and the second anode electrolyte line La2 and the second anode electrolyte line La1, And may be installed in at least one of the cathode electrolyte line Lc2.

기체 절연막(GI)은 제1애노드 전해액 라인(La1), 제1캐소드 전해액 라인(Lc1), 제2애노드 전해액 라인(La2) 또는 제2캐소드 전해액 라인(Lc2)에서 애노드, 캐소드 전해액의 흐름으로 발생될 수 있는 션트 커런트(SC, shunt current)를 차단한다. 즉 레독스 흐름 전지의 에너지 효율 저하가 방지될 수 있다.The gas insulator film GI is generated as a flow of the anode and the cathode electrolyte in the first anode electrolyte line La1, the first cathode electrolyte solution line Lc1, the second anode electrolyte solution line La2 or the second cathode electrolyte solution line Lc2 (SC, shunt current) that can be detected. The energy efficiency of the redox flow cell can be prevented.

도 6은 도 5의 전해액 라인에서 기체 절연막을 형성하여 션트 커런트를 차단하는 작동 상태를 도시한 상태도이다.6 is a state diagram showing an operation state in which a shunt current is cut off by forming a gas-insulator film in the electrolyte solution line of FIG.

도 6을 참조하면, 일례로써, 기체 주입기(81)는 제1애노드 전해액 라인(La1)에 연결되어, 인젝터 홀을 통하여 기체(G)를 주입하는 기체 인젝터로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, as an example, the gas injector 81 may be formed of a gas injector connected to the first anode electrolyte line La1 and injecting the gas G through the injector hole.

기체 배출기(82)는 제1애노드 전해액 라인(La1)에 구비되는 기체 수집통(821), 및 기체 수집통(821)에 수집된 기체 절연막(GI)의 기체(G)를 배출하는 밸브(822)를 포함한다. 밸브(822)는 별도로 구비되는 액츄에이터(823)에 의하여 개폐 제어될 수 있다.The gas discharger 82 includes a gas collecting cylinder 821 provided in the first anode electrolyte line La1 and a valve 822 for discharging the gas G of the gas insulating film GI collected in the gas collecting cylinder 821 ). The valve 822 may be controlled to be opened and closed by an actuator 823 provided separately.

기체 주입기(81)는 제1애노드 전해액 라인(La1) 상의 거리(L) 범위 내에서 기체 절연막(GI)을 형성하는 형성 거리(L1)를 전해액이 이동하는 속도(v)로 나누는 시간(t=L1/v)으로 기체(G)를 주입한다. 기체(G)는 전해액과 반응하지 않는 불활성 기체를 사용한다.The gas injector 81 injects the gas into the gas injector 81 at a time t = 1 to divide the forming distance Ll forming the gas insulating film GI within the range of the distance L on the first anode electrolyte line La1, L1 / v). The gas (G) uses an inert gas which does not react with the electrolytic solution.

거리(L)는 기체 절연막(GI)의 형성 거리(L1)와 형성 이후 거리(L2)의 합으로 설정된다. 즉 거리(L)는 형성 거리(L1)보다 크게 설정되어, 션트 커런트(SC)를 방지하는 기체 절연막(GI)의 최소 주행을 가능하게 한다.The distance L is set to the sum of the formation distance L1 of the gas insulation film GI and the distance L2 after formation. That is, the distance L is set to be larger than the forming distance L1, thereby enabling the minimum travel of the gas insulating film GI to prevent the shunt current SC.

기체 주입기(81)는 인젝터 홀을 통하여 제1애노드 전해액 라인(La1)에 시간(t=L1/v)의 주기로 기체(G)를 주입한다. 주입된 기체(G)는 제1애노드 전해액 라인(La1) 내부에 기체 절연막(GI)을 형성하고, 제1애노드 전해액 라인(La1)을 따라 속도(v)로 이동한다.The gas injector 81 injects the gas G into the first anode electrolyte line La1 through the injector holes at a period of time (t = L1 / v). The injected base G forms a gas insulation film GI in the first anode electrolyte line La1 and moves at a velocity v along the first anode electrolyte solution La1.

기체 절연막(GI)은 제1애노드 전해액 라인(La1)을 따라 기체 배출기(82)의 수집통(821)까지 이동한 후, 기체(G)는 전해액 대비 가볍기 때문에 수집통(821)의 상부에 수집된다. 설정된 양의 기체(G)가 수집되면, 액츄에이터(823)가 밸브(822)를 개방하여 수집통(821)에 수집된 기체(G)를 외부로 배출한다.The gas insulator GI is moved along the first anode electrolyte line La1 to the collector 821 of the gas discharger 82 and the gas G is collected in the upper portion of the collector 821 do. When the set amount of the gas G is collected, the actuator 823 opens the valve 822 and discharges the collected gas G to the outside.

기체 절연막(GI)이 전해액과 같은 속도(v)로 제1애노드 전해액 라인(La1)을 따라 이동하므로 기계적 장애물로 작용하지 않고 전해액의 흐름에 영향을 주지 않는다. 따라서 기체 절연막(GI)은 (애노드)전해액을 이동시키는 펌프(Pa)에 부담을 주지 않는다. 즉 (애노드)전해액의 유체 저항에 의해 펌프(Pa)의 에너지 소비 증가가 방지될 수 있다.The gas insulating film GI moves along the first anode electrolyte line La1 at the same speed (v) as the electrolytic solution, so that it does not act as a mechanical obstacle and does not affect the flow of the electrolytic solution. Therefore, the gas insulating film GI does not burden the pump Pa that moves the (anode) electrolyte. That is, the increase in the energy consumption of the pump Pa can be prevented by the fluid resistance of the (anode) electrolyte.

제1애노드 전해액 라인(La1)에 기체 절연막(GI)이 형성되면, 제1, 제2스택(110, 120) 사이의 제1애노드 전해액 라인(La1)에서 애노드 전해액을 통한 전기적 경로(path)가 형성되지 않아 션트 커런트(SC)가 방지될 수 있습니다. 즉 레독스 흐름 전지의 에너지 효율 저하가 방지될 수 있다.When the gas insulation film GI is formed on the first anode electrolyte line La1, an electrical path through the anode electrolyte in the first anode electrolyte line La1 between the first and second stacks 110 and 120 is If not formed, shunt current (SC) can be prevented. The energy efficiency of the redox flow cell can be prevented.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

10: 멤브레인 20: 스페이서
30: 전극판 31: 캐소드 전극
32: 애노드 전극 40: 멤브레인 흐름 프레임
50: 전극 흐름 프레임 61, 62: 제1, 제2집전판
71, 72: 제1, 제2앤드 캡 81: 기체 주입기
82: 기체 배출기 100: 스택
110, 120: 제1, 제2스택 200: 전해액 탱크
201: 제1오버 플로우 관 202: 제2오버 플로우 관
203: 연통관 205: 4방향 밸브
206: 단속 밸브 210: 애노드 전해액 탱크
220: 캐소드 전해액 탱크 230: 2상 전해액 탱크
821: 기체 수집통 822: 밸브
823: 액츄에이터 B1, B2: 버스바
C1, C2: 단위 셀 CH1, CH2: 제1, 제2유로 채널
GI: 기체 절연막 H21, H31: 전해액 유입구
H22, H32: 전해액 유출구 L: 거리
L1: 형성 거리 L2: 형성 이후 거리
La1 Lc1: 제1(애노드, 캐소드) 전해액 라인
La2, Lc2: 제2(애노드, 캐소드) 전해액 라인
Pa, Pc: (애노드, 캐소드)전해액 펌프
S: 내부 용적 SC: 션트 커런트
v: 속도10: membrane 20: spacer
30: electrode plate 31: cathode electrode
32: anode electrode 40: membrane flow frame
50: electrode flow frame 61, 62: first and second collectors
71, 72: first and second end caps 81: gas injector
82: gas ejector 100: stack
110, 120: first and second stacks 200: electrolyte tank
201: first overflow pipe 202: second overflow pipe
203: communicating tube 205: four-way valve
206: intermittent valve 210: anode electrolyte tank
220: cathode electrolyte tank 230: two-phase electrolyte tank
821: gas collecting box 822: valve
823: Actuator B1, B2: Bus bar
C1, C2: unit cell CH1, CH2: first and second flow channels
GI: Gas insulating film H21, H31: Electrolyte inlet
H22, H32: electrolyte outlet L: distance
L1: forming distance L2: distance after forming
La1 Lc1: First (anode, cathode) electrolyte line
La2, Lc2: Second (anode, cathode) electrolyte solution line
Pa, Pc: (anode, cathode) Electrolyte pump
S: Internal volume SC: Shunt current
v: speed

Claims (5)

전류를 생성하는 스택;
상기 스택에 전해액을 공급하고 상기 스택에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크;
상기 전해액 탱크와 상기 스택을 연결하여 전해액 펌프의 구동으로 상기 전해액을 상기 스택에 유입하는 제1전해액 라인;
상기 전해액 탱크와 상기 스택을 연결하여 상기 전해액을 상기 스택으부터 유출하는 제2전해액 라인;
상기 제1전해액 라인 및 상기 제2전해액 라인 중 적어도 하나의 전해액 라인에 설치되어 기체를 주입하여 상기 하나의 전해액 라인 내에 기체 절연막을 형성하는 기체 주입기; 및
상기 하나의 전해액 라인에서 상기 기체 주입기와 설정된 거리(L)로 이격 설치되어 상기 기체 절연막을 형성했던 기체를 배출하는 기체 배출기
를 포함하는 레독스 흐름 전지.A stack generating current;
An electrolyte tank for supplying an electrolyte to the stack and storing an electrolyte discharged from the stack;
A first electrolyte line connecting the electrolyte tank and the stack to flow the electrolyte solution into the stack by driving an electrolyte pump;
A second electrolyte line connecting the electrolyte tank and the stack to flow the electrolyte out of the stack;
A gas injector installed in an electrolyte solution line of at least one of the first electrolyte solution line and the second electrolyte solution solution to inject a gas to form a gas insulation film in the one electrolyte solution line; And
A gas discharger for discharging a gas which is spaced apart from the gas injector by a predetermined distance L in the one electrolyte solution line,
Wherein the redox flow cell comprises: 제1항에 있어서,
상기 기체 주입기는
상기 거리(L) 범위 내에서 상기 기체 절연막을 형성하는 형성 거리(L1)를 전해액이 이동하는 속도(v)로 나누는 시간(t=L1/v)으로 기체를 주입하는 기체 인젝터로 형성되는 레독스 흐름 전지.The method according to claim 1,
The gas injector
Formed by a gas injector for injecting gas at a time (t = L1 / v) divided by a velocity (v) at which the electrolyte flows, within a range (L) Flow cell. 제1항에 있어서,
상기 기체 배출기는
상기 하나의 전해액 라인에 구비되는 기체 수집통, 및
상기 기체 수집통에 수집된 상기 기체 절연막의 기체를 배출하는 밸브를 포함하는 레독스 흐름 전지.The method according to claim 1,
The gas ejector
A gas collecting container provided in the one electrolytic solution line, and
And a valve for discharging gas of the gas insulating film collected in the gas collecting cylinder. 제1항에 있어서,
상기 제1전해액 라인은
상기 전해액 중 애노드 전해액과 캐소드 전해액을 각각 상기 스택에 유입하는 제1애노드 전해액 라인과 제1캐소드 전해액 라인을 포함하며,
상기 기체 주입기 및 상기 기체 배출기는
상기 제1애노드 전해액 라인과 상기 제1캐소드 전해액 라인 중 적어도 하나에 설치되는 레독스 흐름 전지.The method according to claim 1,
The first electrolyte line
And a first cathode electrolyte line and a first cathode electrolyte line through which the anode electrolyte and the cathode electrolyte are respectively introduced into the stack,
The gas injector and the gas ejector
Wherein the first anode electrolyte solution line and the first cathode electrolyte solution line are installed in at least one of the first anode electrolyte line and the first cathode electrolyte line. 제1항에 있어서,
상기 제2전해액 라인은
상기 전해액 중 애노드 전해액과 캐소드 전해액을 각각 상기 스택으로부터 유출하는 제2애노드 전해액 라인과 제2캐소드 전해액 라인을 포함하며,
상기 기체 주입기 및 상기 기체 배출기는
상기 제2애노드 전해액 라인과 제2캐소드 전해액 라인 중 적어도 하나에 설치되는 레독스 흐름 전지.The method according to claim 1,
The second electrolyte line
A second anode electrolyte line and a second cathode electrolyte line, respectively, through which the anode electrolyte and the cathode electrolyte are discharged from the stack,
The gas injector and the gas ejector
And the second cathode electrolyte line is disposed in at least one of the second anode electrolyte line and the second cathode electrolyte line.
KR1020160111866A 2016-08-31 2016-08-31 Redox flow battery KR101909731B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111866A KR101909731B1 (en) 2016-08-31 2016-08-31 Redox flow battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111866A KR101909731B1 (en) 2016-08-31 2016-08-31 Redox flow battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180024878A true KR20180024878A (en) 2018-03-08
KR101909731B1 KR101909731B1 (en) 2018-10-18

Family

ID=61725949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160111866A KR101909731B1 (en) 2016-08-31 2016-08-31 Redox flow battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101909731B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09283169A (en) * 1996-04-16 1997-10-31 Sumitomo Electric Ind Ltd Redox flow secondary battery device and its operation method
JP5007849B1 (en) * 2011-03-25 2012-08-22 住友電気工業株式会社 Redox flow battery and operation method thereof
KR101357822B1 (en) * 2012-11-08 2014-02-05 한국과학기술원 Redox flow battery
KR101402948B1 (en) * 2013-02-08 2014-06-03 한국과학기술원 Redox flow battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09283169A (en) * 1996-04-16 1997-10-31 Sumitomo Electric Ind Ltd Redox flow secondary battery device and its operation method
JP5007849B1 (en) * 2011-03-25 2012-08-22 住友電気工業株式会社 Redox flow battery and operation method thereof
KR101357822B1 (en) * 2012-11-08 2014-02-05 한국과학기술원 Redox flow battery
KR101402948B1 (en) * 2013-02-08 2014-06-03 한국과학기술원 Redox flow battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR101909731B1 (en) 2018-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101511228B1 (en) Redox flow battery
CA1130854A (en) Shunt current elimination in electrochemical devices
US6254741B1 (en) Electrolytic cells of improved fluid sealability
KR101831362B1 (en) Redox flow battery
US10593964B2 (en) Bipolar plate, cell frame, cell stack and redox-flow battery
KR20180105937A (en) Redox flow battery
PT1051766E (en) REDOX FLOW BATTERY SYSTEM AND CELL STACK
US10985395B2 (en) Cell and cell stack of a redox flow battery, and method for producing said cell stack
JPH0564432B2 (en)
JP6949955B2 (en) Redox flow battery including system to reduce bypass current
EP3322019A1 (en) Redox flow battery
KR101909731B1 (en) Redox flow battery
KR101760078B1 (en) Redox flow battery
KR101511229B1 (en) Redox flow battery
KR101519499B1 (en) Redox flow battery
KR20160055489A (en) Redox flow battery
KR101864863B1 (en) Redox flow battery
KR101864862B1 (en) Method for controlling operation of redox flow battery
KR101862369B1 (en) Redox flow battery
KR20190063603A (en) Redox flow battery
KR101801261B1 (en) Redox flow battery
KR101934570B1 (en) Redox flow battery
KR20190059618A (en) Redox flow battery
KR20190061387A (en) Redox flow battery
KR20190063713A (en) Cylindricality unit cell of redox flow battery and redox flow battery using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right