KR20180027716A - electrochemical cell comprising channel-type flowable electrode units - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrochemical cell having a channel-type flow electrode unit. According to the present invention, a channel-type flow electrode structure having two or more channel-type flow electrode units can reduce the number of components while enlarging electrode capacity so as to be suitable for large-scale plants such as power generation, energy storage, and desalination, thereby remarkably reducing production costs and installation spaces. The electrochemical cell of the present invention can be applied to a capacitive flow electrode device and/or a redox flow electrode device, and can also be applied to devices for generating electricity, storing energy, and desalting while moving ions or platon.

Description

채널형 흐름 전극 단위체를 구비한 전기화학적 셀{electrochemical cell comprising channel-type flowable electrode units}[0001] The present invention relates to an electrochemical cell comprising a channel-type flow electrode unit,

본 발명은 채널형 흐름 전극 단위체를 구비한 전기화학적 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical cell having a channel-type flow electrode unit.

최근 세계 각국은 대기환경 오염 및 지구온난화 문제를 해결하기 위해 청정대체 에너지 개발에 노력을 기울이고 있으며 특히 최근에는 전해질 농도차를 이용한 해양 발전이 새로운 화두로 크게 대두되고 있다.Recently, countries around the world are making efforts to develop clean alternative energy to solve atmospheric environmental pollution and global warming problem. In recent years, marine power generation using electrolyte concentration difference has become a new topic.

이와 함께 다양한 대체 에너지를 통해 생성된 전기에너지를 저장할 수 있는 대용량 전력저장기술 개발은 미래 녹색산업기반의 핵심으로 대두되고 있다. 이러한 미래 전력저장 기술의 대부분은 Li 이온 전지 방식 또는 이온의 흡착(충전) 및 탈착(방전) 원리를 이용한 슈퍼캐패시터(Super capacitor)와 같은 방식으로, 세계 각국은 소재부품의 충방전 특성의 개선을 통한 고효율 컴팩트화와 대용량화를 위해 많은 연구개발 노력을 진행 중이다.At the same time, the development of high-capacity electric power storage technology capable of storing electric energy generated by various alternative energy sources is becoming a core of future green industry base. Most of these future power storage technologies are based on the Li-ion battery type or super capacitor using the principle of ion adsorption (charge) and desorption (discharge). Many research and development efforts are underway to achieve high efficiency, compactness and large capacity.

한편, 최근에는 수질오염 및 물부족에 대비한 정수 또는 폐수처리, 해수담수화와 같은 수처리 분야에서도 이와 동일한 원리를 이용하여 기존의 증발법이나 역삼투압(RO)법에 비해 매우 낮은 에너지 비용만으로 수처리가 가능한 공정, 즉 축전식 탈염(Capacitive Deionization: CDI) 공정개발이 진행 중이다. In recent years, the same principle has been applied to water treatment such as water purification, water treatment and seawater desalination in preparation for water pollution and water shortage, and water treatment is performed at a very low energy cost compared with the conventional evaporation method or reverse osmosis (RO) Possible processes, namely capacitive deionization (CDI) process development is underway.

이러한 동일 원리를 이용한 전력저장과 수처리 시스템에 있어 가장 큰 문제는 대용량화시 효율저하와 고가의 장치비용이다. 즉 스케일업을 위한 전극의 대면적화, 이에 따른 전극내 전기장 분포의 불균일, 집전체에 코팅되는 박막전극의 제한된 활물질 량, 코팅과정에서 바인더에 의한 활물질과 전해질의 접촉면적 감소 및 충방전 효율저하 등으로 다수의 단위셀 스택화가 필요하고, 이에 따른 장치의 고가화, 특히 CDI(Capacitive Deionization) 공정의 경우 스택(stack) 내 물(전해질) 흐름의 압력손실에 의한 운전비용의 증가가 문제점으로 지적되고 있다.The biggest problem in the power storage and water treatment system using this same principle is the deterioration of efficiency in high capacity and high cost of equipment. In other words, the large-sized electrode for scale-up, the uneven distribution of the electric field within the electrode, the limited active material amount of the thin film electrode coated on the current collector, the contact area between the active material and the electrolyte by the binder during the coating process, (CDI) process, it is pointed out that the increase of operation cost due to the pressure loss of the water (electrolyte) flow in the stack is a problem .

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 축전식 흐름전극장치(한국특허 제10-1233295호)를 개발하였고, 이를 발전(한국특허 제10-1318331호), 에너지 저장(한국특허 제10-1210525호), 수처리(한국특허 제10-1221562호) 등에 사용하였다.In order to solve the above problems, the applicant of the present invention developed a storage flow electrode device (Korean Patent No. 10-1233295) and developed it (Korean Patent No. 10-1318331), Energy Storage (Korean Patent No. 10-1210525 ), Water treatment (Korean Patent No. 10-1221562).

상기의 발명에서 제안한 흐름전극으로 무한한 전극용량 가진 전극을 단위셀에 공급하는 것이 가능하였지만 흐름전극을 이용한 장치들을 비롯한 레독스 흐름전지(redox flow battery) 등의 종래기술은 대용량화를 위해서는 전극면적을 늘리거나, 스택화를 하여야 하는데, 이 경우 종래기술에서는 양극집전체 및 음극집전체를 비롯한 단위구성요소들을 무한히 적층하게 된다.It is possible to supply the unit cell with the electrode having the infinite electrode capacity as the flow electrode proposed in the above invention. However, in the conventional technology such as the redox flow battery including the devices using the flow electrode, the electrode area is increased In this case, the unit components including the positive electrode collector and the negative electrode collector are infinitely stacked in the prior art.

이 결과, 단위셀의 적층은 부피가 크게 증대할 뿐만 아니라, 많은 유로로 인하여 부품수가 증대하여 장치를 제작하기 위한 비용이 커진다는 큰 문제가 있다.As a result, the stacking of the unit cells not only greatly increases the volume, but also has a large problem that the number of components increases due to a large number of flow paths, thereby increasing the cost for manufacturing the apparatus.

본 발명의 목적은, 발전, 에너지저장, 탈염 등의 대단위 플랜트에 적용시 장치비용을 낮추고 작은 공간을 차지하면서도 대용량화시키기 위해, 흐름 전극 단위체를 액체침투성 벽체 또는 분리막에 의해 한정된 채널로 구성하고, 기본 골격을 전해질을 공급하는 지지체로 형성하면서 상기 복수개의 채널형 흐름 전극 단위체들을 격자형과 같이 고도로 밀집하게 배치한 흐름 전극 구조체를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to construct a flow electrode unit with a channel defined by a liquid permeable wall or a separation membrane in order to reduce the cost of the apparatus when it is applied to a large plant such as power generation, Type flow-field unit members are arranged in a highly dense arrangement such as a lattice shape while forming a skeleton as a support for supplying an electrolyte.

본 발명의 제1양태는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서, 양이온 또는 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있으며, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체를 제공한다.A first aspect of the present invention is a channel type flow electrode unit unit defined by a liquid permeable wall, wherein an ion exchange current collector passing a cation or anion and having electrical conductivity is located on the inner surface of the channel- And an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid discharged from the channel outlet flows is separated from the wall through the ion exchange current collector.

본 발명의 제2양태는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서, 양이온 또는 음이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며, 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체를 제공한다.A second aspect of the present invention is a channeled flow electrode unit unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is positioned within the channel wall inner surface, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof Wherein the porous collector is applied to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied, and the electrode flow path through which the fluid containing the electrode active material, which is introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet, flows through the porous collector And a wall-shaped flow electrode unit body which is spaced apart from the wall.

본 발명의 제3양태는 제1양태 또는 제2양태의 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 구비한 채널형 흐름 전극 구조체를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a channel-type flow electrode structure including at least two channel-type flow electrode units of the first or second aspect.

본 발명의 제4양태는 제1양태 또는 제2양태의 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법으로서, 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1a단계; 양이온 또는 음이온을 통과시키는 이온교환물질을 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2a단계; 및 다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3a단계를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법을 제공한다.A fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing the channel-shaped flow electrode unit of the first or second aspect, comprising: a first step of preparing a channel defined by a liquid permeable wall; A step 2a of applying an ion exchange material for passing a cation or anion to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself or a combination thereof; And a third step of applying the porous collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied.

본 발명의 제5양태는 제1양태의 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법으로서, 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1b단계; 다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2b단계; 및 양이온 또는 음이온을 통과시키는 이온교환막을 다공성 집전체가 적용된 채널형 벽체 내부면에 적용하는 제3b단계를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법을 제공한다.A fifth aspect of the present invention is a method of manufacturing the channel-shaped flow electrode unit of the first aspect, comprising: a first step (b) of preparing a channel defined by a liquid permeable wall; (B) applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall; And a step (3b) of applying an ion exchange membrane through which a cation or anion is passed to the inner surface of the channel-shaped wall to which the porous current collector is applied.

본 발명의 제6양태는 제3양태의 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법으로서, 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1c단계; 선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하고, 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2c단계; 및 다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3c단계를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법을 제공한다.A sixth aspect of the present invention is a method for manufacturing the channel-shaped flow electrode structure of the third aspect, comprising the steps of: a first step c) of preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an outlet ; The selected channel (s) is applied to the inner face of the channel-shaped wall, the wall itself, or a combination thereof with an ion exchange material which allows the cation to pass therethrough, and an ion exchange material which passes the selected other channel (s) A second step of applying to the wall itself or a combination thereof; And a third step of applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied.

본 발명의 제7양태는 제3양태의 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법으로서, 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1d단계; 다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2d단계; 다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하고, 다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하는 제3c단계를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법을 제공한다.A seventh aspect of the present invention is a method for manufacturing the channel-shaped flow electrode structure of the third aspect, comprising the steps of: a first step d of preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an outlet, ; A second d step of applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall; The selected channel (s) of the channels to which the porous current collector is applied is coated on the inner surface of the channel-shaped wall by an ion exchange material which passes the positive ions, and the selected one of the channels to which the porous current collector is applied is passed through the anion And a third step of coating the inner surface of the channel-shaped wall with an ion exchange material.

본 발명의 제8양태는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 양극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 음극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀을 제공한다.An eighth aspect of the present invention is a channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, comprising: a channel-type flow anode unit having a positive ion- monomer; And a channel-type flow cathode unit unit defined by a liquid permeable wall, wherein the cathode-type flow cathode unit unit has an anode ion-exchange current collector passing through an anion and having electrical conductivity and positioned on the inner surface of the channel- And an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid introduced from the inlet and discharged to the channel outlet flows is spaced from the wall through the ion exchange current collector.

본 발명의 제9양태는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀을 제공한다.A ninth aspect of the present invention is a channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-like wall, the outer surface, the wall itself, Wherein the porous collector is applied to an inner surface of a channel-shaped wall to which an ion exchange material is applied; And a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself or a combination thereof so as to allow the anion to pass therethrough, Wherein the electrode channel through which the electrode active material-containing fluid, which is introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet, flows through the porous current collector, and the channel-type flow cathode unit unit is applied to the inner surface of the channel- And a channel-shaped flow-through electrode spaced apart from the wall.

본 발명의 제10양태는 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 분리막 지지체; 상기 분리막 지지체에서 선택된 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 집전체가 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 양극활물질 함유 유체가 흐르는 양극 유로가 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 양극 단위체(unit); 및 상기 분리막 지지체에서 선택된 다른 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 집전체가 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 음극활물질 함유 유체가 흐르는 음극 유로가 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 음극 단위체(unit)를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체를 제공한다.A tenth aspect of the present invention provides a separation membrane support comprising: a separation membrane support forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an inlet and discharged to an outlet; Wherein a porous current collector is disposed on an inner wall surface of the channel (s) selected in the separation membrane support, and an anode flow channel through which a fluid containing a cathode active material, which is introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet, flows is passed through the porous separator A channeled flow anode unit, spaced apart; And a porous collector disposed on an inner wall surface of another channel (s) selected from the separation membrane support, wherein a cathode flow channel through which a fluid containing a negative active material, which is introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet, flows through the porous collector, And a channel-type flow cathode unit, the channel-type flow cathode unit being spaced apart from the support.

본 발명의 제11양태는 제3양태 또는 제10양태의 채널 형 흐름 전극 구조체를 구비하는 것이 특징인 축전식 흐름전극장치를 제공한다.An eleventh aspect of the present invention provides a capacitive flow electrode device characterized in that it comprises the channel-shaped flow electrode structure of the third or tenth aspect.

본 발명의 제12양태는 제3양태 또는 제10양태의 채널 형 흐름 전극 구조체를 구비하는 것이 특징인 레독스 흐름전지장치를 제공한다.A twelfth aspect of the present invention provides a redox flow cell apparatus characterized by having the channel-shaped flow electrode structure of the third or tenth aspect.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 양극은 캐소드(cathode)를 의미하며, 음극은 애노드(anode)를 의미한다. 탈염 또는 방전에서는 극성이 바뀔 수 있다.In the present invention, the anode means a cathode, and the cathode means an anode. The polarity may be changed in desalting or discharging.

구체적인 작용원리는 다르지만 condenser, capacitor, battery와 같은 이차전지(secondary cell)의 공통적인 4가지 기본 구성은 양극, 음극, 분리막 및 전해질이다. Battery에서는 산화환원(Redox)반응이, Capacitor에는 이온흡착(EDL)이론이 적용된다.Although the specific working principle is different, the four basic configurations common to secondary cells such as condenser, capacitor and battery are anode, cathode, separator and electrolyte. Redox reaction in battery and ion adsorption (EDL) theory in capacitor.

통상 흐름전지(Flow Cell)라고 알려진 Redox 흐름전지는 4가지 구성요소중 전해질(electrolyte, 반응촉매포함)이 흐르는 것이다.Redox flow cells, commonly known as flow cells, are the flow of electrolytes (including reaction catalysts) in the four components.

본 발명에 따른 채널형 흐름 전극(flowable electrode)은 전극 활물질이 고정용기 안에서만 유동하는 것이 아니라, 채널을 통해 전극 활물질의 in-out 흐름(flow)이 있는 것이다. "축전식 흐름전극"의 경우, 전극 활물질은 이온을 흡착 및 탈착할 수 있는 것을 사용한다.The channel-type flowable electrode according to the present invention has an in-out flow of an electrode active material through a channel rather than an electrode active material flowing only in a fixed vessel. In the case of the "capacitive flow electrode ", the electrode active material is one capable of adsorbing and desorbing ions.

따라서, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구비 셀이 적용될 수 있는 FCDI은　현상적 측면에서 "Capacitive 흐름전지"라고 할 수 있으나, 4가지 구성요소 중 양극 활물질(cathode active materials) 및 음극 활물질(anode active materials)이 동시에 전극 유로 입구로부터 도입되어 전극 유로 출구로 배출되도록 흐르는 것으로, 이때 입구/출구를 갖는 유로를 통해 전해질은 흐를 수도, 흐르지 않을 수도 있다.Therefore, the FCDI to which the channel-type flow electrode-equipped cell according to the present invention can be applied can be referred to as a "capacitive flow cell" in terms of phenomena. However, among the four components, cathode active materials and anode active materials materials are simultaneously introduced from the inlet of the electrode flow channel and discharged to the outlet of the electrode flow channel. At this time, the electrolyte may flow or may not flow through the flow channel having the inlet / outlet.

한편, 전해질로부터 전기를 생산하는 발전장치에 사용될 수 있는 축전식 흐름전극장치(100)를 도 1를 참조하여 설명하면, 판상형 전해질 유로(102)를 중심으로 그 양측에 판상형 흐름 양극(112)과 판상형 흐름 음극(114)가 배치된다. 상기 전해질 유로(102)와 상기 흐름 양극(112) 사이에는 판상형 양극 이온교환집전체가 배치되고, 상기 전해질 유로(102)와 상기 흐름음극(114) 사이에는 판상형 음극 이온교환집전체가 배치된다. 그리고, 상기 판상형 흐름 양극(112)의 외측과 상기 판상형 흐름 음극(114)의 외측으로 유로를 형성하기 위한 폐쇄플레이트(116,118)가 배치된다.1, a plate-shaped flow anode 112 is formed on both sides of a plate-shaped electrolyte passage 102, and a plate- A plate-shaped flow cathode 114 is disposed. A plate-shaped anode ion-exchange current collector is disposed between the electrolyte passage 102 and the flow cathode 112, and a plate-like cathode ion-exchange current collector is disposed between the electrolyte passage 102 and the flow cathode 114. Closed plates (116, 118) for forming a flow path are disposed outside the plate-shaped flow cathode (112) and outside the plate-like flow cathode (114).

상기 양극 이온교환집전체는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극 이온교환막(104)과 다공성양극판(106)을 적층한 것을 사용할 수 있다. 상기 양극 이온교환막(104)은 상기 전해질 유로(102) 측에 배치되고, 상기 다공성양극판(106)은 상기 흐름 양극(112) 측에 배치된다. 반대로, 상기 양극 이온교환막(104)은 상기 흐름양극(112) 측에 배치되고, 상기 다공성양극판(106)은 상기 전해질 유로(102) 측에 배치되는 것도 가능하다.As shown in FIG. 1, the positive electrode ion exchange current collector may be a laminate of the positive electrode ion exchange membrane 104 and the porous positive electrode plate 106. The positive electrode ion exchange membrane 104 is disposed on the electrolyte channel 102 side and the porous anode plate 106 is disposed on the flow anode 112 side. Conversely, the positive electrode ion exchange membrane 104 may be disposed on the flow cathode 112 side, and the porous anode plate 106 may be disposed on the electrolyte channel 102 side.

또, 상기 음극 이온교환집전체는 도 1에 도시된 바와 같이, 음극 이온교환막(108)과 다공성음극판(110)을 중첩한 것을 사용할 수 있다. 상기 음극 이온교환막(108)은 상기 전해질 유로(102) 측에 배치되고, 상기 다공성음극판(110)은 상기 흐름음극(114) 측에 배치된다. 반대로, 상기 음극 이온교환막(108)은 상기 흐름음극(114) 측에 배치되고, 상기 다공성음극판(110)은 상기 전해질 유로(102) 측에 배치되는 것도 가능하다.As shown in FIG. 1, the negative electrode ion exchange current collector may be formed by stacking the negative electrode ion exchange membrane 108 and the porous negative electrode plate 110. The cathode ion exchange membrane 108 is disposed on the electrolyte channel 102 side and the porous cathode plate 110 is disposed on the flow cathode 114 side. Conversely, the negative electrode ion exchange membrane 108 may be disposed on the flow cathode 114 side, and the porous cathode plate 110 may be disposed on the electrolyte flow path 102 side.

상기 판상형 흐름 양극(112)은 전극용액에 양극 활물질(111)이 분산된 슬러리 상태로 흐르는 판상형 유로이다. 그리고, 상기 판상형 흐름 음극(114)은 전극용액에 음극 활물질(113)이 분산된 슬러리 상태로 흐르는 판상형 유로이다. 상기 판상형 흐름 양극(112)과 상기 판상형 흐름 음극(114)은 판상형 유로를 형성하기 위해 외측에 폐쇄플레이트(116,118)와 내측에 판상형 지지체가 필요하다.The plate-like flow anode (112) is a plate-like flow passage in which a cathode active material (111) is dispersed in a slurry state in an electrode solution. The plate-like flow cathode 114 is a plate-like flow passage in which slurry in which the anode active material 113 is dispersed in the electrode solution flows. The plate-like flow anode 112 and the plate-like flow cathode 114 are required to have a closing plate 116, 118 on the outer side and a plate-like support on the inner side to form a plate-like flow passage.

발전장치로 활용시 상기 축전식 흐름전극장치(100)의 작동원리는, 상기 판상형 전해질 유로(102)로 양이온과 음이온을 가지는 전해질을 흘리면, 상기 판상형 양극 이온교환집전체를 통과한 양이온이 상기 판상형 흐름 양극(112)로 이동하고 상기 음극 이온교환집전체를 통과한 음이온이 상기 판상형 흐름 음극(114)로 이동하면, 상기 흐름 양극(112)와 상기 흐름 음극(114) 사이에 전위차가 발생하게 된다. 이 전위차가 상기 다공성 양극판(106)과 상기 다공성 음극판(110)을 통해 외부로 전기적으로 연결되면, 상기 축전식 흐름전극장치(100)는 발전유니트로써 활용될 수 있다.The operation principle of the storage type flow electrode device 100 when used as a power generation device is such that when an electrolyte having a positive ion and an anion is passed through the plate-like electrolyte passage 102, positive ions passing through the plate- A negative potential is generated between the flow anode 112 and the flow cathode 114 when the anode moves to the flow anode 112 and the anion passed through the anode ion exchange collector moves to the plate anode 114 . When the potential difference is electrically connected to the outside through the porous cathode plate 106 and the porous cathode plate 110, the storage type flow electrode device 100 can be utilized as a power generation unit.

반대로, 상기 다공성 양극판(106)과 상기 다공성 음극판(110)에 전위차가 발생하도록 외부에서 전류를 흘리면, 상기 흐름 양극(112)와 상기 흐름 음극(114)로 상기 전해질 유로(102)를 흐르는 전해질로부터 강제로 양이온과 음이온이 이동하면서, 전해질을 탈염시키게 된다.Conversely, when an electric current flows from the outside to generate a potential difference between the porous cathode plate 106 and the porous cathode plate 110, the flow cathode 112 and the flow cathode 114 are separated from the electrolyte flowing through the electrolyte channel 102 As the positive and negative ions are forced to move, the electrolyte is desorbed.

또, 동시에 상기 흐름 양극(112)와 상기 흐름 음극(114)를 흐르는 슬러리에 전하가 채워지므로, 상기 슬러리를 저장하여 전기 저장장치로 활용하는 것도 가능하다.At the same time, since the slurry flowing through the flow cathode 112 and the flow cathode 114 is filled with electric charge, the slurry can be stored and used as an electric storage device.

상기 폐쇄플레이트(116,118)는 비전기 전도성 플레이트를 사용할 수도 있고, 전기 전도성이 있는 금속판을 사용할 수도 있다. 전기 전도성 금속판을 사용하는 경우에는 추가 집전체로써 활용될 수 있다.The closing plates 116 and 118 may use a non-electrically conductive plate, or an electrically conductive metal plate may be used. If an electrically conductive metal sheet is used, it can be used as an additional collector.

발전, 에너지저장, 탈염 등의 대단위 플랜트에 적용시 장치비용을 낮추고 작은 공간을 차지하면서도 대용량화시키기 위해, 본 발명자들은 도 1에 도시된 판상형 흐름 전극 유로 구성을 응용하면, 상기 폐쇄플레이트가 필요없는 채널형 흐름 전극 유로를 액체침투성 벽체 또는 분리막으로 둘러싸인 채널로 설계할 수 있고, 복수개의 채널형 흐름 전극 단위체들을 격자형과 같이 고도로 밀집하게 배치한 채널형 흐름 전극 구조체를 제공할 수 있으며, 액체침투성 벽체 또는 분리막이 기본 골격을 형성하면서 전해질을 공급하는 지지체 역할을 수행할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이에 기초한 것이다. In order to reduce the apparatus cost and to increase the capacity while taking a small space when applied to a large-scale plant such as power generation, energy storage, and desalting, the inventors of the present invention have found that when applying the plate- Type flow electrode unit can be designed as a channel surrounded by a liquid permeable wall or a separator and a channel type flow electrode structure in which a plurality of channel type flow electrode unit units are arranged in a highly dense arrangement such as a lattice type, Or the separator can serve as a support for supplying the electrolyte while forming the basic skeleton. The present invention is based on this.

따라서, 본 발명은 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 일체형의 액체침투성 벽체 또는 분리막으로 형성한 후 액체침투성 벽체 또는 분리막으로 둘러싸여 한정된 채널들 중 일부 또는 전부가 흐름 전극 단위체(unit)(도 3)를 구성하는 채널형 흐름 전극 구조체를 제공하는 것이 하나의 특징이다. 이 경우 서로 인접한 두 개의 채널형 흐름 전극 단위체는 액체침투성 벽체 또는 분리막을 공유할 수 있다(도 2). Therefore, the present invention is characterized in that a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an inlet and discharged to an outlet is formed as an integral liquid permeable wall or separator, and then surrounded by a liquid permeable wall or a separator, It is a feature to provide a channel-shaped flow electrode structure constituting an electrode unit (Fig. 3). In this case, two adjacent channel-type flow electrode unit bodies may share a liquid permeable wall or membrane (FIG. 2).

또한, 본 발명은 채널형 흐름 전극 단위체(unit)를 블록형태로 조립가능하게 설계하여(도 3), 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 구비한 채널형 흐름 전극 구조체를 제공하는 것이 다른 특징이다(도 4).The present invention is also characterized in that a channel type flow electrode unit unit is designed to be assembled in a block form (FIG. 3) to provide a channel type flow electrode structure having two or more channel type flow electrode unit units (Fig. 4).

나아가, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 도 1에 도시된 판상형 전극 유로를 갖는 축전식 흐름전극장치와 달리 별도의 전해질 유로가 없더라도 채널형 전극 단위체의 액체침투성 벽체를 통해 전해질이 공급될 수 있으므로 전기화학적 셀로서 작동할 수 있는 것이 또다른 특징이다.Furthermore, the channel type flow electrode structure according to the present invention differs from the capacitive flow electrode device having the plate-shaped electrode path shown in FIG. 1 in that an electrolyte can be supplied through the liquid permeable wall of the channel- Another feature is that it can operate as an electrochemical cell.

본 발명은 축전식 흐름전극장치 중 양극/음극/분리막/전해질을 본 발명의 제3양태 또는 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체로 제공한다. 본 발명의 제3양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 본 발명의 제1양태 또는 제2양태에 따른 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 구비한 것이다.The present invention provides a positive electrode / negative electrode / separator / electrolyte among the capacitive flow electrode devices as the channel type flow electrode structure according to the third or tenth aspect of the present invention. The channel-type flow electrode structure according to the third aspect of the present invention comprises two or more channel-type flow electrode units according to the first or second aspect of the present invention.

본 발명의 제1양태에 따른 채널형 흐름 전극 단위체는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서, The channel type flow electrode unit according to the first aspect of the present invention is a channel type flow electrode unit unit defined by a liquid permeable wall,

양이온 또는 음이온, 바람직하게는 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있으며, An ion exchange current collector which passes only one of a cation or anion, preferably a cation and an ion, and has electrical conductivity is located on the inner surface of the channel-shaped wall,

채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것일 수 있다.The electrode flow channel through which the electrode active material-containing fluid introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet flows may be spaced apart from the wall through the ion exchange current collector.

이때, 양이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 양극 이온교환집전체를 구비하는 경우 채널형 흐름 양극 단위체가 될 수 있고, 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 음극 이온교환집전체를 구비하는 경우 채널형 흐름 음극 단위체가 될 수 있다(도 5).In this case, in the case of having a cathode ion-exchange current collector passing positive ions and having electrical conductivity, it may be a channel-type flow cathode unit, and in the case of having an anode ion-exchange current collector passing anions and having electrical conductivity, (Fig. 5).

이때, 이온교환집전체는 이온만을 투과시키면서 전기 전도성을 띠는 재료로 제조될 수도 있고, 이온교환막과 다공성 집전체(예, 탄소, 및 금속 물질, 전도성고분자)가 적층된 것일 수 있다. 이때, 이온교환집전체 역할을 수행하는 한 적층 순서는 중요하지 않다.At this time, the ion exchange current collector may be made of a material having electrical conductivity while transmitting only ions, or may be a stack of an ion exchange membrane and a porous current collector (for example, carbon, a metal material, or a conductive polymer). At this time, the order of lamination is not important as long as it plays the role of an ion exchange collector.

양이온 교환막은 전해질 액체의 유통을 막고 양이온만 선택적으로 통과시키는 치밀막일 수 있고, 상기 음이온 교환막은 전해질 액체의 유통을 막고 음이온만 선택적으로 통과시키는 치밀막일 수 있다. 양이온 교환막과 음이온 교환막은 공지의 이온 분리막을 사용할 수 있다.The cation exchange membrane may be a dense membrane which prevents the electrolyte liquid from flowing and selectively passes only positive ions, and the anion exchange membrane may be a dense membrane that prevents the electrolyte liquid from flowing and selectively passes only negative ions. As the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, known ion exchange membranes can be used.

본 발명의 제2양태에 따른 채널형 흐름 전극 단위체는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서, The channel type flow electrode unit according to the second aspect of the present invention is a channel type flow electrode unit unit defined by a liquid permeable wall,

양이온 또는 음이온, 바람직하게는 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용(예, 코팅)되어 있으며, The ion exchange material is applied (e.g., coated) to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof so that only one of the cation or the anion, preferably the cation and the anion,

다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있고, The porous collector is applied to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied,

채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것일 수 있다.The electrode flow path through which the electrode active material-containing fluid introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet flows may be spaced apart from the wall through the porous current collector.

양이온을 통과시키는 이온교환물질이 적용된 경우 채널형 흐름 양극 단위체가 될 수 있고, 음이온을 통과시키는 이온교환물질이 적용된 경우 채널형 흐름 음극 단위체가 될 수 있다.If a cation exchange material is used, it can be a channel-type flow cathode unit, and when an ion exchange material is used to pass anion, it can be a channel-type flow cathode unit.

본 발명에서 양극활물질 및 음극활물질은 서로 다른 물질이 사용될 수도 있지만, 동일한 물질이 사용될 수 있으며, 이 경우에 양자를 합쳐서 전극활물질이라고 명명한다. 상기 양극활물질 및 상기 음극활물질은 다공성 탄소(활성탄, 카본파이버, 탄소에어로젤, 탄소나노튜브 등), 흑연분말, 금속산화물 분말 등이 사용될 수 있다. In the present invention, the cathode active material and the anode active material may be different materials, but the same material may be used. In this case, they are collectively referred to as an electrode active material. The positive electrode active material and the negative electrode active material may be porous carbon (activated carbon, carbon fiber, carbon aerogels, carbon nanotubes, etc.), graphite powder, metal oxide powder and the like.

또, 상기 전극용액은 NaCl, H2SO4, HCl, NaOH, KOH, Na2NO3등 수용성 전해질액과, 프로필렌카보네이트(Propylene Carbonate, PC), 디에틸카보네이트(Diethyl Carbonate, DEC), 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran, THF)와 같은 유기성 전해질액을 포함할 수 있다. 특히, 상기 전극용액으로써 다량의 염(특히, NaCl)이 함유된 염수 또는 미량의 염이 함유된 담수를 사용하는 것이 가능하다.The electrode solution may be prepared by mixing a solution of a water-soluble electrolyte such as NaCl, H 2 SO 4 , HCl, NaOH, KOH and Na 2 NO 3 with a solution of propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC) And an organic electrolytic solution such as tetrahydrofuran (THF). Particularly, it is possible to use salt water containing a large amount of salt (particularly, NaCl) or fresh water containing a small amount of salt as the electrode solution.

상기 다공성 집전체는 전기가 통하면서도 유체가 통과할 수 있는 물질, 예를 들어 다공성 탄소 또는 전도성 고분자일 수 있다. 상기 다공성 탄소는 그라파이트, 그래핀, 탄소섬유, 활성탄, 카본나노튜브 등으로 제작될 수 있다.The porous current collector may be a material through which the fluid can pass, such as a porous carbon or a conductive polymer. The porous carbon may be made of graphite, graphene, carbon fiber, activated carbon, carbon nanotube, or the like.

전해질로는 상기 전극용액과 마찬가지로 NaCl, H2SO4, HCl, NaOH, KOH, Na2NO3 등 수용성 전해질액과, 프로필렌카보네이트(Propylene Carbonate, PC), 디에틸카보네이트(Diethyl Carbonate, DEC), 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran, THF)와 같은 유기성 전해질액을 포함할 수 있다. 특히, 상기 전해질로 다량의 염(특히, NaCl)이 함유된 염수 또는 미량의 염이 함유된 담수를 사용하는 것이 가능하다. Examples of the electrolyte include a solution of a water-soluble electrolyte such as NaCl, H 2 SO 4 , HCl, NaOH, KOH and Na 2 NO 3 and a solution of propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC) And an organic electrolytic solution such as tetrahydrofuran (THF). Particularly, it is possible to use saline containing a large amount of salt (particularly, NaCl) or fresh water containing a small amount of salt as the electrolyte.

액체침투성 벽체는 골격 지지체 역할을 할 수 있다. 액체침투성 벽체에 둘러싸여 한정된 채널은 도 3에 도시된 바와 같이 사각 기둥과 같은 다각기둥 일 수 있고, 원기둥일 수 있다.The liquid permeable wall can serve as a skeletal support. The limited channel surrounded by the liquid permeable wall may be a polygonal column, such as a square column, as shown in FIG. 3, or it may be a cylinder.

액체침투성 벽체는 전기절연성인 것이 바람직하다. 액체침투성 벽체의 재료는 제올라이트, 세라믹, 또는 고분자물질을 함유할 수 있다. 전해질이 이동하기 용이하도록 섬유조직으로 이루어지는 것이 바람직하다.The liquid permeable wall is preferably electrically insulating. The material of the liquid permeable wall may contain zeolite, ceramic, or polymeric material. And is preferably made of a fiber structure to facilitate the movement of the electrolyte.

본 발명에서 액체투과성 벽체에 형성되는 이온교환막은 다공성 지지체에 이온을 투과시키는 물질을 코팅한 세공충진막일 수 있다.In the present invention, the ion exchange membrane formed on the liquid permeable wall may be a pore filling membrane coated with a substance permeable to ions to the porous support.

도 8에 예시된 바와 같이, 본 발명의 채널형 흐름 전극 단위체는 As illustrated in Fig. 8, the channel type flow electrode unit of the present invention comprises

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1a단계;A first step of preparing a channel defined by the liquid permeable wall;

양이온 또는 음이온, 바람직하게는 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 통과시키는 이온교환물질을 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2a단계; 및A step 2a of applying an ion exchange material which passes only one of a cation or an anion, preferably a cation and an anion, to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself or a combination thereof; And

다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3a단계Step 3a of applying the porous collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied

를 포함하는 제조방법에 의해 제공될 수 있다.≪ / RTI >

또한, 본 발명의 채널형 흐름 전극 단위체는Further, the channel type flow electrode unit of the present invention

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1b단계;B) preparing a channel defined by the liquid permeable wall;

다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2b단계; 및(B) applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall; And

양이온 또는 음이온 바람직하게는 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 통과시키는 이온교환막을 다공성 집전체가 적용된 채널형 벽체 내부면에 적용하는 제3b단계;A third step (b) of applying an ion exchange membrane through which only one of the cation and the anion, preferably the cation and the anion, passes, to the inner surface of the channel-shaped wall to which the porous current collector is applied;

를 포함하는 제조방법에 의해 제공될 수 있다.≪ / RTI >

한편, 본 발명의 제3양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 조립가능한 블록형태의 채널형 흐름 전극 단위체들을 조립한 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 제3양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 형성하는 기본 골격을 액체침투성 벽체로 형성한 후, 액체침투성 벽체로 한정된 채널들 중 일부 또는 전부를 흐름 전극 단위체(unit)로 구성한 것일 수 있다. Meanwhile, the channel type flow electrode structure according to the third aspect of the present invention may be an assembled channel type flow electrode unit units in the form of assemblable blocks. Further, the channel-type flow electrode structure according to the third aspect of the present invention is characterized in that after the fluid skeleton is formed into a liquid permeable wall in which a plurality of channels for introducing fluid into the inlet and discharged to the outlet are formed, Some or all of them may be composed of a flow electrode unit.

본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 채널형 전해질 유로를 추가로 구비할 수 있다. 전해질 유로는 지속적으로 전해질을 공급해 주는 역할을 할 수 있다. 이때, 전해질 유로는 액체침투성 벽체에 둘러싸여 한정된 채널형일 수 있다. 채널형 전해질 유로는 적어도 하나의 채널형 흐름 양극 단위체 및 적어도 하나의 채널형 흐름 음극 단위체와 인접하여 전해질을 공급할 수 있는 한 그 형태 및 위치에 제한이 없다(도 9 중 빈공간, 도 10 중 빗금표시, 도 11중 검은 원표시).The channel-type flow electrode structure according to the present invention may further include a channel-type electrolyte channel. The electrolyte flow path can serve to supply the electrolyte continuously. At this time, the electrolyte flow path may be a limited channel type surrounded by the liquid permeable wall. There is no limitation in the shape and position of the channel-type electrolyte flow channel as long as it is adjacent to at least one channel-shaped flow cathode unit and at least one channel-type flow cathode unit, as long as it can supply the electrolyte (see FIG. And a black circle in FIG. 11).

별도의 전해질 유로가 있는 경우, 액체침투성 벽체는 주로 이온의 이동 및 구조물의 역할을 하며, 전해질의 이동은 주로 전해질 유로에 의할 수 있다.In the case of a separate electrolyte flow path, the liquid permeable wall mainly acts as the movement and structure of the ions, and the movement of the electrolyte can mainly be carried out by the electrolyte flow path.

채널형 전해질 유로에서 전해질 이동방향과 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체에서 유체의 이동방향은 서로 동일하거나 반대방향일 수 있다.In the channel type electrolyte channel, the direction of movement of the electrolyte in the electrolyte moving direction and the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit may be the same or opposite to each other.

전해질 유로가 없는 경우에는, 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체만으로 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체를 형성할 수 있다.If there is no electrolyte flow path, the channel-type flow electrode structure according to the present invention can be formed using only the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit.

전해질은 별도의 채널형 유로를 통해, 액체침투성 벽체를 통해 또는 둘다를 통해 공급되고, 채널을 기준으로 전해질은 채널 길이 방향으로 공급되거나, 채널의 측면방향으로 공급되거나 둘 다일 수 있다.The electrolyte may be supplied through a separate channel-type flow path, through the liquid permeable wall, or both, and the electrolyte may be supplied in the longitudinal direction of the channel, the lateral direction of the channel, or both.

액체침투성 벽체는, 전해질 용액에 일부가 담겨져서 중력 또는 모세관 현상에 의해 자연적으로 전해질이 이동하도록 하거나, 상기 전해질 유로에 강제로 유동되는 전해질이 상기 액체침투성 벽체로 스며들면서 유동될 수 있다.The liquid permeable wall may be partly contained in the electrolyte solution so that the electrolyte moves naturally by gravity or capillary action, or an electrolyte that forcibly flows into the electrolyte flow path may flow into the liquid permeable wall.

본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체에서 채널형 흐름 양극 단위체, 채널형 흐름 음극 단위체 및 채널형 전해질 유로 단위체는 설계자의 의도에 따라 다양한 형태의 배열이 가능하며, 이를 통해 흐름 전극활물질의 공급이 계속된다면 무한한 흡착 용량에 의해 지속적으로 탈염/발전될 수 있다(도 9 및 도 10).The channel type flow cathode unit, the channel type flow cathode unit and the channel type electrolyte channel unit in the channel type flow electrode structure according to the present invention can be arranged in various forms according to the designer's intention, It can be continuously desalinated / developed by an infinite adsorption capacity (FIGS. 9 and 10).

예컨대, 채널형 전해질 유로의 주위로 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체가 서로 마주보는 형태를 가지며, 동시에 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체는 대각선 방향으로 배치될 수도 있다. 그리고, 채널형 전해질 유로는 대각선 방향으로 배치될 수 있다.For example, the channel type flow cathode unit and the channel type flow cathode unit may face each other around the channel type electrolyte flow path, and the channel type flow cathode unit and the channel type flow cathode unit may be arranged diagonally. The channel-like electrolyte flow path may be disposed diagonally.

본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 채널형 흐름 양극 단위체를 하나 이상, 그리고 채널형 흐름 음극 단위체를 하나 이상 구비하고 액체침투성 벽체를 통해 전해질이 공급되어 전기화학적 셀을 형성할 수 있다.The channel type flow electrode structure according to the present invention includes at least one channel type flow cathode unit and at least one channel type flow cathode unit, and the electrolyte is supplied through the liquid permeable wall to form an electrochemical cell.

본 발명에서 전기화학적이라 함은 산화환원 반응뿐만아니라 이온의 흡탈착 반응도 포함한다. In the present invention, the term " electrochemical " includes not only redox reactions but also ion adsorption / desorption reactions.

전기화학적 셀을 형성하기 위해, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 서로 인접한 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체의 관계가 하나 이상 있는 것이 바람직하다. 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체가 서로 인접한 관계에는 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체가 직접 인접한 경우 뿐만아니라, 전해질 유로를 사이에 두고 인접한 경우도 포함한다.In order to form an electrochemical cell, it is preferable that the channel-type flow electrode structure according to the present invention has at least one relationship between adjacent channel-type flow cathode units and channel-type flow cathode units. The relationship that the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit are adjacent to each other includes not only the case where the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit are directly adjacent but also the case where the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit are adjacent to each other through the electrolyte passage.

본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체에서 전기화학적 셀의 작동원리는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. The operating principle of the electrochemical cell in the channel-type flow electrode structure according to the present invention is shown in Figs. 5 and 6. Fig.

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체에서도, 도 1과 동일한 작동원리가 적용된다. 그러나, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 도 1에 도시된 판상형 전기유로를 갖는 축전식 흐름전극장치와 달리 별도의 전해질 유로가 없더라도 채널형 전극 단위체의 액체침투성 벽체에 의해 전해질이 공급될 수 있으므로 전기화학적 셀로서 작동할 수 있다(도 7). 또한, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체에서는 전극 유로를 둘러싸고 있는 채널형 액체침투성 벽체 전체 벽면에서 음이온과 양이온의 이동이 발생되므로, 판상형 흐름 전극과 달리 전극 유로 내 음이온과 양이온의 이동 거리가 짧아 전극활물질에 흡착/탈착 속도가 높을 뿐만 아니라 충방전 효율이 높고 흐름전극장치(200)의 용량도 크게 증가할 수 있다. As shown in Fig. 5A, in the channel-type flow electrode structure according to the present invention, the same operating principle as in Fig. 1 is applied. However, the channel-type flow electrode structure according to the present invention differs from the capacitive flow electrode device having the plate-shaped electric flow path shown in FIG. 1 in that an electrolyte can be supplied by the liquid permeable wall of the channel- So that it can operate as an electrochemical cell (Fig. 7). Further, in the channel-type flow electrode structure according to the present invention, anions and cations are transferred from the entire wall surface of the channel-type liquid permeable wall surrounding the electrode flow path. Therefore, unlike the plate-shaped flow electrode, the movement distance of anions and cations in the electrode flow path is short Not only the adsorption / desorption rate is high in the electrode active material, but also the charging / discharging efficiency is high and the capacity of the flow electrode device 200 can be greatly increased.

다공성 집전체에 전압을 인가하면 채널을 흐르는 양극 활물질 및 음극 활물질에 전하가 형성되어 전해질내의 양이온 및 음이온이 분리막 및 채널형 벽체를 통해 활물질과 흡착하여 빠져나감으로서 탈염이 일어난다. 전극활물질에서의 이온 흡착 또는 탈착을 통해 전기를 발생할 때 전기를 집전할 수 있다.When a voltage is applied to the porous collector, a charge is formed in the cathode active material and the anode active material flowing through the channel, and desorption occurs because the positive and negative ions in the electrolyte are adsorbed to the active material through the separator and the channel-shaped wall. Electricity can be collected when electricity is generated through ion adsorption or desorption in the electrode active material.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 별도의 전해질 유로가 없을 수 있고, 액체 투과성 벽체가 이를 대신할 수 있다. 따라서, 축전식 흐름전극장치의 크기를 더욱 작게 할 수 있는 장점이 있다.As shown in FIG. 7, the channel-type flow electrode structure according to the present invention may have no separate electrolyte flow path, and the liquid-permeable wall may be substituted for it. Therefore, there is an advantage that the size of the capacitive flow electrode device can be further reduced.

본 발명의 채널형 흐름 전극 구조체는The channel-type flow electrode structure of the present invention

유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1c단계;(C) preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluids are introduced into an outlet and discharged to an outlet;

선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하고, 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2c단계; 및The selected channel (s) is applied to the inner face of the channel-shaped wall, the wall itself, or a combination thereof with an ion exchange material which allows the cation to pass therethrough, and an ion exchange material which passes the selected other channel (s) A second step of applying to the wall itself or a combination thereof; And

다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3c단계Step 3c of applying the porous collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied

를 포함하는 제조방법에 의해 제공될 수 있다.≪ / RTI >

또한, 본 발명의 채널형 흐름 전극 구조체는Further, the channel-type flow electrode structure of the present invention

유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1d단계;A first d step of preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an outlet and discharged to an outlet;

다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2d단계;A second d step of applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall;

다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하고, 다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하는 제3c단계;The selected channel (s) of the channels to which the porous current collector is applied is coated on the inner surface of the channel-shaped wall by an ion exchange material which passes the positive ions, and the selected one of the channels to which the porous current collector is applied is passed through the anion A third step c) coating the inner surface of the channel-shaped wall with the ion exchange material;

를 포함하는 제조방법에 의해 제공될 수 있다.≪ / RTI >

한편, 본 발명의 제8양태에 따른 채널형 흐름 전극 구비 셀은 Meanwhile, the channel-type flow electrode-equipped cell according to the eighth aspect of the present invention

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 양극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및 A channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, comprising: a channel-type flow cathode unit having an anode-ion exchange collector passing through a cation and having electrical conductivity located on an inner surface of the channel-type wall; And

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 음극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되, A channel type flow cathode unit unit defined by a liquid permeable wall, comprising: a channel type flow cathode unit body having an anode ion exchange current collector passing through an anion and having electrical conductivity located on an inner surface of a channel-

채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것일 수 있다. The electrode flow channel through which the electrode active material-containing fluid introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet flows may be spaced apart from the wall through the ion exchange current collector.

또한, 본 발명의 제9양태에 따른 채널형 흐름 전극 구비 셀은 Further, the channel-type flow electrode-equipped cell according to the ninth aspect of the present invention

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및 A channel-type flow anode unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof so as to allow the cation to pass therethrough, A channel-type flow anode unit applied to the inner surface of the channel-type wall to which the exchange material is applied; And

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되, A channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof so as to allow the anion to pass therethrough, And a channel-type flow cathode unit applied to the inner surface of the channel-type wall to which the exchange material is applied,

채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것일 수 있다.The electrode flow path through which the electrode active material-containing fluid introduced from the channel inlet and discharged to the channel outlet flows may be spaced apart from the wall through the porous current collector.

본 발명의 제8양태 또는 제9양태에 따른 채널형 흐름 전극 구비 셀은 채널형 흐름 양극 단위체를 하나 이상, 그리고 채널형 흐름 음극 단위체를 하나 이상 구비하고 액체침투성 벽체를 통해 전해질이 공급되어 전기화학적 셀을 형성한다. 이때, 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체는 인접한 벽체를 공유할 수 있다(도 7)The channel-type flow electrode-equipped cell according to the eighth or ninth aspect of the present invention comprises at least one channel-type flow cathode unit and at least one channel-type flow cathode unit, and the electrolyte is supplied through the liquid- Thereby forming a cell. At this time, the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit may share adjacent walls (Fig. 7)

도 12에 도시된 바와 같이, 레독스 흐름전극장치(120)는 분리막(130)을 기준으로 양측에 전극용액이 흐르는 양극유로(126)와 음극유로(128)가 형성되고, 상기 양극유로(126) 및 상기 음극유로(128) 각각에는 전기를 모으는 양극집전체(122)와 음극집전체(124)가 배치된다.12, the redox flow electrode device 120 includes a positive electrode passage 126 and a negative electrode passage 128 through which the electrode solution flows on both sides of the separator 130, and the positive electrode passage 126 And the cathode flow path 128 are respectively disposed a cathode current collector 122 and a cathode current collector 124 for collecting electricity.

상기 양극유로(126)에는 양극용액탱크(132)에 저장된 양극용액이 양극펌프(134)에 의해 순환하게 되고, 상기 음극유로(128)에는 음극용액탱크(136)에 저장된 음극용액이 음극펌프(138)에 의해 순환하게 된다. 양극용액과 음극용액은 일반적으로 아연이온과 브롬이온을 포함하는 전해질용액을 사용한다.The anode solution stored in the anode solution tank 132 is circulated by the anode pump 134 and the anode solution stored in the anode solution tank 136 is circulated in the anode passage 126 via the cathode pump 134 138). The anode solution and the cathode solution generally use an electrolyte solution containing zinc ions and bromine ions.

따라서, 상기 분리막(130)을 기준으로 상기 양극유로(126)와 상기 음극유로(128)에서 산화환원반응이 일어나면서, 전기를 방출하거나 축전하게 된다.Therefore, the redox reaction occurs in the anode flow path 126 and the cathode flow path 128 based on the separation membrane 130, thereby discharging or storing electricity.

본 발명은 레독스 흐름전극장치 중 양극/음극/분리막/전해질을 본 발명의 제3양태 또는 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체로 제공하는 것이 특징이다.The present invention is characterized by providing the anode / cathode / separator / electrolyte in the redox flow electrode device as the channel-type flow electrode structure according to the third or tenth aspect of the present invention.

본 발명의 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 채널형 골격 지지체의 기능으로 액체침투성 벽체 대신 분리막을 적용하기 위해 본 발명의 제1양태 또는 제2양태에 따른 채널형 흐름 전극 단위체를 일부 수정한 것이다.The channel-type flow electrode structure according to the tenth aspect of the present invention is characterized in that the channel-type flow electrode unit according to the first or second aspect of the present invention is partially modified to apply the separation membrane instead of the liquid permeable wall by the function of the channel- It is.

여기서, 분리막은 이온이 자유롭게 통과될 수 있는 전기절연성 막으로, 양극과 음극을 물리적으로 분리시켜준다.Here, the separation membrane is an electrically insulating film through which ions can freely pass, and physically separates the anode and the cathode.

본 발명의 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는,A channel-type flow electrode structure according to a tenth aspect of the present invention includes:

유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 분리막 지지체; A separation membrane support for forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluids are introduced into an inlet and discharged to an outlet;

상기 분리막 지지체에서 선택된 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 집전체가 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 양극활물질 함유 유체가 흐르는 양극 유로가 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 양극 단위체(unit); 및Wherein a porous current collector is disposed on an inner wall surface of the channel (s) selected in the separation membrane support, and an anode flow channel through which a fluid containing a cathode active material, which is introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet, flows is passed through the porous separator A channeled flow anode unit, spaced apart; And

상기 분리막 지지체에서 선택된 다른 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 집전체가 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 음극활물질 함유 유체가 흐르는 음극 유로가 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 음극 단위체(unit)를 포함할 수 있다. Wherein a porous current collector is disposed on an inner wall surface of another channel (s) selected from the separation membrane support, and a negative electrode flow channel through which a negative active material-containing fluid introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows, Like flow cathode unit, which is spaced apart from the cathode.

이때, 전기화학적 셀로 작동하기 위해, 상기 채널형 흐름 양극 단위체의 주위로는 상기 채널형 흐름 음극 단위체가 인접하여 배치되어 있는 것일 수 있다.In this case, in order to operate as an electrochemical cell, the channel-type flow cathode unit may be disposed adjacent to the channel-type flow cathode unit.

상기 분리막 지지체는, 구조물을 형성하도록 하는 다공성 지지체에 프로톤을 선택적으로 투과시키는 물질을 상기 다공성 지지체의 공극에 코팅한 세공충진막 형태일 수 있다.The separation membrane support may be in the form of a pore filling membrane in which a material for selectively transmitting a proton to a porous support forming the structure is coated on the pores of the porous support.

다공성 집전체는 분리막 지지체에 의해 형성된 채널의 내벽면에 맞닿도록 배치될 수 있다. 따라서, 양극 활물질 함유 유체가 흐르는 양극 유로는 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있고, 음극 활물질 함유 유체가 흐르는 음극 유로는 다공성 집전체를 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있다. The porous collector may be arranged to abut the inner wall surface of the channel formed by the separation membrane support. Therefore, the cathode flow path through which the fluid containing the cathode active material flows is separated from the channel type separation membrane support through the porous current collector, and the cathode flow channel through which the anode active material-containing fluid flows is separated from the channel separation membrane support via the porous current collector.

이때 사용되는 양극 활물질 및 상기 음극 활물질은 서로 다른 물질이 사용될 수도 있지만, 동일한 물질이 사용될 수도 있다.The positive electrode active material and the negative electrode active material used herein may be different materials, but the same material may be used.

또한, 본 발명의 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체는 채널형 전해질 유로를 추가로 구비할 수 있으며, 전해질 유로는 분리막에 의해 한정된 채널형일 수 있다.In addition, the channel-type flow electrode structure according to the tenth aspect of the present invention may further include a channel-type electrolyte passage, and the electrolyte passage may be a channel type defined by a separation membrane.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제10양태에 따른 채널형 흐름 전극 구조체를 구비한 레독스 흐름전극장치(418)는, 프로톤만을 투과시키는 분리막 지지체(402)와, 상기 채널형 분리막 지지체(402)의 내부에 형성된 흐름 양극 유로(401)과 흐름 음극 유로(403)를 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 채널형 흐름 양극 유로(401)과 상기 채널형 흐름 음극 유로(403)는 바둑판 무늬를 가지도록 배치될 수 있다. 이 결과, 상기 분리막 지지체(402)를 통해 프로톤이 이동하면서, 상기 채널형 흐름 양극 유로(401)과 상기 채널형 흐름 음극 유로(403)에서 각각 양극 활물질 함유 유체 및 음극 활물질 함유 유체에서 산화환원반응이 일어나면서, 충전 또는 방전을 하게 된다.13, a redox flow electrode device 418 having a channel-type flow electrode structure according to the tenth aspect of the present invention includes a separation membrane support 402 for transmitting only proton, And a flow cathode flow path 401 and a flow cathode flow path 403 formed in the interior of the flow path 402. As shown in FIG. 13, the channel-type flow cathode flow path 401 and the channel-type flow cathode flow path 403 may be arranged to have a checkerboard pattern. As a result, the protons move through the separation membrane support body 402, and the redox reaction is performed in the channel-containing flow channel 401 and the channel-type flow channel 403 in the fluid containing the cathode active material and the fluid containing the anode active material, Charging or discharging occurs.

본 발명에 따라 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 구비한 채널형 흐름 전극 구조체는 발전, 에너지저장, 탈염 등의 대단위 플랜트에 적합하도록 전극용량을 확대시키면서도 부품수를 줄여서 제조비용과 설치공간을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 축전식 흐름전극장치 및/또는 레독스 흐름전극장치에 적용될 수 있으며, 이온 또는 프로톤이 이동하면서 전기를 발전, 에너지저장, 탈염하는 장치에 모두 적용이 가능하다.According to the present invention, a channel-type flow electrode structure having two or more channel type flow electrode unit units can reduce the number of parts while enlarging the electrode capacity so as to be suitable for a large-scale plant such as power generation, energy storage and desalination, And can be applied to a storage flow electrode device and / or a redox flow electrode device, and can be applied to devices for generating electricity, storing energy, and desalting electricity while moving ions or protons.

도 1은 본 발명의 기본구조 및 작동원리가 도출되는 판상형 축전식 흐름전극장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 일체형으로 구비한 채널형 흐름 전극 구조체의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 양극 단위체의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 조립한 채널형 흐름 전극 구조체의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체 사이에 별도의 전해질 유로가 있는 경우 각 채널에서 전극활물질 흐름 상 및 전해질 흐름 상의 양이온 및 음이온의 분포 및 흐름을 도시한 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체 사이에 별도의 전해질 유로가 있는 경우 채널형 흐름 전극 구조체의 구조 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체 사이에 전해질 유로가 배치되는 경우 채널형 흐름 전극 구조체의 작동원리를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 흐름 양극 단위체와 채널형 흐름 음극 단위체 사이에 별도의 전해질 유로가 없는 경우 액체침투성 벽체를 통해 전해질의 흐름을 도시한 개략도이다.
도 8은 실시예 1의 3개 채널형 흐름 전극 구조체를 제조하는 방법의 도시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일구체예에 따른 채널형 흐름 전극 구조체에서 채널형흐름 양극 단위체 및 채널형흐름 음극 단위체의 배치도이다.
도 10은 본 발명의 일구체예에 따라 채널형 전해질 유로(빗금으로 표시)를 구비한 채널형 흐름 전극 구조체에서 각 채널의 배치도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 구체예에 따라 전해질 유로(검은 원으로 표시)를 구비한 채널형 흐름 전극 구조체의 개략도이다.
도 12는 일반적인 레독스 흐름전지의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일구체예에 따른 레독스 흐름전극장치의 개략도이다.
도 14는 실시예 1에서 제조된 3개 채널형 흐름 전극 구조체를 사용하여, 반응시간에 따른 전류값의 변화를 도시한 그래프이다.
도 15는 실시예 2에서 제조된 9개 채널형 흐름 전극 구조체를 사용하여, 반응시간에 따른 전류값의 변화를 도시한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a plate-shaped storage flow electrode device in which the basic structure and operating principle of the present invention are derived. FIG.
FIG. 2 is a schematic view of a channel-type flow electrode structure having two or more channel-type flow electrode unit units integrally according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a channel-type flow anode unit and a channel-type flow anode unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a channel-type flow electrode structure in which two or more channel-type flow electrode unit bodies are assembled according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a graph showing the distribution and flow of positive and negative ions on the electrode active material flow and the electrolyte flow in each channel when there is a separate electrolyte flow path between the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit according to an embodiment of the present invention Fig.
FIG. 5B is a structural cross-sectional view of a channel-type flow electrode structure in the case where there is a separate electrolyte flow path between the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing the operation principle of a channel-type flow electrode structure when an electrolyte channel is disposed between the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing the flow of an electrolyte through a liquid permeable wall when no separate electrolyte flow path exists between the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view showing a method of manufacturing the three channel type flow electrode structure of the embodiment 1. Fig.
9 is a layout diagram of a channel-type flow cathode unit and a channel-type flow cathode unit in the channel-type flow electrode structure according to an embodiment of the present invention.
10 is a layout diagram of channels in a channel-type flow electrode structure having a channel-type electrolyte channel (denoted by a hatched portion) according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a schematic view of a channeled flow electrode structure having an electrolyte flow path (represented by a black circle) according to various embodiments of the present invention.
12 is a schematic view showing the structure of a general redox flow cell.
13 is a schematic diagram of a redox flow electrode device in accordance with one embodiment of the present invention.
14 is a graph showing a change in current value according to a reaction time using the three channel type flow electrode structure manufactured in Example 1. FIG.
15 is a graph showing a change in current value according to a reaction time using the 9-channel type flow electrode structure manufactured in Example 2. FIG.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are intended to clearly illustrate the technical features of the present invention and do not limit the scope of protection of the present invention.

실시예Example 1: 3개1: 3 채널형 흐름 전극 구조체 Channel type flow electrode structure

도 8에 도시된 바와 같이 3개 채널을 가진 채널형 전극 구조체를 제조하였다.As shown in FIG. 8, a channel-type electrode structure having three channels was fabricated.

구체적으로는 3개의 사각 기둥 채널 지지체를 성형하여, 액체침투성 가능한 마이크로포러스 허니컴 구조를 준비하였다. 이어서, 첫번째 사각 기둥 채널은 양이온분리막으로 코팅하고, 세번째 사각 기둥 채널은 음이온분리막으로 코팅하여, 각각 양이온 교환막 및 음이온 교환막은 채널 내부벽면에 형성하였다. 이어서, 이온 교환막이 코팅된 첫번째 사각 기둥 채널 및 세번째 사각 기둥 채널 내부벽면에 그라핀을 코팅하여 다공성 집접체를 형성하였다.Specifically, three square column channel supports were molded to prepare a liquid permeable microporous honeycomb structure. Then, the first square column channel was coated with a cation separator, and the third square column channel was coated with an anion separation membrane, and cation exchange membrane and anion exchange membrane were formed on the inner wall surface of the channel, respectively. Next, graphene was coated on the first quadrangular column channel coated with the ion exchange membrane and the inner wall surface of the third square column channel to form a porous collector body.

이로인해 첫번째 사각 기둥 채널은 양극 활물질 함유 유체가 흐르는 양극 유로를, 두번째 사각 기둥 채널은 전해질 유로를, 세번째 사각 기둥 채널은 음극 활물질 함유 유체가 흐르는 음극 유로를 제공하는 채널형 흐름 전극 구조체를 준비하였다.As a result, a channel-shaped flow electrode structure was prepared in which the first square column channel provided the anode flow path through which the fluid containing the cathode active material flowed, the second square column channel provided the electrolyte flow path, and the third square column channel provided the cathode flow path through which the anode active material- .

한편, 양극활물질과 음극활물질은 활성탄소를 사용하였으며, 양극 활물질 함유 유체 및 음극 활물질 함유 유체는 물에 10 wt%의 활성탄소와 0.1M의 NaCl을 첨가하여 제조하였다.On the other hand, the positive electrode active material and the negative electrode active material were activated carbon, and the fluid containing the positive electrode active material and the negative electrode active material fluid were prepared by adding 10 wt% of activated carbon and 0.1M NaCl to water.

상기와 같이 준비된 셀을 염수 (35 g/L)이 담긴 용기에 담고 반응을 시작하였다. 염수내의 NaCl의 양은 염수의 전도도(conductivity)로부터 유추할 수 있다. 탈염반응을 하지 않은 초기 염수(35g/L)의 전도도는 55 mS/cm 인데 비해 탈염반응후 전도도가 37 mS/cm 으로 감소하였다. 이를 통해 염수의 농도는 23.5 g/L 라는 결과를 유추하였다. The prepared cell was placed in a vessel containing saline (35 g / L) and the reaction was started. The amount of NaCl in the brine can be deduced from the conductivity of the brine. The conductivity of the initial saline solution (35 g / L) without desalting was 55 mS / cm, but the conductivity decreased to 37 mS / cm after desalting. As a result, the salt concentration was estimated to be 23.5 g / L.

도 14에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 3개 채널형 흐름 전극 구조체는 Salt Removal Efficiency가 ~ 33 % 정도로 탈염장치로서 구동가능하다.As shown in FIG. 14, the three-channel type flow electrode structure manufactured in Example 1 is drivable as a desalination device with a Salt Removal Efficiency of about 33%.

실시예Example 2: 9개2: 9 채널형 흐름 전극 구조체 Channel type flow electrode structure

실시예 1과 동일한 방법으로 도 5a에 도시된 바와 같은 9개 채널형 흐름 전극 구조체를 제조하였다. A 9-channel type flow electrode structure as shown in Fig. 5A was prepared in the same manner as in Example 1.

또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 실험한 결과를 표 1 및 도 15에 나타내었다.The results of the experiment conducted in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1 and FIG.

준비된 셀을 염수 (35 g /L)이 담긴 용기에 담고 반응을 시작하였다. 염수내의 NaCl의 양은 염수의 전도도(conductivity)로부터 유추할 수 있다. 3개 채널 셀의 경우 탈염반응을 하지 않은 초기 염수(35g/L)의 전도도는 62 mS/cm 인데 비해 탈염반응후 전도도가 50 mS/cm 으로 감소하였다. 이를 통해 염수의 농도는 28 g/L 라는 결과를 유추하였고 이 때 염 제거효율은 20% 이다. 셀을 9개 채널로 확장한 경우에는 전도도가 8.15 mS/cm 로 감소하였고 이 때 염수의 농도는 8.1 g/L이며 염 제거효율은 87 %이다. The prepared cells were placed in a vessel containing saline (35 g / L) and the reaction was started. The amount of NaCl in the brine can be deduced from the conductivity of the brine. In the case of three channel cells, the conductivity of the initial saline solution (35 g / L) without desalting was 62 mS / cm, whereas the conductivity after desalting was reduced to 50 mS / cm. The salt concentration is estimated to be 28 g / L, and the salt removal efficiency is 20%. When the cell was expanded to 9 channels, the conductivity decreased to 8.15 mS / cm and the salt concentration was 8.1 g / L and the salt removal efficiency was 87%.

Conductivity (mS/cm) Conductivity (mS / cm) Salt Concentration (g/L) Salt Concentration (g / L) Salt Removal Efficiency (%) Salt Removal Efficiency (%) Pristine Pristine 62 62 35 35 Desalinated
(3 Cell Type)Desalinated
(3 Cell Type) 50 50 28 28 20 20 Desalinated (9 Cell Type)Desalinated (9 Cell Type) 8.15 8.15 8.1 8.1 87 87

Operating Condition: @1.2 V for 90 min 3.5 mL Operating Condition: @ 1.2 V for 90 min 3.5 mL

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It can be understood that

100,200,418: 흐름전극장치
102,216,416: 전해질 유로
104,204: 양극 이온교환막
106,206 : 다공성양극판
108,208: 음극 이온교환막
110,210 : 다공성음극판
111: 양극활물질
112,201,401: 흐름양극
113: 양극활물질
114,203,403: 흐름음극
116,118: 폐쇄플레이트
202,402: 지지체
212,214,412,414: 전극용액100, 200, 418: flow electrode device
102, 216, 416:
104, 204: positive electrode ion exchange membrane
106, 206: Porous anode plate
108, 208: Negative ion exchange membrane
110, 210: Porous cathode plate
111: cathode active material
112, 201, 401:
113: cathode active material
114, 203, 403:
116, 118: Closing plate
202,402: Support
212, 214, 412, 414:

Claims (27)

액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서,
양이온 또는 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있으며,
채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체.A channeled flow electrode unit defined by a liquid permeable wall,
An ion exchange current collector passing positive ions or anions and having electrical conductivity is located on the inner surface of the channel-shaped wall,
Wherein an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is spaced apart from the wall through an ion exchange current collector. 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 전극 단위체(unit)로서,
양이온 또는 음이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며,
다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있고,
채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체.A channeled flow electrode unit defined by a liquid permeable wall,
The ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself or a combination thereof so as to allow the cation or the anion to pass therethrough,
The porous collector is applied to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied,
Wherein an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is spaced apart from the wall through a porous current collector. 제1항에 있어서, 이온교환집전체는 이온교환막과 다공성 집전체가 적층된 것이 특징인 채널형 흐름 양극 단위체.The channel type flow cathode unit according to claim 1, wherein the ion exchange current collector is formed by laminating an ion exchange membrane and a porous current collector. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체침투성 벽체는 전기절연성인 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체. The channel type flow electrode unit according to claim 1 or 2, wherein the liquid permeable wall is electrically insulative. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전극활물질은 이온을 흡착 및 탈착할 수 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체.The channel type flow electrode unit according to claim 1 or 2, wherein the electrode active material is capable of adsorbing and desorbing ions. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 채널형 흐름 전극 단위체를 2개 이상 구비한 채널형 흐름 전극 구조체.A channel-type flow electrode structure comprising at least two channel-type flow electrode unit bodies according to any one of claims 1 to 3. 제6항에 있어서, 채널형 흐름 전극 단위체들은 블록형태로 조립가능한 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.The channel type flow electrode structure according to claim 6, wherein the channel type flow electrode unit bodies are assemblable in a block form. 제6항에 있어서, 서로 인접한 두 개의 채널형 흐름 전극 단위체는 액체침투성 벽체를 공유하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.7. The channeled flow electrode structure of claim 6, wherein the two adjacent channeled flow electrode units share a liquid permeable wall. 제8항에 있어서, 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 일체형의 액체침투성 벽체로 형성한 후 액체침투성 벽체로 한정된 채널들 중 일부 또는 전부가 상기 흐름 전극 단위체(unit)를 구성하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.9. The flow control device according to claim 8, wherein after forming a basic skeleton having a plurality of channels through which the fluid is introduced into the inlet and discharged to the outlet, the part or all of the channels defined by the liquid permeable wall are connected to the flow electrode unit wherein the channel-type flow electrode structure comprises: 제6항에 있어서, 채널형 전해질 유로를 추가로 구비하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.The channel-type flow electrode structure according to claim 6, further comprising a channel-type electrolyte channel. 제10항에 있어서, 전해질 유로는 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형인 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.11. The channeled flow electrode structure according to claim 10, wherein the electrolyte flow path is a channel type defined by a liquid permeable wall. 제6항에 있어서, 채널형 흐름 양극 단위체를 하나 이상, 그리고 채널형 흐름 음극 단위체를 하나 이상 구비하고 액체침투성 벽체를 통해 전해질이 공급되어 전기화학적 셀을 형성하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.7. The channeled flow electrode structure according to claim 6, comprising at least one channel-type flow cathode unit and at least one channel-type flow cathode unit, and the electrolyte is supplied through the liquid-permeable wall to form an electrochemical cell. 제6항에 있어서, 채널형 흐름 양극 단위체를 하나 이상, 그리고 채널형 흐름 음극 단위체를 하나 이상 구비하되, 서로 인접한 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체의 관계가 하나 이상 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.7. The device according to claim 6, characterized in that the channel type flow anode unit and the channel type flow cathode unit have at least one channel type flow cathode unit and at least one channel type flow cathode unit, Shaped flow electrode structure. 제6항에 있어서, 전해질은 별도의 채널형 유로를 통해, 액체침투성 벽체를 통해 또는 둘다를 통해 공급되고, 채널을 기준으로 전해질은 채널 길이 방향으로 공급되거나, 채널의 측면방향으로 공급되거나 둘 다인 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.7. The method of claim 6, wherein the electrolyte is supplied through a separate channel-type flow path, through the liquid permeable wall, or both, wherein the electrolyte is supplied in the channel length direction, The flow-through structure comprising: 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법으로서,
액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1a단계;
양이온 또는 음이온을 통과시키는 이온교환물질을 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2a단계; 및
다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3a단계
를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법.A method of manufacturing a channel-shaped flow electrode unit according to any one of claims 1 to 3,
A first step of preparing a channel defined by the liquid permeable wall;
A step 2a of applying an ion exchange material for passing a cation or anion to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself or a combination thereof; And
Step 3a of applying the porous collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied
Wherein the channel-shaped flow electrode unit body comprises a plurality of channel-type flow electrode unit pieces. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법으로서,
액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널을 준비하는 제1b단계;
다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2b단계; 및
양이온 또는 음이온을 통과시키는 이온교환막을 다공성 집전체가 적용된 채널형 벽체 내부면에 적용하는 제3b단계;
를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 단위체의 제조방법.A method of manufacturing a channel-shaped flow electrode unit according to any one of claims 1 to 3,
B) preparing a channel defined by the liquid permeable wall;
(B) applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall; And
A step 3b of applying an ion exchange membrane through which a cation or anion is passed to an inner surface of a channel-shaped wall to which a porous current collector is applied;
Wherein the channel-shaped flow electrode unit body comprises a plurality of channel-type flow electrode unit pieces. 제6항에 기재된 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법으로서,
유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1c단계;
선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하고, 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면, 벽체 자체 또는 이의 조합에 적용하는 제2c단계; 및
다공성 집전체를 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제3c단계
를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법.7. A manufacturing method of the channel-shaped flow electrode structure according to claim 6,
(C) preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluids are introduced into an outlet and discharged to an outlet;
The selected channel (s) is applied to the inner face of the channel-shaped wall, the wall itself, or a combination thereof with an ion exchange material which allows the cation to pass therethrough, and an ion exchange material which passes the selected other channel (s) A second step of applying to the wall itself or a combination thereof; And
Step 3c of applying the porous collector to the inner surface of the channel-shaped wall to which the ion exchange material is applied
Wherein the channel-type flow electrode structure is formed on the substrate. 제6항에 기재된 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법으로서,
유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 액체침투성 벽체를 준비하는 제1d단계;
다공성 집전체를 채널형 벽체의 내부면에 적용하는 제2d단계;
다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 채널(들)을 양이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하고, 다공성 집전체가 적용된 채널들 중 선택된 다른 채널(들)을 음이온을 통과시키는 이온교환물질로 채널형 벽체 내부면에 코팅하는 제3c단계;
를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체의 제조방법.7. A manufacturing method of the channel-shaped flow electrode structure according to claim 6,
A first d step of preparing a liquid permeable wall forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluid is introduced into an outlet and discharged to an outlet;
A second d step of applying the porous current collector to the inner surface of the channel-shaped wall;
The selected channel (s) of the channels to which the porous current collector is applied is coated on the inner surface of the channel-shaped wall by an ion exchange material which passes the positive ions, and the selected one of the channels to which the porous current collector is applied is passed through the anion A third step c) coating the inner surface of the channel-shaped wall with the ion exchange material;
Wherein the channel-type flow electrode structure is formed on the substrate. 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 양극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및
액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키고 전기 전도성을 가지는 음극 이온교환집전체가 채널형 벽체 내부면에 위치되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되,
채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 이온교환집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀.A channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, comprising: a channel-type flow cathode unit having an anode-ion exchange collector passing through a cation and having electrical conductivity located on an inner surface of the channel-type wall; And
A channel type flow cathode unit unit defined by a liquid permeable wall, comprising: a channel type flow cathode unit body having an anode ion exchange current collector passing through an anion and having electrical conductivity located on an inner surface of a channel-
Wherein an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is spaced apart from the wall through an ion exchange current collector. 액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 양극 단위체(unit)로서, 양이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 양극 단위체; 및
액체침투성 벽체에 의해 한정된 채널형 흐름 음극 단위체(unit)로서, 음이온을 통과시키도록 이온교환 물질이 채널형 벽체 내부면, 외부면, 벽체 자체 또는 이들의 조합 위치에 적용되어 있으며 다공성 집전체가 이온교환 물질이 적용된 채널형 벽체의 내부면에 적용되어 있는 채널형 흐름 음극 단위체를 구비하되,
채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 전극활물질 함유 유체가 흐르는 전극 유로가, 다공성 집전체를 통해 상기 벽체로부터 이격되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀.A channel-type flow anode unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof so as to allow the cation to pass therethrough, A channel-type flow anode unit applied to the inner surface of the channel-type wall to which the exchange material is applied; And
A channel-type flow cathode unit defined by a liquid permeable wall, wherein the ion exchange material is applied to the inner surface of the channel-shaped wall, the outer surface, the wall itself, or a combination thereof so as to allow the anion to pass therethrough, And a channel-type flow cathode unit applied to the inner surface of the channel-type wall to which the exchange material is applied,
Wherein an electrode flow channel through which an electrode active material-containing fluid introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is spaced apart from the wall through a porous current collector. 제19항 또는 제20항에 있어서, 채널형 흐름 양극 단위체를 하나 이상, 그리고 채널형 흐름 음극 단위체를 하나 이상 구비하고 액체침투성 벽체를 통해 전해질이 공급되어 전기화학적 셀을 형성하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀.21. The method of claim 19 or 20, further comprising providing at least one channel-type flow cathode unit and at least one channel-type flow cathode unit, wherein the electrolyte is supplied through the liquid permeable wall to form an electrochemical cell. Cell with flow electrode. 제19항 또는 제20항에 있어서, 채널형 흐름 양극 단위체 및 채널형 흐름 음극 단위체는 인접한 벽체를 공유하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구비 셀.The cell with channel-type flow electrode according to claim 19 or 20, wherein the channel-type flow cathode unit and the channel-type flow cathode unit share an adjacent wall. 유체가 입구로 도입되어 출구로 배출되는 채널들을 복수개 구비한 기본 골격을 형성하는 분리막 지지체;
상기 분리막 지지체에서 선택된 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 양극판이 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 양극활물질 함유 유체가 흐르는 양극 유로가 다공성 양극판을 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 양극 단위체(unit); 및
상기 분리막 지지체에서 선택된 다른 채널(들)의 내부 벽면에 다공성 음극판이 배치되고, 채널 입구로부터 도입되어 채널 출구로 배출되는 음극활물질 함유 유체가 흐르는 음극 유로가 다공성 음극판을 통해 상기 채널형 분리막 지지체로부터 이격되어 있는, 채널형 흐름 음극 단위체(unit)를 포함하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체. A separation membrane support for forming a basic skeleton having a plurality of channels through which fluids are introduced into an inlet and discharged to an outlet;
A porous cathode plate is disposed on the inner wall surface of the channel (s) selected in the separation membrane support, and a cathode flow channel through which a fluid containing a cathode active material introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is spaced apart from the channel separation membrane support through a porous cathode plate A channel type flow anode unit; And
A porous cathode plate is disposed on an inner wall surface of another channel (s) selected in the separation membrane support, and a cathode flow channel through which a fluid containing a negative electrode active material introduced from a channel inlet and discharged to a channel outlet flows is separated from the channel separation membrane support through a porous cathode plate Wherein the channel type flow cathode unit comprises a channel type flow cathode unit. 제23항에 있어서, 상기 채널형 흐름 양극 단위체의 주위로는 상기 채널형흐름 음극 단위체가 인접하여 배치되어 있는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.The channel-type flow electrode structure according to claim 23, wherein the channel-type flow cathode unit body is disposed adjacent to the channel-type flow cathode unit body. 제23항에 있어서, 채널형 전해질 유로를 추가로 구비하는 것이 특징인 채널형 흐름 전극 구조체.The channel-type flow electrode structure according to claim 23, further comprising a channel-type electrolyte channel. 제6항 또는 제23항의 채널 형 흐름 전극 구조체를 구비하는 것이 특징인 축전식 흐름전극장치.Characterized in that it comprises the channel-shaped flow electrode structure of claim 6 or claim 23. 제6항 또는 제23항의 채널형 흐름 전극 구조체를 구비하는 것이 특징인 레독스 흐름전지장치.A redox flow cell device characterized by comprising the channeled flow electrode structure of claim 6 or 23.
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