KR20180105937A - 레독스 흐름 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 엔드 플레이트에 전해액이 흐르는 연결통로를 형성하여 엔드 플레이트 외부에서 배관의 길이를 최소화하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 전류를 생성하는 제1스택과 제2스택, 상기 제1스택과 제2스택에 공급하는 전해액을 저장하는 전해액 탱크, 상기 전해액 탱크와 상기 제1스택과 제2스택을 연결하여 상기 전해액을 상기 제1스택과 제2스택에 유입 및 유출하는 전해액 유입라인, 및 전해액 유출라인을 포함하며, 상기 제1스택과 제2스택 각각은 반복적으로 적층되는 멤브레인과 스페이서 및 전극판, 적층 방향의 양단에 차례로 적층되는 집전판과 엔드 플레이트, 및 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이에 설정되는 내부 용적에 전해액을 공급하는 제1유로 채널과 제2유로 채널을 포함하며, 상기 제1스택의 엔드 플레이트는, 상기 전해액 유입라인에 연결되는 전해액 유입구, 및 상기 전해액 유입구를 상기 제1유로 채널에 연결하는 제1연결통로를 포함하고, 상기 제2스택의 엔드 플레이트는, 상기 전해액 유출라인에 연결되는 전해액 유출구, 및 상기 전해액 유출구를 상기 제2유로 채널에 연결하는 제2연결통로를 포함한다.

Description

레독스 흐름 전지 {REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이웃하는 스택들의 엔드 플레이트를 서로 연결하는 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
알려진 바에 따르면, 아연 브로민 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 엔드 플레이트를 차례로 적층하여 형성되어 전해액이 공급되어 산화 환원 반응이 일어나는 스택, 스택에 전해액을 공급하는 펌프와 배관, 스택에서 내부 반응 후, 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크를 포함한다.
레독스 흐름 전지에서, 전해액 탱크는 아연을 포함하는 애노드 전해액(anolyte)을 수용하는 애노드 전해액 탱크, 및 브로민을 포함하는 캐소드 전해액(catholyte)을 수용하는 캐소드 전해액 탱크를 포함한다. 애노드 전해액 탱크와 캐소드 전해액 탱크는 오버 플로우 관으로 연결되어 부족한 전해액을 서로 공급한다.
레독스 흐름 전지은 용량 증대를 위하여 스택을 복수로 구비할 수 있다. 이 경우, 각 스택의 양단에 구비되는 엔드 플레이트는 외부로부터 전해액을 공급받고, 스택을 순환한 전해액을 외부로 유출하는 유로를 구비하여 배관으로 연결된다. 그러나 엔드 플레이트가 외부의 배관에 연결되어 전해액을 이송하므로 배관의 길이가 길어지고 이에 따라 스택의 내부 압력이 변화된다.
배관이 길어지는 경우, 충전 및 방전시 발생되는 전해액의 점도 및 비중 차이로 인하여, 스택 내에서 전해액의 크로스오버가 발생되어 전해액 탱크에서 전해액의 수위 차이가 발생된다. 따라서 전하량 효율이 저하되고, 에너지 효율이 저하된다. 그러므로 엔드 플레이트의 외부에서 배관의 길이를 최소화할 필요가 있다.
본 발명의 일 측면은 엔드 플레이트에 전해액이 흐르는 연결통로를 형성하여 엔드 플레이트 외부에서 배관의 길이를 최소화하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 측면은 스택 내에 전해액을 직접 주입하므로 충전 및 방전시 전해액의 점도 및 비중 차이로 인한 스택의 내부 압력 차이를 최소화하는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는, 전류를 생성하는 단위 스택들을 포함하고 이웃하여 배치되는 제1스택과 제2스택, 상기 제1스택과 제2스택에 전해액을 공급하고 상기 제1스택과 제2스택에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크, 상기 전해액 탱크와 상기 제1스택과 제2스택을 연결하여 전해액 펌프의 구동으로 상기 전해액을 상기 제1스택과 제2스택에 유입하는 전해액 유입라인, 및 상기 전해액 탱크와 상기 제1스택과 제2스택을 연결하여 상기 전해액을 상기 제1스택과 제2스택으로부터 유출하는 전해액 유출라인을 포함하며, 상기 제1스택과 제2스택 각각은, 반복적으로 적층되는 멤브레인과 스페이서 및 전극판, 적층 방향의 양단에 차례로 적층되는 집전판과 엔드 플레이트, 및 상기 멤브레인과 상기 전극판 사이에 설정되는 내부 용적에 전해액을 공급하는 제1유로 채널과 제2유로 채널을 포함하며, 상기 제1스택의 엔드 플레이트는, 상기 전해액 유입라인에 연결되는 전해액 유입구, 및 상기 전해액 유입구를 상기 제1유로 채널에 연결하는 제1 연결통로를 포함하고, 상기 제2스택의 엔드 플레이트는, 상기 전해액 유출라인에 연결되는 전해액 유출구, 및 상기 전해액 유출구를 상기 제2유로 채널에 연결하는 제2연결통로를 포함한다.
상기 제1스택의 엔드 플레이트는 상기 제1연결통로에 연결되는 제11연결 구멍을 형성하고, 이웃하는 상기 제2스택의 엔드 플레이트는 상기 제1유로 채널에 연결되는 제12연결 구멍을 형성하며, 상기 제11연결 구멍과 상기 제12연결 구멍은 제1피팅 부재로 연결될 수 있다.
상기 제1스택의 엔드 플레이트는 상기 제2유로 채널에 연결되는 제21연결 구멍을 형성하고, 이웃하는 상기 제2스택의 엔드 플레이트는 상기 제2연결통로에 연결되는 제22연결 구멍을 형성하며, 상기 제21연결 구멍과 상기 제22연결 구멍은 제2피팅 부재로 연결될 수 있다.
상기 제1연결통로는 상기 전해액 유입라인의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가지며, 상기 제2연결통로는 상기 전해액 유출라인의 직경보다 작거나 같은 직경을 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 스택의 엔드 플레이트에 연결통로를 구비하여 전해액 유입구와 전해액 유출구를 유로 채널에 연결하므로 엔드 플레이트의 외부에서 배관의 길이를 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 엔드 플레이트에 연결통로를 형성하여 스택 내에 전해액을 직접 주입하므로 충전 및 방전시 전해액의 점도 및 비중 차이로 인한 스택의 내부 압력 차이를 최소화 할 수 있다.
따라서 레독스 흐름 전지의 효율이 증가되고, 스택의 내구성이 향상되며, 장기 사이클 안정성이 도모될 수 있다. 또한 배관의 길이가 축소되어, 전해액 펌프의 부하가 감소되므로 스택 내의 반응 속도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 스택을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 스택에 적용되는 엔드 플레트의 측면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 레독스 흐름 전지는 전류를 발생시키는 스택(120) 및 스택(120)에 전해액을 공급하고 스택(120)에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크(210, 220)를 포함한다.
도 2는 도 1에 적용되는 스택을 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 스택(120)은 이웃하여 배치되는 제1스택(121)과 제2스택(122)를 포함하다. 제1, 제2스택(121, 122)은 각각 5개의 단위 스택들(110)을 서로의 측면에 적층하여 전기적으로 연결하여 형성된다. 단위 스택(110)은 전해액의 순환으로 전류를 발생시키도록 구성된다.
다시 도 1을 참조하면, 전해액 탱크(210, 220)는 제1스택(121)과 제2스택(122)에 전해액을 공급하고, 제1스택(121)과 제2스택(122)에서 유출되는 전해액을 저장하도록 구성되어, 전해액 유입라인(La1 Lc1)과 전해액 유출라인(La2, Lc2)으로 연결된다.
예를 들면, 전해액 탱크(210, 220)는 아연을 포함하는 애노드 전해액을 수용하는 애노드 전해액 탱크(210), 및 브로민을 포함하는 캐소드 전해액을 수용하는 캐소드 전해액 탱크(220)(편의상, 캐소드 전해액의 2상을 수용하는 2상 전해액 탱크를 도시 생략함)를 포함한다.
전해액 유입라인(La1 Lc1)은 애노드, 캐소드 전해액 탱크(210, 220)와 스택(120)을 연결하여 전해액 펌프(Pa, Pc)의 구동으로 스택(120)에 전해액을 유입한다. 전해액 유출라인(La2, Lc2)은 애노드, 캐소드 전해액 탱크(210, 220)와 스택(120)을 연결하여 스택(120)을 경유한 반응 후의 전해액을 스택(120)으로부터 유출한다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1스택(121)과 제2스택(122)은 반복적으로 적층되는 멤브레인(10)과 스페이서(20) 및 전극판(30), 적층 방향의 양단에 차례로 적층되는 집전판(61, 62)과 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74), 및 전해액을 공급하는 제1유로 채널(CH1)과 제2유로 채널(CH2)을 포함한다. 전극판(30)은 일측의 애노드 전극(32)과 다른 일측의 캐소드 전극(31)을 포함한다.
도 5는 도 2의 스택에 적용되는 엔드 플레트의 측면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이며, 도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 단면도이다.
도 2, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1스택(121)에서, 엔드 플레이트(71)는 전해액 유입라인(La1)에 연결되는 전해액 유입구(H21), 및 전해액 유입구(H21)를 제1유로 채널(CH1)에 연결하는 제1연결통로(P1)를 포함한다.
제1연결통로(P1)가 전해액 유입라인(La1)의 전해액 유입구(H21)에 직접 연결되므로 엔드 플레이트(71)의 외부에 연결되는 배관, 즉 전해액 유입라인(La1)의 길이가 단축되고, 전해액 펌프(Pa)의 부하가 감소될 수 있다.
제1연결통로(P1)는 전해액 유입라인(La1)의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가질 수 있다. 제1연결통로(P1)의 직경은 유입되는 애노드 전해액의 유량을 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1스택(121)에서, 엔드 플레이트(72)는 전해액 유출라인(La2)에 연결되는 전해액 유출구(H22), 및 전해액 유출구(H22)를 제1유로 채널(CH1)에 연결하는 제1연결통로(P1)를 포함한다.
제1연결통로(P1)가 전해액 유출라인(La2)의 전해액 유출구(H22)에 직접 연결되므로 엔드 플레이트(72)의 외부에 연결되는 배관, 즉 전해액 유출라인(La2)의 길이가 단축되고, 전해액 펌프(Pa)의 부하가 감소될 수 있다.
제1연결통로(P1)는 전해액 유출라인(La2)의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가질 수 있다. 제1연결통로(P1)의 직경은 유출되는 애노드 전해액의 유량을 조절할 수 있다.
도 2, 도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 제2스택(121)에서, 엔드 플레이트(73)는 전해액 유출라인(Lc2)에 연결되는 전해액 유출구(H32), 및 전해액 유출구(H32)를 제2유로 채널(CH2)에 연결하는 제2연결통로(P2)를 포함한다.
제2연결통로(P2)가 전해액 유출라인(Lc2)의 전해액 유출구(H32)에 직접 연결되므로 엔드 플레이트(73)의 외부에 연결되는 배관, 즉 전해액 유출라인(Lc2)의 길이가 단축되고, 전해액 펌프(Pc)의 부하가 감소될 수 있다.
제2연결통로(P2)는 전해액 유출라인(Lc2)의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가질 수 있다. 제2연결통로(P2)의 직경은 유출되는 캐소드 전해액의 유량을 조절할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제2스택(122)에서, 엔드 플레이트(74)는 전해액 유입라인(Lc1)에 연결되는 전해액 유입구(H31), 및 전해액 유입구(H31)를 제2유로 채널(CH2)에 연결하는 제2연결통로(P2)를 포함한다.
제2연결통로(P2)가 전해액 유입라인(Lc1)의 전해액 유입구(H31)에 직접 연결되므로 엔드 플레이트(74)의 외부에 연결되는 배관, 즉 전해액 유입라인(Lc1)의 길이가 단축되고, 전해액 펌프(Pc)의 부하가 감소될 수 있다.
제2연결통로(P2)는 전해액 유입라인(Lc1)의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가질 수 있다. 제2연결통로(P2)의 직경은 유입되는 캐소드 전해액의 유량을 조절할 수 있다.
다시 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1스택(121)의 엔드 플레이트(71)는 제1유로 채널(CH1) 및 제1연결통로(P1)에 연결되는 제11연결 구멍(H11)을 형성하고, 이웃하는 제2스택(122)의 엔드 플레이트(73)의 제1유로 채널(CH1)에 연결되는 제12연결 구멍(H12)을 형성한다.
제1, 제2스택(121, 122)에서, 엔드 플레이트(71, 73)의 제11연결 구멍(H11)과 제12연결 구멍(H12)은 제1피팅 부재(F1)로 연결된다. 제1피팅 부재(F1)는 엔드 플레이트(71, 73)의 연결 거리를 최소화 하여, 유입되는 캐소드 전해액의 유속 전하를 방지한다.
도 2를 참조하면, 엔드 플레이트(72, 74)는 연결 구멍(미도시)에 연결되는 제11피팅 부재(F11)에 의하여 캐소드 전해액 유출 측에서 동일한 구조로 연결되어, 연결 거리 최소화 및 전해액의 유속 전하를 방지할 수 있다.
다시 도 2, 도 5 및 도 7을 참조하면, 제1스택(121)의 엔드 플레이트(71)는 제2유로 채널(CH2)에 연결되는 제21연결 구멍(H41)을 형성하고, 이웃하는 제2스택(122)의 엔드 플레이트(73)는 제2유로 채널(CH2) 및 제2연결통로(P2)에 연결되는 제22연결 구멍(H42)을 형성한다.
제1, 제2스택(121, 122)에서, 엔드 플레이트(71, 73)의 제21연결 구멍(H41)과 제22연결 구멍(H42)은 제2피팅 부재(F2)로 연결된다. 제2피팅 부재(F2)는 엔드 플레이트(71, 73)의 연결 거리를 최소화 하여, 유출되는 캐소드 전해액의 유속 전하를 방지한다.
도 2를 참조하면, 엔드 플레이트(72, 74)는 연결 구멍(미도시)에 연결되는 제21피팅 부재(F21)에 의하여 애노드 전해액 유입 측에서 동일한 구조로 연결되어, 연결 거리 최소화 및 전해액의 유속 전하를 방지할 수 있다.
동일 조건에서, 종래의 엔드 플레이트를 적용하는 경우, 충방전 효율이 72.2%이고, 본 실시예의 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74)를 적용하는 경우, 충방전 효율이 73.4%로 증대되었다. 즉 본 실시예는 제1, 제2스택(121, 122) 내의 반응 속도를 향상시켜 레독스 흐름 전지의 효율을 증대시킨다.
다시 도 1을 참조하면, 애노드 전해액 탱크(210)는 스택(120) 및 단위 스택(110)의 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 애노드 전해액을 공급하고, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이를 경유하여 유출되는 애노드 전해액을 수용한다.
캐소드 전해액 탱크(220)는 스택(120) 및 단위 스택(110)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 공급하는 캐소드 전해액을 수용한다.
이를 위하여, 애노드 전해액 유입라인(La1)은 애노드 전해액 탱크(210)를 제1, 제2스택(121, 122)에 연결하고, 캐소드 전해액 유입라인(Lc1)은 캐소드 전해액 탱크(220)을 제1, 제2스택(121, 122)에 연결한다.
애노드 전해액 유출라인(La2)은 제1, 제2스택(121, 122)에 애노드 전해액 탱크(210)를 연결하고, 캐소드 전해액 유출라인(Lc2)은 제1, 제2스택(121, 122)에 캐소드 전해액 탱크(220)를 연결한다.
애노드, 캐소드 전해액 유입라인(La1, Lc1)은 애노드, 캐소드 전해액 펌프(Pa, Pc)를 개재하여, 제1, 제2스택(121, 122)의 전해액 유입구(H21, H31)를 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220)에 각각 연결한다. 애노드, 캐소드 전해액 유출라인(La2, Lc2)은 제1, 제2스택(121, 122)의 전해액 유출구(H22, H32)에 애노드 전해액 탱크(210)와 캐소드 전해액 탱크(220)를 각각 연결한다.
애노드 전해액 탱크(210)는 아연을 포함하는 애노드 전해액(anolyte)을 내장하며, 애노드 전해액 펌프(Pa)의 구동으로 제1, 제2스택(121, 122)의 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 애노드 전해액을 순환시킨다.
캐소드 전해액 탱크(220)는 브로민을 포함하는 캐소드 전해액(catholyte)을 내장하며, 캐소드 전해액 펌프(Pc)의 구동으로 제1, 제2스택(121, 122)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 캐소드 전해액을 순환시킨다.
캐소드 전해액 유입라인(Lc1) 및 캐소드 전해액 유출라인(Lc2)은 4방향 밸브(205)를 개재하여, 캐소드 전해액 탱크(220)를 제1, 제2스택(121, 122)에 연결하므로 제1, 제2스택(121, 122)에 대한 캐소드 전해액의 유입과 유출 작동을 선택적으로 수행할 수 있게 한다.
또한, 제1, 제2스택(121, 122)에서 단위 스택(110)은 버스바(B1, B2)(도 1, 도 3, 및 도 4 참조)를 통하여 이웃하는 다른 단위 스택(110)과 전기적으로 연결된다. 제1, 제2스택(121, 122)은 버스바(B1, B2)를 통하여 단위 스택들(110)의 내부에서 생성된 전류를 방전하거나, 외부의 전원(206)에 연결되어 애노드 전해액 탱크(210)에 전류를 충전할 수 있다.
예를 들면, 단위 스택(110)은 단위 셀들(C1, C2)을 복수로 적층하여 형성될 수 있다. 편의상, 본 실시예는 2개의 단위 셀들(C1, C2)을 적층하여 형성된 단위 스택(110)을 예시한다. 단위 스택(110)을 도 2에 도시된 바와 같이 적층하므로 제1, 제2스택(121, 122)이 형성된다. 제1, 제2스택(121, 122)은 서로 이웃하여 측면에 배치된다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 단위 스택(110)은 흐름 프레임, 즉 멤브레인 흐름 프레임(40)과 전극 흐름 프레임(50)을 더 포함한다. 단위 스택(110)은 2개의 단위 셀(C1, C2)을 구비하므로 1개의 전극 흐름 프레임(50)을 중앙에 구비하고, 전극 흐름 프레임(50)의 양측에 좌우 대칭 구조로 배치되는 2개의 멤브레인 흐름 프레임(40), 및 멤브레인 흐름 프레임(40)의 외곽에 각각 2개의 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74)를 배치한다.
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.
엔드 플레이트(71, 73), 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50), 멤브레인 흐름 프레임(40) 및 엔드 플레이트(72, 74)을 배치하고, 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 각각 스페이서(20)를 개재하여 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74)을 서로 접합함으로써, 2개의 단위 셀(C1, C2)을 구비한 단위 스택(110)이 형성된다.
전극판(30)은 2개의 단위 셀(C1, C2)이 연결되는 부분에서는 일측으로 캐소드 전극(31)을 형성하고 다른 측으로 애노드 전극(32)을 형성하여, 2개의 단위 셀(C1, C2)을 직렬로 연결하는 바이폴라 전극을 형성한다.
멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74)는 서로 접착되어 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 내부 용적(S)을 설정하며, 내부 용적(S)에 전해액을 공급하는 제1, 제2유로 채널(CH1, CH2)을 구비한다. 제1, 제2유로 채널(CH1, CH2)은 멤브레인(10)의 양면에서 각각 균일한 압력과 양으로 전해액을 공급하도록 구성된다.
일례로써, 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 및 엔드 플레이트(71, 73; 72, 74)은 합성수지 성분을 포함하는 전기 절연재로 형성되어, 열융착 또는 진동 융착으로 접착될 수 있다.
제1유로 채널(CH1)은 전해액 유입구(H21), 내부 용적(S) 및 전해액 유출구(H22)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.
제2유로 채널(CH2)은 전해액 유입구(H31), 내부 용적(S) 및 전해액 유출구(H32)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.
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 캐소드 전해액 탱크(220)에 저장된다.
충전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서,
2Br- → 2Br＋2e- (식 1)
와 같은 화학 반응이 일어나서, 캐소드 전해액에 포함된 브로민이 생산되어 캐소드 전해액 탱크(220)에 저장된다.
충전시, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에서,
Zn2 ＋＋2e- → Zn (식 2)
와 같은 화학 반응이 일어나서, 애노드 전해액에 포함된 아연이 애노드 전극(32)에 증착되어 저장된다.
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.
집전판(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.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 멤브레인 20: 스페이서
30: 전극판 31: 캐소드 전극
32: 애노드 전극 61, 62: 집전판
71, 73: 엔드 플레이트 72, 74: 엔드 플레이트
110: 단위 스택 120: 스택
121, 122: 제1, 제2스택 200: 전해액 탱크
CH1, CH2: 제1, 제2유로 채널 H11, H12: 제11, 제12연결 구멍
H21: (애노드)전해액 유입구 H22: (애노드)전해액 유출구
H31: (캐소드)전해액 유입구 H32: (캐소드)전해액 유출구
H41: 제21연결 구멍 H42: 제22연결 구멍
La1, Lc1: (애노드, 캐소드)전해액 유입라인
La2, Lc2: (애노드, 캐소드)전해액 유출라인
Pa, Pc: 전해액 펌프 P1, P2: 제1, 제2연결통로
F1, F11: 제1, 제11피팅 부재 F2, F21: 제2, 제21피팅 부재

Claims (4)

  1. 전류를 생성하는 단위 스택들을 포함하고 이웃하여 배치되는 제1스택과 제2스택;
    상기 제1스택과 제2스택에 전해액을 공급하고 상기 제1스택과 제2스택에서 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크;
    상기 전해액 탱크와 상기 제1스택과 제2스택을 연결하여 전해액 펌프의 구동으로 상기 전해액을 상기 제1스택과 제2스택에 유입하는 전해액 유입라인; 및
    상기 전해액 탱크와 상기 제1스택과 제2스택을 연결하여 상기 전해액을 상기 제1스택과 제2스택으로부터 유출하는 전해액 유출라인
    을 포함하며,
    상기 제1스택과 제2스택 각각은
    반복적으로 적층되는 멤브레인과 스페이서 및 전극판,
    적층 방향의 양단에 차례로 적층되는 집전판과 엔드 플레이트, 및
    상기 멤브레인과 상기 전극판 사이에 설정되는 내부 용적에 전해액을 공급하는 제1유로 채널과 제2유로 채널을 포함하며,
    상기 제1스택의 엔드 플레이트는,
    상기 전해액 유입라인에 연결되는 전해액 유입구, 및
    상기 전해액 유입구를 상기 제1유로 채널에 연결하는 제1연결통로를 포함하고,
    상기 제2스택의 엔드 플레이트는,
    상기 전해액 유출라인에 연결되는 전해액 유출구, 및
    상기 전해액 유출구를 상기 제2유로 채널에 연결하는 제2연결통로
    를 포함하는 레독스 흐름 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1스택의 엔드 플레이트는 상기 제1연결통로에 연결되는 제11연결 구멍을 형성하고,
    이웃하는 상기 제2스택의 엔드 플레이트는 상기 제1유로 채널에 연결되는 제12연결 구멍을 형성하며,
    상기 제11연결 구멍과 상기 제12연결 구멍은 제1피팅 부재로 연결되는 레독스 흐름 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1스택의 엔드 플레이트는 상기 제2유로 채널에 연결되는 제21연결 구멍을 형성하고,
    이웃하는 상기 제2스택의 엔드 플레이트는 상기 제2연결통로에 연결되는 제22연결 구멍을 형성하며,
    상기 제21연결 구멍과 상기 제22연결 구멍은 제2피팅 부재로 연결되는 레독스 흐름 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결통로는
    상기 전해액 유입라인의 직경보다 작거나 동일한 직경을 가지며,
    상기 제2연결통로는
    상기 전해액 유출라인의 직경보다 작거나 같은 직경을 가지는 레독스 흐름 전지.
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