KR20190061387A - Redox flow battery - Google Patents

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KR20190061387A
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조화연
김현주
정은주
박상선
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롯데케미칼 주식회사
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Abstract

A redox flow battery according to an embodiment of the present invention comprises: a stack for generating current; and an electrolyte tank supplying an anode electrolyte and a cathode electrolyte to the stack and having a plurality of diaphragms for dividing the tank into a plurality of spaces. Each of the plurality of diaphragms is inclined at a predetermined angle with respect to a lower surface or an upper surface of the electrolyte tank. The space comprises: a first space for storing the anode electrolyte; a second space for storing the cathode electrolyte; and a third space for storing a two-phase electrolyte discharged from the stack. The electrode life of the redox flow battery can be increased.

Description

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

본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것이다. The present invention relates to redox flow cells.

레독스 흐름 전지는 생산된 전력을 전력계통(grid)에 저장했다가 전력이 필요한 시기에 공급하여 에너지 효율을 높이는 에너지 저장 시스템이다. The redox flow cell is an energy storage system that stores the generated power in a grid and supplies it at the required time to increase energy efficiency.

레독스 흐름 전지는 바이폴라 전극판(bipolar electrode)과 멤브레인(membrane)을 반복적으로 적층하고, 적층된 최외곽의 양측에 집전판과 앤드 캡을 차례로 적층하여 형성되는 스택, 및 스택에 전해액을 공급하고 스택에서 내부 반응 후, 유출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크를 포함한다. A redox flow cell is a stack comprising a bipolar electrode and a membrane which are repeatedly laminated, a laminate of a current collector plate and an end cap laminated on both sides of the outermost layer, and an electrolyte solution is supplied to the stack And an electrolyte tank for storing an electrolytic solution flowing out after the internal reaction in the stack.

전해액은 활물질을 포함하고 있어 활물질이 산화-환원되어 충방전이 가능하도록 하며, 전지의 용량을 결정짓는 중요한 요소이다. The electrolyte contains an active material, which enables oxidation and reduction of the active material to enable charging and discharging, and is an important factor determining the capacity of the battery.

이 중 징크/브로민 흐름 전지의 전해액은 징크 이온과 브로마이드 이온으로 구성되어 있다. 브로마이드 이온의 경우, 충전 시 브롬이 되는데 브롬의 용해도가 낮아 쉽게 기화되어 손실될 수 있다. 이 때문에 반응물질의 양이 감소하여 성능이 저하되거나, 안전상의 위험이 있다. 이를 보완하기 위해 브롬 착제를 도입하여 브롬 착화합물을 형성시킴으로써 브롬의 용해도를 높여 브롬의 손실을 막는 것과 동시에 안정성을 확보할 수 있다. Among them, the electrolyte of the zinc / bromine flow cell is composed of zinc ions and bromide ions. In the case of bromide ions, bromine is converted to bromine at the time of charging. Since the solubility of bromine is low, it can easily be vaporized and lost. As a result, the amount of the reactant is reduced to deteriorate performance, or there is a safety risk. In order to compensate for this, the bromine complex is formed by introducing a bromine complex to increase the solubility of bromine, thereby preventing loss of bromine and ensuring stability.

하지만, 브롬 착화합물을 형성함으로써 점도가 증가하여 흐름성에 변화를 주며, 내부압력에 영향을 준다. 또한 징크이온의 경우, 충전시 전극에 징크로 도포되면서 유로의 간격이 좁아져 내부압력에 변화를 주며 이로 인해서 크로스오버 현상이 발생한다. However, by forming a bromine complex, the viscosity increases and changes the flowability and affects the internal pressure. Also, in the case of zinc ions, the zinc ions are applied to the electrodes at the time of charging to narrow the gap between the channels, thereby changing the internal pressure, thereby causing a crossover phenomenon.

이는 한쪽 전해액 탱크로 전해액이 이동하여 전해액의 수위차로 인해서 불균일한 반응을 유발하고 따라서 각각의 전극에 반응 물질이 공급되지 못하게 되어 전극의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. This causes a problem that the electrolytic solution moves to one electrolyte tank and causes a non-uniform reaction due to the difference in the level of the electrolytic solution, and thus the reaction material can not be supplied to each electrode, shortening the life of the electrode.

따라서, 본 발명은 애노드 전해액 탱크와 캐소드 전해액 탱크 사이의 내압을 균일하게 유지하고, 애노드 전해액 탱크와 캐소드 전해액 탱크 사이의 수위차를 줄임으로써 전극의 수명을 증가시킬 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a redox flow cell capable of increasing the lifetime of an electrode by uniformly maintaining the internal pressure between the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank and reducing the water level difference between the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank will be.

또한, 본 발명은 전해액 탱크의 전해액 배출시에 전해액 탱크 바닥에 전해액이 남겨지지 않는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다. The present invention also provides a redox-flow battery in which an electrolyte is not left on the bottom of the electrolyte tank when the electrolyte is discharged from the electrolyte tank.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는 전류를 생성하는 스택, 스택에 애노드 전해액 및 캐소드 전해액을 공급하며 복수의 공간으로 분할하는 복수의 격막을 가지는 전해액 탱크를 포함하고, 복수의 격막은 각각 상기 전해액 탱크의 하면 또는 상면에 대해서 일정한 각도로 기울어져 있으며, 상기 공간은 상기 애노드 전해액을 저장하는 제1 공간, 상기 캐소드 전해액을 저장하는 제2 공간, 상기 스택으로부터 배출되는 2상 전해액을 저장하는 제3 공간을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a redox flow cell comprising: a stack for generating current; an electrolyte tank having a plurality of diaphragms for supplying an anode electrolyte and a cathode electrolyte to the stack and dividing the electrolyte into a plurality of spaces; Wherein each of the plurality of diaphragms is inclined at a predetermined angle with respect to a lower surface or an upper surface of the electrolyte tank, the space being divided into a first space for storing the anode electrolyte, a second space for storing the cathode electrolyte, And a third space for storing the discharged two-phase electrolytic solution.

상기 격막은 상기 제1 공간과 제2 공간 사이를 나누는 제1 격막, 제2 공간과 제3 공간을 나누는 제2 격막, 제2 공간을 복수로 나누는 제3 격막을 포함할 수 있다.The diaphragm may include a first diaphragm that divides the first space and the second space, a second diaphragm that divides the second space and the third space, and a third diaphragm that divides the second space into a plurality of spaces.

상기 제1 격막과 상기 제2 격막은 전해액 탱크의 하면에 대해서 기울어져 제1 격막과 상기 제2 격막의 일측은 각각 전해액 탱크의 상면으로부터 이격되어 있으며, 제3 격막은 전해액 탱크의 상면에 대해서 기울어져 상기 제3 격막의 일측은 전해액 탱크의 하면으로부터 이격될 수 있다.The first diaphragm and the second diaphragm are inclined with respect to the lower surface of the electrolyte tank so that the first diaphragm and one side of the second diaphragm are spaced apart from the upper surface of the electrolyte tank respectively and the third diaphragm is inclined with respect to the upper surface of the electrolyte tank And one side of the third diaphragm may be spaced apart from the lower surface of the electrolyte tank.

상기 제3 격막의 타측 단부는 제1 격막과 제2 격막이 서로 마주하는 영역에 위치할 수 있다.The other end of the third diaphragm may be located in a region where the first diaphragm and the second diaphragm face each other.

상기 제1 격막과 제2 격막은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.The first diaphragm and the second diaphragm may have different heights.

상기 제1 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 40% 이상 60% 미만이고, 제2 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 60% 이상 80% 미만이고, 제3 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 75% 이상 95% 이하일 수 있다. Wherein the height of the first diaphragm is at least 40% and less than 60% of the height of the electrolyte tank, the height of the second diaphragm is at least 60% and less than 80% of the height of the electrolyte tank, and the height of the third diaphragm is at least 75% 95% or less.

상기 제1 격막 및 제2 격막이 상기 전해액 탱크의 하면과 이루는 제1 각도와 제3 격막과 상기 전해액 탱크의 상면이 이루는 제2 각도는 동일할 수 있다.The first angle formed by the first diaphragm and the second diaphragm with the lower surface of the electrolyte tank and the second angle formed by the third diaphragm and the upper surface of the electrolyte tank may be the same.

상기 제1 격막, 제2 격막 및 제3 격막은 전해액이 흐르는 방향으로 기울어질 수 있다.The first diaphragm, the second diaphragm, and the third diaphragm may be inclined in a direction in which the electrolyte flows.

상기 제1 각도와 제2 각도는 15도 이상 75도 미만일 수 있다.The first angle and the second angle may be between 15 degrees and less than 75 degrees.

상기 제3 격막은 제2 격막보다 제1 격막에 더 가깝게 배치될 수 있다.The third diaphragm may be disposed closer to the first diaphragm than the second diaphragm.

본 발명에서와 같이 레독스 흐름 전지를 제조하면 애노드 전해액 탱크와 캐소드 전해액 탱크 사이의 내압을 균일하게 유지하면서도, 균일한 수위를 유지하도록 함으로써 반응이 불균일하게 진행되는 것을 방지할 수 있다.By manufacturing the redox flow cell as in the present invention, it is possible to keep the internal pressure between the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank uniform while maintaining a uniform water level, thereby preventing the reaction from proceeding unevenly.

따라서, 레독스 흐름 전지의 전극 수명을 증가시킬 수 있다. Therefore, the electrode life of the redox-flow battery can be increased.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 적용된 스택의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 적용된 전해액 탱크의 개략적인 단면도이다.
도 6 및 도 7은 종래 기술에 따른 전해액 탱크의 개략적인 단면도이다.
1 is a schematic block diagram of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the stack applied to Figure 1;
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in Fig.
5 is a schematic cross-sectional view of the electrolyte tank applied to Fig.
6 and 7 are schematic cross-sectional views of an electrolyte tank according to the prior art.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description. Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", " unit of means ", " part of item ", " absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 레독스 흐름 전지대해서 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a redox flow cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 적용된 스택의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the stack applied to FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- And Fig. 4 is a cross-sectional view cut along the line IV-IV in Fig.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는 스택(100), 스택(100)에 전해액을 공급하고 스택(100)에서 배출되는 전해액을 저장하는 전해액 탱크(200, 300, 400), 전해액 탱크(200, 300, 400)와 스택(100) 사이를 연결하는 순환부를 포함한다. 1 and 2, a redox flow cell according to an embodiment of the present invention includes a stack 100, an electrolyte (not shown) for supplying an electrolyte to the stack 100, and an electrolyte And a circulation unit connecting the tanks 200, 300, and 400 and the electrolyte tanks 200, 300, and 400 to the stack 100.

스택(100)은 버스바(B1, B2)를 통하여 외부의 전하에 연결되어 스택(100)의 내부에서 생성된 전류를 방전할 수 있다.The stack 100 may be connected to external charges through the bus bars B1 and B2 to discharge the current generated inside the stack 100. [

예를 들면, 스택(100)은 단위 셀들(C1, C2)을 복수로 적층하여 구성할 수 있다. 설명의 편의상, 본 발명의 실시예에서는 좌우 양측에 위치하는 제1 단위 셀(C1) 및 제2 단위 셀(C2)을 예로 들어 설명한다. For example, the stack 100 can be formed by stacking a plurality of unit cells C1 and C2. For convenience of explanation, in the embodiment of the present invention, the first unit cell C1 and the second unit cell C2 located on both the left and right sides will be described as an example.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스택(100)은 멤브레인(10), 스페이서(20), 전극판(30), 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50), 제1 집전판(61), 제2 집전판(62), 제1 앤드 캡(71) 및 제2 앤드 캡(72)을 포함한다. 3 and 4, the stack 100 includes a membrane 10, a spacer 20, an electrode plate 30, a membrane flow frame 40, an electrode flow frame 50, a first current collector plate 61 A second current collecting plate 62, a first end cap 71, and a second end cap 72. The first end cap 62 and the second end cap 62 are electrically connected to each other.

스택(100)은 복수의 단위 셀(C1, C2)을 구비하므로, 전극 흐름 프레임(50)을 중앙에 구비하고, 전극 흐름 프레임(50)의 양측에 좌우 대칭 구조로 배치되는 2개의 멤브레인 흐름 프레임(40), 멤브레인 흐름 프레임(40)의 외곽에 각각 배치되는 한 쌍의 제1 앤드 캡(71) 및 제2 앤드 캡(72)을 포함한다. Since the stack 100 has a plurality of unit cells C1 and C2, the two membrane flow frames 50, which are disposed at the center of the electrode flow frame 50 and are arranged in a symmetrical structure on both sides of the electrode flow frame 50, And a pair of first end caps 71 and second end caps 72, which are disposed on the outer periphery of the membrane flow frame 40, respectively.

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

제1앤드 캡(71), 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50), 멤브레인 흐름 프레임(40) 및 제2앤드 캡(72)을 배치하고, 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 각각 스페이서(20)를 개재하여 멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1, 제2앤드 캡(71, 72)을 서로 접합함으로써, 복수의 단위 셀들(C1~C2)을 구비한 스택(100)이 형성된다.The first end cap 71, the membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50, the membrane flow frame 40 and the second end cap 72 are disposed and the membrane 10 and the electrode plate 30 The plurality of unit cells C1 to C2 are formed by bonding the membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50 and the first and second end caps 71 and 72 to each other with the spacers 20 interposed therebetween. The stack 100 is formed.

전극판(61, 62)은 복수의 단위 셀(C1, C2)이 연결되는 부분에서는 일측으로 애노드 전극(32)을 형성하고, 다른 측으로 캐소드 전극(31)을 형성하여, 복수의 단위 셀들(C1, C2)을 직렬로 연결하는 바이폴라 전극을 형성한다. 캐소드 전극(31)에는 카본 코팅층이 형성될 수 있다. The electrode plates 61 and 62 are formed such that the anode electrode 32 is formed on one side and the cathode electrode 31 is formed on the other side in the portion where the plurality of unit cells C1 and C2 are connected to form a plurality of unit cells C1 And C2 are connected in series to form a bipolar electrode. A carbon coating layer may be formed on the cathode electrode 31.

멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50) 및 제1 앤드 캡(71)은 서로 접착되어 멤브레인(10)과 전극판(30) 사이에 내부 용적(S)을 설정하며, 내부 용적(S)에 전해액을 공급하는 제1 유로 채널(CH1), 제2 유로 채널(CH2)이 형성된다. 제1 유로 채널(CH1) 및 제2 유로 채널(CH2)은 멤브레인(10)의 양면에 각각 균일한 압력과 양으로 전해액을 공급하도록 구성된다. The membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50 and the first end cap 71 are adhered to each other to set the internal volume S between the membrane 10 and the electrode plate 30, A first flow channel CH1 and a second flow channel CH2 for supplying an electrolyte solution to the first flow channel CH1 and the second flow channel CH2 are formed. The first flow channel CH1 and the second flow channel CH2 are configured to supply the electrolytic solution to both sides of the membrane 10 at a uniform pressure and amount, respectively.

제1 유로 채널(CH1)은 애노드 전해액 유입구(H21), 내부 용적(S) 및 애노드 전해액 유출구(H22)를 연결하여, 제1 펌프(P1, 도 1참조)의 구동에 의하여 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 설정되는 내부 용적(S)으로 애노드 전해액을 유비하여 반응 후 유출 가능하게 한다.The first flow channel CH1 connects the anode electrolyte inlet H21, the internal volume S and the anode electrolyte outlet H22 to the membrane 10 by driving the first pump P1 The anode electrolyte is caused to correspond to the internal volume S set between the anode electrodes 32 so as to be allowed to flow out after the reaction.

제2 유로 채널(CH2)는 캐소드 전해액 유입구(H31), 내부 용적(S) 및 캐소드 전해액 유출구(H32)를 연결하여, 제2 펌프(P2, 도 1참조)의 구동에 의하여, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 설정되는 내부 용적(S)으로 캐소드 전해액을 유입하여 반응 후 유출 가능하게 한다.The second flow channel CH2 connects the cathode electrolyte inlet H31, the internal volume S and the cathode electrolyte outlet H32 to the membrane 10 by driving the second pump P2 (see FIG. 1) And the cathode electrode 31, so that the cathode electrolyte can flow out after the reaction.

멤브레인 흐름 프레임(40), 전극 흐름 프레임(50), 제1 앤드 캡(71), 제2 앤드 캡(72)은 합성 수지 성분을 포함하는 전기 절연 물질로 이루어지며, 열융착 또는 진동 융착으로 접착될 수 있다.The membrane flow frame 40, the electrode flow frame 50, the first end cap 71, and the second end cap 72 are made of an electrically insulating material including a synthetic resin component, .

본 발명에 따른 흐름 전지는 징크-브로민 흐름 전지일 수 있으며, 충전시, 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에서는 [식 1]과 같은 반응이 발생하고, 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에는 [식 2]와 같은 반응이 발생할 수 있다. The flow cell according to the present invention may be a zinc-bromine flow battery. During charging, a reaction as shown in [Equation 1] occurs between the membrane 10 and the cathode electrode 31, (2) may occur between the first electrode 32 and the second electrode.

[식 1] [Formula 1]

2Br? 2Br+2e- 2Br ? 2Br + 2e -

[식 2][Formula 2]

Zn2 +2e- Zn Zn 2 + + 2e - Zn

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

제1 집전판(61)과 제2 집전판(62)은 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32)에서 생성된 전류를 모으거나, 외부에서 캐소드 전극(31) 및 애노드 전극(32)에 전류를 공급하도록 최외곽 전극판(30)에 접착되어 전기적으로 연결될 수 있다. The first current collecting plate 61 and the second current collecting plate 62 collect current generated in the cathode electrode 31 and the anode electrode 32 or collect currents in the cathode electrode 31 and the anode electrode 32 from the outside. To the outermost electrode plate 30 and electrically connected thereto.

제1 버스바(B1)와 제2 버스바(B2)는 제1 집전판(61) 및 제2 집전판(62)에 각각 전기적으로 연결되며, 스택(100)의 외부로 전류를 인출하거나 외부의 전류를 스택(100)으로 공급할 수 있게 한다. The first bus bar B1 and the second bus bar B2 are electrically connected to the first current collecting plate 61 and the second current collecting plate 62, Lt; RTI ID = 0.0 > 100 < / RTI >

제1 앤드 캡(71)은 제1 버스바(B1)가 연결된 제1 집전판(61)과 제1 집전판(61)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 스택(100)의 일측 외곽을 형성한다. 이때, 제1앤드 캡(71)은 버스바(B1) 제1집전판(61) 및 전극판(30)과 일체로 형성될 수 있으며, 버스바(B1), 제1집전판(61) 및 전극판(30)을 삽입하여 인서트 사출로 성형될 수 있다.The first end cap 71 receives a first current collecting plate 61 connected to the first bus bar B1 and an electrode plate 30 connected to the first current collecting plate 61, . The first end cap 71 may be integrally formed with the first collector plate 61 and the electrode plate 30 of the bus bar B1 and may include a bus bar B1, a first current collector plate 61, The electrode plate 30 can be inserted and molded by insert injection.

제2 앤드 캡(72)은 제2 버스바(B2)가 연결된 제2 집전판(62), 제2 집전판(62)에 연결되는 전극판(30)을 수용하여 일체로 형성되어 스택(100)의 다른 일측 외곽을 형성할 수 있다. 제2 앤드 캡(72)은 제2 버스바(B2), 제2 집전판(62) 및 전극판(30)을 삽입하여 인서트 사출로 형성될 수 있다.The second end cap 72 is integrally formed with the second current collecting plate 62 connected to the second bus bar B2 and the electrode plate 30 connected to the second current collecting plate 62, Can be formed. The second end cap 72 may be formed by insert injection by inserting the second bus bar B2, the second current collector plate 62, and the electrode plate 30. FIG.

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

다시 도 1을 참조하면, 스택(100)과 전해액 탱크(200)는 순환부로 연결될 수 있으며, 애노드 전해액 및 캐소드 전해액은 순환부를 통해서 스택(100)과 전해액 탱크(200)를 순환할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the stack 100 and the electrolyte tank 200 may be connected to the circulation unit, and the anode electrolyte and the cathode electrolyte may circulate through the circulation unit 100 and the electrolyte tank 200.

전해액 탱크(200)는 스택(100)의 멤브레인(10)과 애노드 전극(32) 사이에 애노드 전해액을 공급하고, 스택(100)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이에 캐소드 전해액을 공급한다. 또한, 전해액 탱크(200)는 스택(100)의 멤브레인(10)과 캐소드 전극(31) 사이를 경유하여 유출되는 캐소드 전해액(2상 전해액)을 수용한다.The electrolyte tank 200 supplies an anode electrolyte between the membrane 10 and the anode electrode 32 of the stack 100 and supplies a cathode electrolyte between the membrane 10 and the cathode electrode 31 of the stack 100 do. The electrolyte tank 200 accommodates a cathode electrolyte (two-phase electrolyte) flowing out between the membrane 10 and the cathode electrode 31 of the stack 100.

도 5는 도 1에 적용된 전해액 탱크의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of the electrolyte tank applied to Fig.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 탱크는 복수의 격막(Q1, Q2, Q3)을 포함하고, 복수의 격막(Q1, Q2, Q3)은 전해액 탱크(200)를 복수의 공간(S1, S2, S3)으로 분할한다. 상기 공간은 애노드 전해액을 저장하고, 스택으로 애노드 전해액을 공급하는 제1 공간(S1), 캐소드 전해액을 저장하며 스택으로 캐소드 전해액을 공급하는 제2 공간(S2), 그리고 스택으로부터 배출되는 캐소드 전해액을 저장하는 제3 공간(S3)을 포함한다.Referring to FIG. 5, an electrolyte tank according to an embodiment of the present invention includes a plurality of diaphragms Q1, Q2, Q3, and a plurality of diaphragms Q1, Q2, Into the spaces S1, S2, and S3. The space includes a first space S1 for storing the anode electrolyte and supplying the anode electrolyte to the stack, a second space S2 for storing the cathode electrolyte and supplying the cathode electrolyte to the stack, and a cathode electrolyte discharged from the stack And a third space S3 for storing the third space S3.

따라서, 제1 공간(S1)은 애노드 전해액 탱크고, 제2 공간(S2)는 캐소드 전해액 탱크고, 제3 공간(S3)은 2상 전해액 탱크일 수 있다. Accordingly, the first space S1 may be the anode electrolyte tank, the second space S2 may be the cathode electrolyte tank, and the third space S3 may be the two-phase electrolyte tank.

애노드 전해액(anolyte)은 징크를 포함하는 전해액일 수 있고, 캐소드 전해액(catholyte)은 브로민을 포함하는 전해액일 수 있다. 스택으로부터 배출되는 캐소드 전해액은 2상 전해액으로, 비중에 따라 2상으로 분리될 수 있다. 이중, 중혼합 브로민은 2상 전해액 탱크의 하부에 위치하고, 수성 브로민은 2상 전해액 탱크의 상부에 위치한다.The anode electrolyte may be an electrolytic solution containing zinc, and the cathode electrolytic solution may be electrolytic solution containing bromine. The cathode electrolytic solution discharged from the stack is a two-phase electrolytic solution and can be separated into two phases depending on the specific gravity. Of these, the middle dibromin is located at the bottom of the two-phase electrolyte tank, and the aqueous bromine is located at the top of the two-phase electrolyte tank.

복수의 격막(Q1, Q2, Q3)은 각각 전해액 탱크(200)의 하면(J1) 또는 상면(J2)에 대해서 일정한 각도로 기울어져 경사면(J3)을 가지도록 설치될 수 있다. The plurality of diaphragms Q1, Q2 and Q3 may be inclined at an angle to the lower surface J1 or the upper surface J2 of the electrolyte tank 200 so as to have inclined surfaces J3.

격막은 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이를 나누는 제1 격막(Q1), 제2 공간(S2)과 제3 공간(S3)을 나누는 제2 격막(Q2), 제2 공간(S2)을 복수로 나누는 제3 격막(Q3)을 포함할 수 있다. The diaphragm has a first diaphragm Q1 dividing the first space S1 and a second space S2, a second diaphragm Q2 dividing the second space S2 and the third space S3, And a third diaphragm Q3 that divides the first diaphragm S2 into a plurality of diaphragms.

제1 격막(Q1)과 제2 격막(Q2)의 일측은 전해액 탱크의 하면(J1)에 기울어져 연결되어, 경사면(J1)을 형성하고, 제1 격막(Q1)과 제2 격막(Q2)의 타측은 각각 전해액 탱크의 상면(J2)으로부터 이격될 수 있다.One side of the first diaphragm Q1 and the other side of the second diaphragm Q2 are tilted and connected to the bottom surface J1 of the electrolyte tank to form the inclined plane J1 and the first diaphragm Q1 and the second diaphragm Q2, May be spaced from the upper surface J2 of the electrolyte tank, respectively.

제1 격막(Q1)과 제2 격막(Q2)은 서로 다른 높이(H1, H2)를 가질 수 있다. 이때, 높이는 전해액 탱크의 하면(J1)으로부터 전해액 탱크의 상면(J2)을 향해서 수직하게 측정한 길이이다. The first diaphragm Q1 and the second diaphragm Q2 may have different heights H1 and H2. At this time, the height is measured perpendicularly from the lower surface J1 of the electrolyte tank toward the upper surface J2 of the electrolyte tank.

제1 격막(Q1)의 높이(H1)는 전해액 탱크 높이(H)의 40% 이상 60%미만일 수 있으며, 제2 격막(Q2)의 높이(H2)는 전해액 탱크 높이(H)의 60% 이상 80% 미만일 수 있다. The height H1 of the first diaphragm Q1 may be 40% or more and less than 60% of the height H of the electrolyte tank and the height H2 of the second diaphragm Q2 may be 60% or more of the height H of the electrolyte tank May be less than 80%.

제3 격막(Q3)의 일측은 전해액 탱크의 상면(J2)에 대해서 기울어져 연결되어 경사면(J3)을 형성하고, 제3 격막(Q3)의 타측은 전해액 탱크의 하면(J1)으로부터 이격될 수 있다. 이때, 제3 격막(Q3)의 타측단부는 제1 격막(Q1)과 제2 격막(Q2)이 서로 마주하는 영역 사이에 위치할 수 있다. One side of the third diaphragm Q3 is tilted and connected to the upper surface J2 of the electrolyte tank to form the inclined surface J3 and the other side of the third diaphragm Q3 can be spaced from the bottom surface J1 of the electrolyte tank have. At this time, the other end of the third diaphragm Q3 may be positioned between the areas where the first diaphragm Q1 and the second diaphragm Q2 face each other.

제3 격막(Q3)의 높이(H3)는 전해액 탱크의 상면(J2)으로부터 하면(J1)을 향해서 수직하게 측정한 길이로, 전해액 탱크 높이(H)의 75% 이상 95%이하일 수 있다.The height H3 of the third diaphragm Q3 is a length measured vertically from the upper surface J2 of the electrolyte tank toward the lower surface J1 and may be 75% or more and 95% or less of the height H of the electrolyte tank.

제1 격막(Q1) 및 제2 격막(Q2)은 전해액 탱크의 하면(J1)을 향해서 기울어져 있으며, 하면(J1)과 이루는 각도(?1)는 15도 이상 75도 미만일 수 있으며, 제3 격막(Q3)은 전해액 탱크의 상면(J2)을 향해서 기울어져 있으며 상면(J2)과 이루는 각도(?2)는 15도 이상 75도 미만일 수 있다. 이때, 제1 격막(Q1) 내지 제3 격막(Q3)의 동일한 각도로 기울어져 서로 마주하는 면이 평행하게 설치될 수 있다.The first diaphragm Q1 and the second diaphragm Q2 are inclined toward the lower surface J1 of the electrolyte tank and the angle? 1 between the lower diaphragm Q1 and the second diaphragm Q2 may be 15 degrees or less and 75 degrees or less, The diaphragm Q3 is inclined toward the upper surface J2 of the electrolyte tank and the angle (? 2) with the upper surface J2 may be less than 15 degrees and less than 75 degrees. At this time, the first diaphragm (Q1) to the third diaphragm (Q3) may be inclined at the same angle so that the facing surfaces are parallel to each other.

제1 격막(Q1)의 하부와 전해액 탱크의 측벽 사이의 거리(W1)는 전해액 탱크 전체 폭(W)의 40% 내지 60%이하일 수 있다. 제3 격막(Q3)의 하부와 전해액 탱크의 측벽 사이의 거리(W2)는 전해액 탱크 전체 폭(W)의 60% 내지 80%일 수 있다. 제3 격막(Q3)은 제1 격막(Q1)과 인접하게 즉, 제3 격막(Q3)으로부터 제2 격막(Q2)까지의 거리보다 제3 격막(Q3)으로부터 제1 격막(Q1)까지의 거리가 더 가깝게 배치될 수 있다. The distance W1 between the lower portion of the first diaphragm Q1 and the side wall of the electrolyte tank may be 40% to 60% or less of the total width W of the electrolyte tank. The distance W2 between the lower portion of the third diaphragm Q3 and the side wall of the electrolyte tank may be 60% to 80% of the total width W of the electrolyte tank. The third diaphragm Q3 is located adjacent to the first diaphragm Q1 so that the distance from the third diaphragm Q3 to the first diaphragm Q1 is greater than the distance from the third diaphragm Q3 to the second diaphragm Q2. The distance can be arranged closer.

다시, 도 1 및 도 5를 참조하면, 순환부는 복수의 파이프(L21, L22, L31, L32, L41) 및 펌프(P1, P2)를 포함할 수 있다. 전해액 탱크(200)의 제1 공간(S1)과 스택의 애노드 유입구(H21) 사이는 제1 파이프(L21)로 연결되고, 제1 공간(S1)과 스택의 애노드 배출구(H22)는 제2 파이프(L22)로 연결되고, 제2 공간(S2)과 스택의 캐소드 유입구(H31) 사이는 제3 파이프(L31)로 연결되고, 캐소드 배출구(H32)와 제3 공간(S3) 사이는 제4 파이프(L32)를 통해서 연결된다. 이때, 제1 파이프(L21) 및 제3 파이프(L31)에는 각각 제1 펌프(P1) 및 제2 펌프(P2)가 설치될 수 있으며, 제1 펌프 및 제2 펌프(P1, P2)에 공급되는 전해액은 제어 밸브(VV1, VV2)에 의해서 제어될 수 있다.1 and 5, the circulation unit may include a plurality of pipes L21, L22, L31, L32, L41 and pumps P1, P2. The first space S1 of the electrolyte tank 200 and the anode inlet H21 of the stack are connected by a first pipe L21 and the first space S1 and the anode outlet H22 of the stack are connected to the second pipe The second space S2 and the cathode inlet H31 of the stack are connected by a third pipe L31 and the cathode outlet H32 and the third space S3 are connected by a fourth pipe L32, (L32). At this time, the first pump L21 and the third pipe L31 may be provided with a first pump P1 and a second pump P2, respectively, and may be supplied to the first and second pumps P1 and P2 The electrolytic solution can be controlled by the control valves VV1 and VV2.

제2 공간(S2)과 캐소드 유입구(H31)를 연결하는 제3 파이프(L31)는 분기되어 2상 전해액 탱크(S3)와 연결되는 가지 파이프(L41)를 더 포함할 수 있다. 가지 파이프(L1)에는 밸브(V3)가 설치될 수 있다. The third pipe L31 connecting the second space S2 and the cathode inlet H31 may further include a branch pipe L41 branched to connect to the two-phase electrolyte tank S3. The branch pipe L1 may be provided with a valve V3.

또한, 제1 파이프 내지 제4 파이프에는 각각 제어 밸브(VV1, VV2, VV3, VV4)가 설치될 수 있다. 제어 밸브(VV1, VV2, VV3, VV4)는 파이프 내의 압력을 감지하는 압력 센서와 비율 밸브를 포함하며, 압력 센서와 비율 밸브는 제어부(700)에 연결될 수 있다. 제어부(700)는 압력 센서로부터 측정된 압력 정보를 입력 받아서, 압력에 따른 비율 밸브의 개방 정도를 판단하여 비율 밸브를 제어한다. In addition, control valves VV1, VV2, VV3, and VV4 may be installed in the first pipe to the fourth pipe, respectively. The control valves VV1, VV2, VV3, and VV4 include a pressure sensor and a ratio valve for sensing the pressure in the pipe, and the pressure sensor and the ratio valve can be connected to the control unit 700. [ The control unit 700 receives the measured pressure information from the pressure sensor, and determines the degree of opening of the rate valve according to the pressure to control the rate valve.

즉, 제1 파이프 및 제3 파이프의 압력이 높고, 제2 파이프 및 제4 파이프의 압력이 낮아 이들 사이에 압력 차이가 발생하고, 이로 인해서 스택 내부의 압력이 균일하지 않을 수 있다. 이처럼, 전해액이 주입되는 부분과 배출되는 부분에서의 압력 차이가 발생하면, 전지의 전기적 특성이 감소할 수 있다.That is, the pressures of the first pipe and the third pipe are high, the pressures of the second pipe and the fourth pipe are low, and a pressure difference is generated therebetween, so that the pressure inside the stack may not be uniform. As described above, if a pressure difference occurs between a portion where the electrolyte is injected and a portion where the electrolyte is injected, the electrical characteristics of the battery may be reduced.

따라서, 측정된 압력이 높으면 비율 밸브를 개방하여 압력을 줄이고, 압력이 낮으면 비율 밸브를 조여 압력을 증가시켜, 제1 파이프와 제2 파이프 사이의 압력 차이, 제3 파이프와 제4 파이의 사이의 압력 차이가 발생하지 않도록 조절할 수 있다. 물론, 제1 펌프 및 제2 펌프의 전압을 증가시키거나, 줄여 전해액의 유량 속도를 변화시킴으로써 압력 차이를 줄일 수 있다. Accordingly, if the measured pressure is high, the ratio valve is opened to reduce the pressure, and if the pressure is low, the ratio valve is tightened to increase the pressure so that the pressure difference between the first pipe and the second pipe, Can be adjusted so that the pressure difference of the first and second pressure chambers does not occur. Of course, it is possible to reduce the pressure difference by increasing or decreasing the voltage of the first pump and the second pump and changing the flow rate of the electrolytic solution.

한편, 제1 공간(S1), 제2 공간(S2) 및 제3 공간(S3)의 전해액은 격막(Q1, Q2, Q3)의 경사에 의해서 용이하게 파이프(L21, L31, L41)로 전달되어 배출될 수 있다.On the other hand, the electrolytic solution in the first space S1, the second space S2 and the third space S3 is easily transferred to the pipes L21, L31 and L41 by the inclination of the diaphragms Q1, Q2 and Q3 Can be discharged.

또한, 격막(Q1, Q2, Q3)은 전해액이 이동하는 방향으로 기울어질 수 있으며, 이는 제1 공간(S1), 제2 공간(S2) 및 제3 공간(S3) 내에 저장되는 전해액이 수위차에 따라서 용이하게 이동할 수 있도록 한다.The diaphragms Q1, Q2 and Q3 can be inclined in the direction in which the electrolytic solution moves. This is because the electrolytic solution stored in the first space S1, the second space S2 and the third space S3, As shown in FIG.

구체적으로, 스택으로부터 배출된 2상 전해액은 파이프(L32)를 통해서 제3 공간(S3)으로 유입되고, 일정 수위가 될 때까지 제2 격막(Q2)을 넘지 못하고 제3 공간(S3)에 저장된다. 이때, 제3 공간(S3)에 저장되는 2상 전해액은 브롬착화합물로 비중에 따라서 2상으로 분리될 수 있다. 이중, 밀도가 높은 중혼합 브로민은 2상 전해액 탱크의 하부에 위치하고, 수성 브로민은 2상 전해액 탱크의 상부에 위치한다.Specifically, the two-phase electrolyte discharged from the stack flows into the third space S3 through the pipe L32 and is stored in the third space S3 without exceeding the second diaphragm Q2 until the water level reaches a certain level. do. At this time, the two-phase electrolyte stored in the third space S3 may be separated into two phases depending on the specific gravity as a bromine complex. Of these, the densely populated dibasic bromine is located at the bottom of the two-phase electrolyte tank and the aqueous bromine is located at the top of the two-phase electrolyte tank.

제3 공간(S3)은 경사진 제2 격막(Q2)에 의해서 하부로 갈수록 폭이 좁아지고, 상부로 갈수록 폭이 넓어져, 대략 단면이 삼각형일 수 있다. 이처럼, 하부로 갈수록 폭이 좁으면 하부에 위치하는 중혼합 브로민은 경사면(J3)에 의해서 좀 더 용이하게 파이프(L41)와 연결된 펌프(P2)로 전달되어, 용이하게 스택으로 공급될 수 있다. The third space S3 is narrowed by the inclined second diaphragm Q2, and the width of the third space S3 is increased toward the upper part, so that a substantially triangular section may be formed. As such, if the width is narrower toward the lower side, the middle-born bromine positioned at the lower portion is more easily transferred to the pump P2 connected to the pipe L41 by the inclined surface J3, and can be easily supplied to the stack .

또한, 제2 격막(Q2)에 의한 경사면(J3)에 의해서, 제3 공간(S3)의 상부에 위치하는 수성 브로민이 경사면(J3)을 따라서 용이하게 제2 공간(S2)으로 전달될 수 있다. The aqueous bromine located at the upper portion of the third space S3 can be easily transferred to the second space S2 along the inclined surface J3 by the inclined plane J3 formed by the second diaphragm Q2 .

제2 공간(S2)은 제3 격막(Q3)에 의해서 분할된 제1 소공간(SS1)과 제2 소공간(SS2)를 포함한다. 제2 공간(S2)을 제1 소공간(SS1) 및 제2 소공간(SS1)으로 분할하면, 제3 공간(S3)으로부터 전달되는 전해액은 밀도에 따라서 제1 소공간(SS1) 내에서 분리되고, 상대적으로 밀도가 높은 전해액은 제3 격막(Q3)과 전해액 탱크 하면(J1) 사이의 이격된 공간을 통해서 제2 소공간(SS2)으로 이동한다. 제2 소공간(SS2)으로 전달된 전해액은 제1 격막(Q1)의 경사면을 따라서 용이하게 제1 공간(S1)으로 이동하여 수위가 보정될 수 있다. The second space S2 includes a first small space SS1 and a second small space SS2 divided by the third diaphragm Q3. When the second space S2 is divided into the first small space SS1 and the second small space SS1, the electrolyte delivered from the third space S3 is separated in the first small space SS1 according to the density. And the relatively dense electrolyte moves to the second small space SS2 through the spaced space between the third diaphragm Q3 and the bottom surface J1 of the electrolyte tank. The electrolytic solution transferred to the second small space SS2 can be easily moved to the first space S1 along the inclined surface of the first diaphragm Q1 and the water level can be corrected.

제3 공간(S3)으로부터 전달되는 전해액 내의 프리 브롬과 상대적으로 밀도가 낮아 가라앉지 못한 브롬 착화합물은 스택으로 유입될 경우, 자가 방전을 일으킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 격막을 이용하여 전해액 탱크를 분리하고, 상대적으로 밀도가 높은 전해액을 스택으로 유입시킴으로써 자가 방전을 방지할 수 있다. Bromine complexes that are relatively low in density and relatively immiscible with prebromine in the electrolyte delivered from the third space S3 may cause self-discharge when introduced into the stack. However, in the present invention, the self-discharge can be prevented by separating the electrolyte tank using a diaphragm and introducing a relatively dense electrolyte into the stack.

또한, 격막에 의해서 용이하게 제1 공간(S1)의 애노드 전해액과 제2 공간(S2)의 캐소드 전해액의 수위차가 용이하게 줄어들어, 스택으로 전해액을 균일하게 공급할 수 있다. Further, the difference in level between the anode electrolyte in the first space S1 and the cathode electrolyte in the second space S2 is easily reduced by the diaphragm, and the electrolyte can be uniformly supplied to the stack.

한편, 제1 격막(Q1), 제2 격막(Q2) 및 제2 격막(Q3)은 전해액이 이동하는 방향으로 기울어져 전해액이 이동을 용이하게 하는 반면, 반대 방향으로의 전해액이 흐르는 것을 최소화할 수 있다. On the other hand, the first diaphragm Q1, the second diaphragm Q2 and the second diaphragm Q3 are inclined in a direction in which the electrolyte moves, thereby facilitating the movement of the electrolyte while minimizing the flow of the electrolyte in the opposite direction .

에너지 효율 및 전하량 효율 비교Comparison of energy efficiency and charge efficiency

징크/브로민 레독스 흐름 전지를 이용하여 평가를 진행하였다. 여기서, 징크, 브로민 전해액으로는 2.25M 징크/브로민 수용액을 사용하였으며, 충전 완료 전하량은 2.98Ahr/cell이고, 방전 완료 전압은 1.0V/cell이었다. 그리고, 전극은 카본 플라스틱(롯데 케미컬 제조)으로, 600㎛두께로 제조하였고, 멤브레인은 아사히 제품명 SF601이고, 600㎛의 두께로 제조되었다. Evaluation was carried out using a zinc / bromine redox flow cell. Here, a 2.25M zinc / bromine aqueous solution was used as the zinc and bromine electrolyte, and the charge completion charge was 2.98Ahr / cell and the discharge completion voltage was 1.0V / cell. The electrode was made of carbon plastic (manufactured by Lotte Chemical Co., Ltd.) to a thickness of 600 mu m, and the membrane was made of Asahi product SF601 with a thickness of 600 mu m.

그리고, 도 6 및 도 7은 종래 기술에 따른 전해액 탱크의 개략적인 단면도이다. 6 and 7 are schematic cross-sectional views of the electrolyte tank according to the prior art.

에너지 효율, 전압 효율 및 전하량 효율은 각각 아래 식3, 식4, 식5로 구해질 수 있다.Energy efficiency, voltage efficiency, and charge efficiency can be obtained from Equation 3, Equation 4, and Equation 5, respectively.

[식 3][Formula 3]

에너지 효율 (Energy Efficiency, EE) = (방전에너지 (Wh) / 충전에너지 (Wh)) *100Energy Efficiency (EE) = (discharge energy (Wh) / charge energy (Wh)) * 100

[식 4][Formula 4]

전압 효율 (Voltage Efficiency, VE) = (에너지 효율 / 전하량 효율) *100Voltage Efficiency (VE) = (energy efficiency / charge efficiency) * 100

[식 5][Formula 5]

전하량 효율 (Current Efficiency, CE) = (방전용량 (Ah) / 충전용량(Ah)) * 100Current Efficiency (CE) = (Discharging Capacity (Ah) / Charging Capacity (Ah)) * 100

[비교예1][Comparative Example 1]

비교예1은 도 6에 도시한 바와 같이, 전지의 애노드 전해액 탱크 및 캐소드 전해액 탱크가 분리된 것으로, 애노드 전해액과 캐소드 전해액이 각각의 전해액 탱크에 저장되어 있다. In Comparative Example 1, as shown in Fig. 6, the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank of the battery were separated, and the anode electrolyte and the cathode electrolyte were stored in the respective electrolyte tanks.

[비교예2][Comparative Example 2]

비교예 2는 도 7에 도시한 바와 같이, 전지의 전해액 탱크에 격막이 형성되고, 격막은 전해액 탱크의 하면에 대해서 수직한 방향으로 형성되어 있다. In Comparative Example 2, as shown in Fig. 7, a diaphragm is formed in the electrolyte tank of the battery, and the diaphragm is formed in a direction perpendicular to the lower surface of the electrolyte tank.

[실시예1][Example 1]

실시예1은 도 5에 도시한 바와 같이, 전지의 전해액 탱크에 격막이 형성되고, 격막은 전해액 탱크의 하면에 대해서 기울어져 있다. In Embodiment 1, as shown in Fig. 5, a diaphragm is formed in the electrolyte tank of the battery, and the diaphragm is inclined with respect to the lower surface of the electrolyte tank.

비교예 1, 2 및 실시예 1의 전지에 대한 성능 평가는 각각 표 1, 표 2 및 표 3에 나타내었다. The performance of the batteries of Comparative Examples 1 and 2 and Example 1 is shown in Tables 1, 2 and 3, respectively.

이때, 전지 에너지 효율, 전하량 효율 및 전압 효율을 측정하였다.At this time, the battery energy efficiency, the charge efficiency and the voltage efficiency were measured.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

표 1 내지 표 3을 참조할 때, 비교예 2와 실시예 1은 비교예 1에 비해서, 전하량 효율이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Tables 1 to 3, it was confirmed that the charge amount efficiency was kept constant in Comparative Example 2 and Example 1 as compared with Comparative Example 1. [

방전 완료 후, 비교예 1 및 2에서는 캐소드 전해액 바닥면에 브롬 착화합물이 잔류하였으나, 실시예 1에서는 캐소드 전해액 바닥면에 브롬 착화합물이 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. After completion of the discharge, in Comparative Examples 1 and 2, the bromine complex remained on the bottom surface of the cathode electrolyte. In Example 1, however, no bromine complex remained on the bottom surface of the cathode electrolyte.

이는 2상 전해액이 저장되는 제3 공간의 브롬 착화합물이 경사면에 의해서, 스택으로의 유입이 용이하여 방전 전하량이 증가하여 전하량 효율이 증가한 때문이다. This is because the charge amount of the Bromine complex in the third space in which the two-phase electrolyte is stored can be easily introduced into the stack due to the inclined plane, thereby increasing the discharge charge and thus increasing the charge efficiency.

비교예 1의 경우, 충전 완료시의 애노드 전해액 내의 Br2 +의 0.1M이상이었으나, 실시예1의 경우, Br2 +농도가 0.05M 이하의 값을 나타내는 것을 확인하였다. In the case of Comparative Example 1, it was confirmed that the Br 2 + concentration was 0.05 M or less in Example 1, although it was 0.1 M or more of Br 2 + in the anode electrolyte at the time of completion of charging.

이는 경사진 격막에 의해서, 캐소드 전해액 내의 착화합물이 분리되어 애노드 전해액 탱크 내로 유입되지 못하기 때문이다. This is because, due to the inclined diaphragm, the complex in the cathode electrolytic solution can not separate and flow into the anode electrolyte tank.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10: 멤브레인 20: 스페이서
30: 전극판 31: 캐소드 전극
32: 애노드 전극 40: 멤브레인 흐름 프레임
50: 전극 흐름 프레임 61, 62: 제1, 제2집전판
71, 72: 제1, 제2앤드 캡 100: 스택
200: 전해액 탱크
10: membrane 20: spacer
30: electrode plate 31: cathode electrode
32: anode electrode 40: membrane flow frame
50: electrode flow frame 61, 62: first and second collectors
71, 72: first and second end caps 100: stack
200: electrolyte tank

Claims (9)

전류를 생성하는 스택,
상기 스택에 애노드 전해액 및 캐소드 전해액을 공급하며 복수의 격막에 의해 복수의 공간으로 분할되어 있는 전해액 탱크
를 포함하고,
상기 복수의 격막은 각각 상기 전해액 탱크의 하면 또는 상면에 대해서 일정한 각도로 기울어져 있으며, 상기 공간은 상기 애노드 전해액을 저장하는 제1 공간, 상기 캐소드 전해액을 저장하는 제2 공간, 상기 스택으로부터 배출되는 2상 전해액을 저장하는 제3 공간을 포함하는 레독스 흐름 전지.
A stack generating current,
An anode electrolyte and a cathode electrolytic solution are supplied to the stack, and the electrolyte tank is divided into a plurality of spaces by a plurality of diaphragms,
Lt; / RTI >
The plurality of diaphragms are each inclined at a predetermined angle with respect to a lower surface or an upper surface of the electrolyte tank, and the space includes a first space for storing the anode electrolyte, a second space for storing the cathode electrolyte, And a third space for storing the two-phase electrolyte.
제1항에서,
상기 격막은 상기 제1 공간과 제2 공간 사이를 나누는 제1 격막,
상기 제2 공간과 제3 공간을 나누는 제2 격막,
상기 제2 공간을 복수로 나누는 제3 격막
을 포함하는 레독스 흐름 전지.
The method of claim 1,
The diaphragm may include a first diaphragm that divides the first space and the second space,
A second diaphragm that divides the second space and the third space,
And a third diaphragm dividing the second space into a plurality of
Wherein the redox flow cell comprises:
제2항에서,
상기 제1 격막과 상기 제2 격막은 상기 전해액 탱크의 하면에 경사지게 연장되며 상기 제1 격막과 상기 제2 격막의 일측은 각각 상기 전해액 탱크의 상면으로부터 이격되어 있으며,
상기 제3 격막은 상기 전해액 탱크의 상면에 경사지게 연장되며 상기 제3 격막의 일측은 상기 전해액 탱크의 하면으로부터 이격되어 있는 레독스 흐름 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the first diaphragm and the second diaphragm extend obliquely to a lower surface of the electrolyte tank and one side of the first diaphragm and the second diaphragm are spaced apart from an upper surface of the electrolyte tank,
Wherein the third diaphragm extends obliquely on an upper surface of the electrolyte tank and one side of the third diaphragm is spaced apart from a lower surface of the electrolyte tank.
제3항에서,
상기 제3 격막의 타측 단부는 상기 제1 격막과 제2 격막이 서로 마주하는 영역에 위치하는 레독스 흐름 전지.
4. The method of claim 3,
And the other end of the third diaphragm is located in a region where the first diaphragm and the second diaphragm face each other.
제3항에서,
상기 제1 격막과 상기 제2 격막은 서로 다른 높이를 가지는 레독스 흐름 전지.
4. The method of claim 3,
Wherein the first diaphragm and the second diaphragm have different heights.
제5항에서,
상기 제1 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 40% 이상 60% 미만이고,
상기 제2 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 60% 이상 80% 미만이고,
상기 제3 격막의 높이는 상기 전해액 탱크 높이의 75% 이상 95% 이하인 레독스 흐름 전지.
The method of claim 5,
The height of the first diaphragm is not less than 40% and less than 60% of the height of the electrolyte tank,
The height of the second diaphragm is 60% or more and less than 80% of the height of the electrolyte tank,
Wherein the height of the third diaphragm is 75% or more and 95% or less of the height of the electrolyte tank.
제2항에서,
상기 제1 격막 및 상기 제2 격막이 상기 전해액 탱크의 하면과 이루는 제1 각도와 상기 제3 격막과 상기 전해액 탱크의 상면이 이루는 제2 각도는 동일한 레독스 흐름 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the first angle formed by the first diaphragm and the second diaphragm with the lower surface of the electrolyte tank is the same as the second angle formed by the upper surface of the electrolyte tank and the third diaphragm.
제7항에서,
상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 15도 이상 75도 미만인 레독스 흐름 전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the first angle and the second angle are between about 15 degrees and about 75 degrees.
제2항에서,
상기 제3 격막은 상기 제2 격막보다 상기 제1 격막에 더 가깝게 배치되어 있는 레독스 흐름 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the third diaphragm is disposed closer to the first diaphragm than the second diaphragm.
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