KR20190084414A - System and method for operating redox flow battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 압력측정부 및 유량측정부가 유로 상에 배치되고, 제어부가 압력측정부의 압력 값 및 유량측정부의 유량 값을 기반으로 하여 전해액의 유량을 조절함으로써 대류현상에 의한 크로스오버현상이 최소화될 수 있으며, 성능 저하가 방지될 수 있도록 하는 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow battery system and a method of operating the same. More particularly, the present invention relates to a redox flow battery system and a method for operating the redox flow battery system, The present invention relates to a redox flow battery system and a method of operating the same so that a crossover phenomenon due to a convection phenomenon can be minimized and performance degradation can be prevented.
최근, 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 줄이기 위한 방법으로 태양에너지나 풍력에너지를 이용하는 재생에너지가 주목 받고 있고 이와 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 재생에너지는 출력 변동이 심하기 때문에 에너지를 연속적으로 공급할 수 없다는 단점이 있기 때문에 재생에너지를 가정용이나 상업용으로 사용하기 위해서는 출력이 높을 때 에너지를 저장하고 출력이 낮을 때 저장된 에너지를 사용할 수 있는 시스템을 적용시켜 사용하고 있다.Recently, renewable energy using solar energy or wind energy is attracting attention as a method to reduce greenhouse gas emission, which is a main cause of global warming, and related researches are actively carried out. However, since there is a disadvantage that the renewable energy can not continuously supply the energy because the output fluctuation is large, the system which can store the energy when the output is high and the stored energy when the output is low .
이러한 시스템으로 떠오르고 있는 전력 저장장치는 재생에너지의 보급 및 확대를 위한 필수적인 요소인 상황인데, 대용량의 전력저장을 위한 이차전지로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 플로우 배터리(redow flow battery, RFB)등이 있다. 그 중, 레독스 플로우 배터리는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있다는 장점이 있기 때문에 최근 대용량 이차전지로 많은 연구가 진행되고 있다.The power storage devices that are emerging as such systems are indispensable factors for the replenishment and expansion of renewable energy. The secondary batteries for large-capacity power storage include lead acid batteries, NaS batteries, redow flow batteries (RFB) . Among them, the redox flow battery has a low maintenance cost and can be operated at room temperature. Since the capacity and output can be independently designed, much research has been conducted with a large capacity secondary battery.
레독스 플로우 배터리는, 멤브레인 양측에 양극전해액(electrolyte)과 음극전해액이 순환하면서 이온교환이 이루어지고 이 과정에서 전자의 이동이 발생하여 충방전이 이루어진다. 이때, 양극전해액과 음극전해액은 산화수가 다른 레독스 커플로 된 활물질을 용매에 녹여 제조되고 레독스 커플을 포함하는 양극전해액과 음극전해액으로 구성된 레독스 플로우 전지를 충전시키면 양극에서는 산화반응이 음극에서는 환원반응이 일어난다. 현재는 양극전해액 및 음극전해액 모두 바나듐을 이용하는 올 바나듐(all vanadium) 레독스 플로우 배터리가 주류를 이루고 있고, 최근에는 Zn/Br 전지에 대한 연구도 진행되고 있다.In a redox flow battery, a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte are circulated on both sides of a membrane to perform ion exchange, and in this process, electrons move to charge and discharge. At this time, when the anode electrolyte and cathode electrolyte are prepared by dissolving a redox couple active material having a different oxidation number in a solvent and charging a redox flow cell composed of a cathode electrolyte containing a redox couple and a cathode electrolyte, A reduction reaction takes place. At present, all vanadium redox flow batteries using vanadium are mainstream in both the positive electrode and negative electrode electrolytes, and researches on Zn / Br batteries are under way in recent years.
이와 같은 종래의 레독스 플로우 전지는 기존 이차전지에 비해 수명이 길고 KW에서 MW급 중대형 시스템으로 제작할 수 있기 때문에 ESS(Energy Storage System)에 가장 적합한 것으로 알려져 있다.Such a conventional redox flow battery is known to be most suitable for an ESS (Energy Storage System) because it has a longer lifetime than a conventional secondary battery and can be manufactured as a MW-class medium-sized system from KW.
하지만, 이러한 종래의 레독스 플로우 배터리의 경우, 유량을 측정하는 유량계가 없어 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 정밀하게 측정하기 어렵다는 문제점을 가지고 있었고, 특히 압력을 측정하는 압력계가 없어 스택의 양극 및 음극의 압력을 정확하게 측정하기 어려워 전해액의 유량을 조절하기 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional redox flow battery has a problem that it is difficult to accurately measure the flow rate of the electrolyte flowing into the stack because there is no flow meter for measuring the flow rate. In particular, It is difficult to precisely measure the pressure of the electrolytic solution and thus it is difficult to control the flow rate of the electrolytic solution.
또한, 종래의 레독스 플로우 배터리의 경우, 스택의 양극 및 음극에 동일한 유량의 전해액이 주입되어 양극 및 음극의 물성 차이가 발생하면 양극 및 음극 내 유체 압력 차이에 의해 분리막을 통한 대류현상이 일어날 수 있고, 이로 인해 크로스오버 현상이 발생한다는 문제점이 있었고, 특히 이러한 크로스오버 현상에 의해 배터리의 효율이 떨어지고 성능이 저하된다는 문제점이 있었다.Also, in the case of the conventional redox flow battery, when the same electrolyte is injected into the positive and negative electrodes of the stack and the properties of the positive and negative electrodes are different, convection through the separator may occur due to the difference in fluid pressure between the positive and negative electrodes There is a problem that a crossover phenomenon occurs, and in particular, the efficiency of the battery is lowered and the performance is lowered due to the crossover phenomenon.
일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 압력측정부 및 유량측정부가 유로 상에 배치되고, 제어부가 압력측정부에서 측정된 압력 값 및 유량측정부에서 측정된 유량 값을 기반으로 하여 펌프의 회전 수를 제어함으로써 스택으로 유입되는 전해액의 유량이 조절될 수 있고, 이로 인해 크로스오버현상에 따른 효율 저하를 방지시킬 수 있는 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a flow rate of a pump, comprising: a pressure measuring unit and a flow rate measuring unit disposed on a flow path, wherein the control unit calculates, based on a pressure value measured at the pressure measuring unit and a flow rate value measured at the flow rate measuring unit, The flow rate of the electrolytic solution flowing into the stack can be controlled by controlling the flow rate of the electrolytic solution, thereby preventing a decrease in efficiency due to a crossover phenomenon.
일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 스택과 펌프를 연결하는 유로 상에 압력측정부가 위치하고, 압력측정부와 펌프를 연결하는 유로상에 유량측정부가 위치함으로써 스택의 양극 및 음극의 압력 값 및 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 정밀하게 측정 가능할 수 있는 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a fuel cell system in which a pressure measuring unit is placed on a flow path connecting a stack and a pump and a flow measuring unit is placed on a flow path connecting a pressure measuring unit and a pump, And to provide a redox flow battery system and method that can precisely measure the flow rate of an electrolyte flowing into a stack.
또한, 일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 유량측정부가 고유량측정부 및 저유량측정부를 포함함으로써 전해액의 유량측정범위를 확대시킬 수 있고, 이로 인해 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 정밀하게 측정 가능할 수 있는 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring a flow rate of an electrolytic solution including a high flow rate measurement unit and a low flow rate measurement unit, And to provide a redox flow battery system and method of operation that can be measured.
일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 스택으로 전해액을 공급하는 양극 및 음극전해액탱크에 수위측정부가 위치함으로써 양극 및 음극전해액탱크에서 스택으로 공급되는 전해액의 수위 값을 실시간으로 확인할 수 있는 레독스 플로우 배터리 시스템 및 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring the level of an electrolyte solution supplied to a stack in an anode and a cathode electrolyte tank by locating a level measuring unit in an anode and a cathode electrolyte tank for supplying an electrolyte solution to a stack, Flow battery system and method of operation.
본 발명에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템은, 스택의 양극 및 음극에 전해액을 공급하는 양극 및 음극전해액탱크, 상기 스택과 상기 양극 및 음극전해액탱크를 각각 연결하는 유로 상에 위치하며 상기 스택으로 전해액을 주입하는 펌프, 상기 스택과 상기 펌프를 연결하는 유로 상에 위치하며 상기 스택의 양극 및 음극의 압력을 측정하는 압력측정부 및 상기 압력측정부와 상기 펌프를 연결하는 유로 상에 위치하며, 상기 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 측정하는 유량측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The redox flow battery system according to the present invention includes a positive electrode and a negative electrode electrolyte tank for supplying an electrolyte solution to an anode and a cathode of a stack, an electrolyte solution tank disposed on a flow path connecting the stack and the anode and the cathode electrolyte tank, A pressure measuring unit positioned on the flow path connecting the stack to the pump and measuring a pressure of the positive electrode and the negative electrode of the stack, and a pressure measuring unit positioned on the flow path connecting the pressure measuring unit and the pump, And a flow rate measuring unit for measuring a flow rate of the electrolytic solution flowing into the electrolytic cell.
일 실시예에 따르면, 상기 레독스 플로우 배터리 시스템은, 상기 스택으로 전해액을 공급하는 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액의 수위를 측정하는 수위측정부 및 상기 펌프, 상기 압력측정부, 상기 유량측정부 및 상기 수위측정부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the redox flow battery system includes a water level measuring unit for measuring a level of an electrolyte solution in the anode and the anode electrolyte tank for supplying an electrolyte to the stack, and a water level measuring unit for measuring the water level of the electrolyte, And a control unit for controlling the operation of the level measuring unit.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 압력측정부가 측정한 상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값이 동일하도록 상기 펌프의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the control unit controls the number of revolutions of the pump so that the pressure values of the positive and negative electrodes of the stack measured by the pressure measuring unit are the same, and the flow rate of the electrolytic solution is adjusted.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 수위측정부가 측정한 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액 수위 값이 동일하도록 상기 펌프의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the controller controls the number of revolutions of the pump and adjusts the flow rate of the electrolyte so that the level of the electrolyte solution in the anode and the cathode electrolyte tanks measured by the level measuring unit is the same.
일 실시예에 따르면, 상기 유량측정부는, 고유량측정부 및 저유량측정부를 포함하고, 상기 펌프와 상기 고유량측정부를 연결하는 유로 상에 밸브가 위치하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the flow measuring unit includes a high flow rate measuring unit and a low flow rate measuring unit, and the valve is located on a flow path connecting the pump and the high flow rate measuring unit.
본 발명에 따른 레독스 플로우 배터리 운전 방법은, 펌프가 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액을 스택으로 주입하는 단계, 압력측정부가 상기 전해액이 통과되는 상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값을 측정하는 단계 및 제어부가 상기 압력 값을 기반으로 하여 상기 펌프의 회전수를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of operating a redox flow battery according to the present invention includes the steps of injecting an electrolyte solution into an anode and a cathode electrolyte tank by a pump, measuring a pressure value of an anode and a cathode of the stack through which the electrolyte passes, And controlling the rotation speed of the pump based on the pressure value.
일 실시예에 따르면, 상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부가 상기 펌프의 회전수를 제어해 상기 전해액의 압력 값이 동일하도록 상기 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, when a difference in pressure value between the positive electrode and the negative electrode of the stack occurs, the control unit controls the rotation number of the pump to adjust the flow rate of the electrolyte supplied to the stack so that the pressure value of the electrolyte is the same. .
일 실시예에 따르면, 상기 레독스 플로우 배터리 운전 방법은, 수위측정부가 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액의 수위 값을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액 수위 값 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부가 상기 펌프의 회전수를 제어해 상기 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액 수위 값이 동일하도록 상기 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the redox flow battery operation method further includes a step of measuring a level of an electrolyte solution in the anode and the cathode electrolyte tanks, wherein the difference in the electrolyte level of the anode and the cathode electrolyte tanks The control unit controls the rotation speed of the pump to adjust the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack such that the electrolyte level of the electrolytic solution in the anode and the cathode electrolytic solution tank is the same.
일 실시예에 따르면, 상기 레독스 플로우 배터리 운전 방법은, 상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the redox flow battery operating method further includes measuring a flow rate of the electrolyte solution supplied to the stack.
일 실시예에 따르면, 상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는, 상기 스택에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값보다 적을 경우, 밸브를 닫아서 전해액의 유량을 측정하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack is characterized by measuring the flow rate of the electrolytic solution by closing the valve when the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack is smaller than the predetermined flow rate value .
일 실시예에 따르면, 상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는, 상기 스택에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값을 초과하는 경우, 밸브를 열어서 전해액의 유량을 측정하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack may include opening the valve to measure the flow rate of the electrolytic solution when the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack exceeds a predetermined flow rate value do.
본 발명의 일 측면에 따르면, 압력측정부 및 유량측정부가 유로 상에 배치되고, 제어부가 압력측정부에서 측정된 압력 값 및 유량측정부에서 측정된 유량 값을 기반으로 하여 펌프의 회전 수를 제어함으로써 스택으로 유입되는 전해액의 유량이 조절될 수 있고, 이로 인해 크로스오버현상에 따른 효율 저하를 방지시킬 수 있도록 하는 이점이 있다.According to an aspect of the present invention, a pressure measuring unit and a flow measuring unit are disposed on a flow path, and the control unit controls the number of rotations of the pump based on the pressure value measured by the pressure measuring unit and the flow rate measured by the flow measuring unit The flow rate of the electrolytic solution flowing into the stack can be controlled, thereby reducing the efficiency deterioration due to the crossover phenomenon.
또한, 스택과 펌프를 연결하는 유로 상에 압력측정부가 위치하고, 압력측정부와 펌프를 연결하는 유로상에 유량측정부가 위치함으로써 스택의 양극 및 음극의 압력 값 및 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 정밀하게 측정 가능할 수 있도록 하는 이점이 있다.In addition, since the flow rate measuring portion is located on the flow path connecting the pressure measuring portion and the pump, the pressure value of the positive and negative electrodes of the stack and the flow rate of the electrolyte flowing into the stack are accurately So that it can be measured.
특히, 유량측정부가 고유량측정부 및 저유량측정부를 포함함으로써 전해액의 유량측정범위를 확대시킬 수 있고, 이로 인해 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 정밀하게 측정 가능할 수 있도록 하는 이점이 있다.Particularly, since the flow rate measuring section includes the high flow rate measuring section and the low flow rate measuring section, it is possible to enlarge the flow rate measurement range of the electrolytic solution, thereby enabling to precisely measure the flow rate of the electrolyte flowing into the stack.
또한, 스택으로 전해액을 공급하는 양극 및 음극전해액탱크에 수위측정부가 위치함으로써 양극 및 음극전해액탱크에서 스택으로 공급되는 전해액의 수위 값을 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 이점이 있다.In addition, since the level measuring unit is disposed in the anode and cathode electrolyte tanks for supplying the electrolyte solution to the stack, it is possible to check the level of the electrolytic solution supplied to the stack from the anode and cathode electrolyte tanks in real time.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 전개도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 운전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량 및 전해액 탱크 수위 값과 비교예의 레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량 및 전해액 탱크 수위 값을 비교하여 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a development view schematically showing a configuration of a redox
2 is a flowchart illustrating a method of operating the redox
FIG. 3 is a graph showing a comparison between the discharge capacity of the redox flow battery system and the electrolyte tank level of the redox flow battery system according to the embodiment, and the discharge capacity of the redox flow battery system and the electrolyte tank level of the comparative example.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다. The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. The embodiments of the present invention are provided to fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기제가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함 할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a component is referred to as " comprising ", it means that it can include other components as well, rather than excluding other components, unless the context otherwise requires.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the better understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
<레독스 플로우 배터리 시스템><Redox Flow Battery System>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 전개도이다.FIG. 1 is a development view schematically showing a configuration of a redox
본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템(100)은 스택(110), 양극전해액탱크(120), 음극전해액탱크(130), 펌프(140), 압력측정부(150), 수위측정부(160), 유량측정부(170) 및 밸브(180)를 포함하여 구성될 수 있다.The redox
먼저, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)에 구성된 스택(110)은 양극, 음극, 집전체(도시되지 않음), 분리막(도시되지 않음) 및 엔드플레이트(도시되지 않음)가 포함될 수 있고, 스택(110)내에는 전해액 유로(도시도지 않음)가 형성되어 양극 및 음극에 각각 연결될 수 있으며, 이에 따라 스택(110)의 양극 및 음극으로 전해액이 공급될 수 있다.First, the
예를 들어, 레독스 플로우 전지 시스템(100)이 바나듐 레독스 플로우 전지일 경우, 충전할 시 스택(110)의 양극 전극에서는 4가의 바나듐 이온이 산화되어 5가의 바나듐 이온으로 변환되고, 전자가 소모되며 수소 이온은 분리막을 통해 양극에서 음극으로 이동하는 산화반응이 일어날 수 있다. 또한, 스택(110)의 음극에서는 3가의 바나듐 이온이 전자를 받아들여 2가의 바나듐 이온으로 변환되는 환원반응이 일어날 수 있다.For example, when the redox
반면, 방전 시에는 상술된 충전 시 반응과 반대로 스택(110)에서 바나듐 이온의 산화수가 변화되는 산화환원 반응이 일어남으로써 충전 및 방전이 효과적으로 진행될 수 있다.On the other hand, during the discharge, the redox reaction in which the oxidation number of the vanadium ion is changed in the
다음으로, 양극 및 음극전해액탱크(120, 130)는 스택(110)의 양극 및 음극에 각각 연결되어 스택(110)의 양극 및 음극으로 전해액을 공급할 수 있다.Next, the anode and
이때, 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내에는 각각 양극 전해질이 포함된 양극전해액 그리고 음극 전해질이 포함된 음극전해액이 각각 저장될 수 있다.In this case, a cathode electrolyte containing a cathode electrolyte and a cathode electrolyte containing a cathode electrolyte may be stored in the anode and
펌프(140)는 스택(110)과 양극 및 음극전해액탱크(120, 130)를 각각 연결하는 유로 상에 위치할 수 있고, 스택(110)의 양극 및 음극으로 전해액을 주입할 수 있다.The
이때, 펌프(140)는 양극전해액탱크(120) 측에 위치해 양극전해액탱크(120)와 연결된 양극펌프(141) 및 음극전해액탱크(130) 측에 위치해 음극전해액탱크(130)와 연결된 음극펌프(142)를 포함할 수 있다.The
즉, 양극 및 음극펌프(141, 142)는 강한 압력으로 스택(110) 내부의 양극 및 음극으로 양극전해액 및 음극전해액이 각각 주입될 수 있도록 하여 양극전해액은 양극전해액탱크(120)에서 스택(110)의 양극으로 순환될 수 있고, 음극전해액은 음극전해액탱크(130)에서 스택(110)의 음극으로 순환될 수 있다.That is, the positive and
여기서, 펌프(140)는 원심 펌프, 볼류트 펌프, 터빈 펌프, 단흡입 펌프, 양흡입 펌프, 단단 펌프, 다단펌프, 횡축 펌프 및 버티칼 펌프 중 하나의 펌프를 사용해 양극 펌프(141) 및 음극 펌프(142)로 배치될 수 있다.Here, the
다음으로, 압력측정부(150)는 스택(110)과 펌프(140)를 연결하는 유로상에 위치할 수 있고, 스택(110)의 양극 및 음극의 압력을 측정할 수 있다.Next, the
즉, 양극전해액탱크(120)에 저장된 양극전해액이 스택(110)을 통과하면서 발생되는 스택(110)의 양극 전극의 압력을 측정할 수 있고, 음극전해액(130)에 저장된 음극전해액이 스택(110)을 통과하면서 발생되는 스택(110)의 음극 전극의 압력을 측정할 수 있다.That is, the positive electrode electrolyte stored in the positive
따라서, 압력측정부(150)가 스택(110)과 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 위치함으로써 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있다.Accordingly, the
수위측정부(160)는 양극 및 음극전해액탱크(120, 130)에 위치하고, 스택(110)으로 전해액을 공급하는 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위를 측정할 수 있다.The
즉, 양극전해액탱크(120)에 저장된 양극전해액이 스택(110)으로 주입되면, 양극전해액탱크(120)의 일측에 위치한 수위측정부(160)는 양극전해액의 수위 변화를 감지해 양극전해액탱크(120) 내 전해액의 수위를 측정할 수 있다.That is, when the positive electrode electrolyte solution stored in the positive
또한, 음극전해액탱크(130)에 저장된 음극전해액이 스택(110)으로 주입되면, 음극전해액탱크(130)의 일측에 위치한 수위측정부(160)는 음극전해액의 수위 변화를 감지해 음극전해액탱크(130) 내 전해액의 수위를 측정할 수 있다.When the negative electrode electrolyte stored in the negative
따라서, 스택(110)으로 전해액을 공급하는 양극 및 음극전해액탱크(120, 130)에 수위측정부가 위치함으로써 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있다.Therefore, by placing the level measuring part in the anode and
유량측정부(170)는 압력측정부(150)와 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 위치하며, 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 측정할 수 있다.The
또한, 유량측정부(170)는 고유량측정부(171) 및 저유량측정부(172)를 포함할 수 있고, 이때 고유량측정부(171)는 일정 유량 이상의 전해액을 측정할 수 있다.The flow
저유량측정부(172)는 압력측정부(150)와 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 형성된 별도의 작은 유로에 배치될 수 있고, 저유량측정부(172)는 일정 유량 이내의 전해액을 측정할 수 있다.The low flow
즉, 스택(110)으로 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값을 초과하는 경우, 고유량측정부(171)가 전해액의 유량을 측정할 수 있는 반면, 스택(110)으로 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값보다 적을 경우, 저유량측정부(172)가 전해액의 유량을 측정할 수 있다.That is, when the flow rate of the electrolytic solution supplied to the
또한, 펌프(140)와 고유량측정부(171)를 연결하는 유로상에는 밸브가 위치할 수 있는데, 이때 밸브(180)는 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값보다 적을 경우 닫힐 수 있고, 반면 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값을 초과하는 경우 열릴 수 있다.When the flow rate of the electrolytic solution supplied to the
예를 들어, 50LPM 유량계를 고유량측정부(171)로 사용하고, 5LPM 유량계를 저유량측정부(172)로 사용할 경우, 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량이 5LPM 미만일 때 후술되는 제어부(190)가 밸브(180)를 열어서 저유량측정부(172)는 전해액의 유량을 측정할 수 있다.For example, when the 50 LPM flowmeter is used as the high flow
반면, 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량이 5LPM을 초과할 때 제어부(190)가 밸브(180)를 열어서 고유량측정부(171)는 전해액의 유량을 측정할 수 있다.On the other hand, when the flow rate of the electrolytic solution flowing into the
유량측정부(170)는 압력측정부(150)와 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 위치하고, 고유량측정부(171) 및 저유량측정부(172)를 포함함으로써 전해액의 유량측정범위를 확대시킬 수 있고, 이로 인해 스택(110)의 양극 및 음극으로 유입되는 전해액의 유량을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있다.The flow
다음으로, 제어부(190)는 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 펌프(140), 압력측정부(150), 수위측정부(160) 및 유량측정부(170)의 작동을 제어할 수 있으며, 이와 함께 밸브(180)의 작동도 동시에 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(190)는 압력측정부(150)가 측정한 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값이 동일하도록 펌프(140)의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절할 수 있다.The
즉, 제어부(190)는 압력측정부(150)가 측정한 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값의 차이가 발생한 경우, 펌프(140)의 회전수를 제어해 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 조절함으로써 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 동일하게 유지할 수 있다.That is, when the pressure difference between the positive and negative electrodes of the
예를 들어, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)이 충전 및 방전 상태일 때, 스택(110)을 통과하는 양극 및 음극전해액의 이온 상태가 변하면서 유체 특성이 달라질 수 있고, 이와 같은 물성 변화에 따라 전해액이 유입되는 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 차이가 발생할 수 있다.For example, when the redox
이때, 제어부(190)는 압력측정부(150)가 측정한 스택(110)의 음극 및 양극의 압력 값 차이를 감지해서 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 동일하도록 펌프(140)의 회전수를 제어하고, 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 조절할 수 있다.The
또한, 제어부(190)는 레독스 플로우 배터리 시스템(100)에 크로스오버현상이 발생할 경우, 양극 및 음극펌프(141, 142) 중 하나의 펌프(140)의 회전수를 선택적으로 제어해 스택(110)의 양극 및 음극으로 유입되는 전해액의 유량을 선택적으로 조절할 수 있다.When the crossover phenomenon occurs in the redox
예를 들어, 스택(110)의 양극에 유입된 양극전해액의 점성이 높아졌을 때, 스택(110)의 분리막을 통해 양극에서 음극으로 전해액의 이온이 이동하는 크로스오버현상이 발생할 수 있다.For example, when the viscosity of the positive electrode electrolyte flowing into the positive electrode of the
이때, 제어부(190)는 압력측정부(150)에서 측정한 스택(110)의 압력 값을 기반으로 하여 크로스오버현상을 감지함으로써 음극펌프(142)를 선택적으로 제어할 수 있다.At this time, the
제어부(190)가 음극펌프(142)의 회전수를 제어해 스택(110)으로 유입되는 음극전해액의 유량을 높이고, 스택(110)의 음극의 압력을 일시적으로 높임으로써 스택(110)의 분리막을 통해 음극에서 양극으로 전하의 이동을 유도할 수 있다.The
이로 인해, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 크로스오버현상에 따른 성능 저하 및 효율 저하를 방지할 수 있고, 전해액 재생을 위한 추가적인 구성없이 전해액의 상태를 용이하게 재생시킴으로써 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 구성이 간소화될 수 있다.Therefore, it is possible to prevent performance deterioration and efficiency deterioration due to the crossover phenomenon of the redox
또한, 제어부(190)는, 수위측정부(160)가 측정한 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액 수위 값이 동일하도록 펌프(140)의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절할 수 있다.The
즉, 수위측정부(160)가 측정한 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값 차이가 발생한 경우, 제어부(190)는 레독스 플로우 배터리 시스템(100)이 크로스오버현상이라고 인지할 수 있다.That is, when the level difference of the electrolytic solution in the anode and
이때, 제어부(190)는 펌프(140)의 회전수를 제어해 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 조절함으로써 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 동일하게 유지할 수 있다.The
이로 인해, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 크로스오버현상을 방지할 수 있고, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)을 효율을 유지하면서 성능 저하를 방지시킬 수 있다.Thus, the crossover phenomenon of the redox
<레독스 플로우 배터리 운전 방법><Redox flow battery operation method>
도 2는 일 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 운전 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of operating the redox
레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 운전 방법은, 펌프(140)가 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액을 스택(110)으로 주입하는 단계(S100), 압력측정부(150)가 전해액이 통과되는 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 측정하는 단계(S200), 수위측정부(160)가 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 측정하는 단계(S300) 및 제어부(190)가 압력 값 및 수위 값을 기반으로 하여 펌프(140)의 회전수를 제어하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.The operation of the redox
S100단계는, 펌프(140)가 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액을 스택(110)으로 주입하는 단계로써, 양극전해액탱크(120)와 스택(110)을 연결하는 유로 상에 위치한 양극펌프(141)는 양극전해액탱크(120)에 저장된 양극전해액을 스택(110)의 양극으로 주입할 수 있고, 음극전해액탱크(130)와 스택(110)을 연결하는 유로 상에 위치한 음극펌프(142)는 음극전해액탱크(130)에 저장된 음극전해액을 스택(110)의 음극으로 주입할 수 있다.In step S100, the
S200단계는, 압력측정부(150)가 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 측정하는 단계로써, 스택(110)과 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 위치한 압력측정부(150)는 전해액이 주입된 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 각각 측정할 수 있다.In step S200, the
따라서, 압력측정부(150)가 양극전해액이 유입되는 스택(110)의 양극 및 음극전해액이 유입되는 스택(110)의 음극의 압력을 각각 측정함으로써 스택(110)의 압력 상태를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있다.Accordingly, the
S300단계는, 제어부(190)가 압력 값을 기반으로 하여 펌프(140)의 회전수를 제어하는 단계로써, 제어부는 펌프(140)를 포함한 압력측정부(150) 및 밸브(180)의 작동을 제어할 수 있다.The
레독스 플로우 배터리 시스템(100)이 운전 중에 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값 차이가 발생하는 경우, 제어부(190)가 펌프(140)의 회전수를 제어해 전해액의 압력 값이 동일하도록 스택(110)으로 공급되는 전해액의 유량을 조절할 수 있다.The
이처럼, 압력측정부(150)가 측정한 스택(110)의 양극 및 음극의 압력 값을 기반으로 하여 펌프(140)의 회전수를 제어해 전해액의 유량을 조절함으로써 크로스오버현상에 의한 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 효율 저하를 방지할 수 있다.The flow rate of the electrolytic solution is controlled by controlling the number of rotations of the
레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 운전 방법은, 수위측정부(160)가 상기 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The operation of the redox
즉, 수위측정부(160)가 양극 및 음극전해액탱크(120, 130)에 위치해 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 각각 측정함으로써 전해액의 수위 상태를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있고, 이때 수위측정부(160)는 제어부(190)에 의해 작동이 제어될 수 있다.That is, the water
레독스 플로우 배터리 시스템(100)이 운전 중에 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내의 전해액 수위 값 차이가 발생하는 경우, 제어부(190)가 펌프(140)의 회전수를 제어해 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내의 전해액 수위 값이 동일하도록 스택(110)으로 공급되는 전해액의 유량을 조절할 수 있다.The
이처럼, 수위측정부(160)에서 측정한 양극 및 음극전해액탱크(120, 130) 내 전해액의 수위 값을 기반으로 하여 펌프의 회전수를 제어해 전해액의 유량을 조절함으로써 크로스오버현상에 의한레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.In this way, the flow rate of the electrolytic solution is controlled by controlling the rotation speed of the pump based on the water level value of the electrolytic solution in the anode and cathode
또한, 레독스 플로우 배터리 시스템(100)의 운전 방법은, 유량측정부(170)가 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이때 제어부(190)가 유량측정부(170)의 작동을 제어할 수 있다.The operation of the redox
스택(110)에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는, 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값보다 적을 경우, 밸브(180)를 닫아서 전해액의 유량을 측정할 수 있는데, 이때 전해액의 유량은 저유량측정부(172)에 의해 측정될 수 있다.The step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the
또한, 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는, 스택(110)에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값을 초과하는 경우, 밸브(180)를 열어서 전해액의 유량을 측정할 수 있으며, 이때 전해액의 유량은 고유량측정부(171)에 의해 측정될 수 있다.The step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the
예를 들어, 기 설정된 전해액의 유량 값이 4LPM일 경우, 스택(110)의 양극 및 음극에 공급되는 전해액의 유량이 2LPM이면 제어부(190)가 밸브(180)를 잠금으로써 전해액의 유량은 저유량측정부(172)에 의해 측정될 수 있다.For example, when the flow rate of the predetermined electrolyte is 4LPM, if the flow rate of the electrolyte supplied to the positive and negative poles of the
또 다른 예를 들어, 기 설정된 전해액의 유량 값이 4LPM일 경우, 스택(110)의 양극 및 음극에 공급되는 전해액의 유량이 10LPM이면 제어부(190)가 밸브(180)를 개방함으로써 전해액의 유량은 고유량측정부(171)에 의해 측정될 수 있다.For example, when the flow rate of the predetermined electrolyte is 4LPM, if the flow rate of the electrolyte supplied to the positive and negative poles of the
따라서, 압력측정부(150)와 펌프(140)를 연결하는 유로 상에 유량측정부(170)가 위치해 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 측정함으로써 전해액의 유량 상태를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있고, 이로 인해 스택(110)으로 유입되는 전해액의 유량을 용이하게 조절할 수 있다.Therefore, the flow
<실시예><Examples>
제어부가 압력측정부에서 측정한 스택의 양극 및 음극의 압력 값과 수위측정부에서 측정한 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액의 수위 값을 기반으로 하여 펌프의 회전수를 제어해 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 조절했다.The control unit controls the number of rotations of the pump based on the pressure values of the positive and negative electrodes of the stack measured by the pressure measuring unit and the level of the electrolyte in the positive and negative electrode electrolyte tanks measured by the level measuring unit, The flow rate was adjusted.
<비교예><Comparative Example>
압력측정부에서 측정한 스택의 양극 및 음극의 압력 값과 수위측정부에서 측정한 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액의 수위 값에 상관없이 펌프의 회전수를 동일하게 유지해 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 동일하게 유지했다.The flow rate of the electrolyte supplied to the stack is maintained by maintaining the same number of revolutions of the pump irrespective of the pressure values of the positive and negative electrodes of the stack measured by the pressure measuring unit and the level of the electrolyte in the positive and negative electrode electrolyte tanks measured by the level measuring unit The same.
<실험예 1><Experimental Example 1>
레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량 측정Measuring Discharge Capacity of Redox Flow Battery System
도 3은 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량 및 전해액 탱크 수위 값과 비교예의 레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량 및 전해액 탱크 수위 값을 비교하여 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a graph showing a comparison between the discharge capacity of the redox flow battery system and the electrolyte tank level of the redox flow battery system according to the embodiment, and the discharge capacity of the redox flow battery system and the electrolyte tank level of the comparative example.
도 3을 참조하면, 비교예의 레독스 플로우 배터리 시스템이 충방전 사이클을 연속적으로 수행하면서 양극전해액탱크에 저장된 양극전해액의 수위 값은 50L에서 점차적으로 감소했고, 비교예의 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 양극전해액의 수위 값은 약 30L로 측정되었다.3, when the redox flow battery system of the comparative example continuously performs charge / discharge cycles, the water level value of the positive electrode electrolyte stored in the positive electrode electrolyte tank gradually decreased at 50 L, and the charge / discharge cycle of the comparative example was 14 The level of the anode electrolyte was measured to be about 30L.
비교예의 음극전해액탱크에 저장된 음극전해액의 수위 값은 충방전 사이클이 진행됨에 따라 50L에서 점차적으로 증가했고, 비교예의 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 음극전해액의 수위 값은 약 70L로 측정되었다.The level of the negative electrode electrolyte stored in the negative electrode electrolyte tank of the comparative example was gradually increased at 50 L as the charge / discharge cycle progressed, and the level of the negative electrode electrolyte was measured at about 70 L when the charge / discharge cycle of the comparative example was 14.
따라서, 비교예의 레독스 플로우 배터리 시스템에서 스택의 분리막을 통해 전해액이 이동하는 크로스오버현상이 발생했고, 이로 인해 방전 용량은 약 60Ah에서 점차적으로 감소했으며 비교예의 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 비교예의 방전 용량은 약 20Ah로 측정되었다.Therefore, in the redox flow battery system of the comparative example, the crossover phenomenon in which the electrolyte moves through the separator of the stack occurred, and the discharge capacity gradually decreased at about 60 Ah, and when the charge / The discharge capacity of the sample was measured to be about 20 Ah.
반면, 실시예의 레독스 플로우 배터리 시스템의 양극전해액 수위 값은 처음에 50L로 측정되었고, 충방전 사이클이 연속적으로 진행되면서 점차적으로 감소하다가 충방전 사이클이 7회가 되었을 때 양극전해액 수위 값은 약 40L로 측정되었다.On the other hand, the anode electrolyte level of the Redox flow battery system of the embodiment was initially measured at 50 L, and gradually decreased as the charge-discharge cycle progressed. When the charge-discharge cycle was 7 times, the anode electrolyte level reached about 40 L Respectively.
또한, 실시예의 음극전해액 수위 값은 처음에 50L로 측정되었고, 충방전 사이클이 연속적으로 진행되면서 점차적으로 증가하다가 충방전 사이클이 7회가 되었을 때 음극 전해액 수위 값은 약 60L로 측정되었다.In addition, the level of the negative electrode electrolyte in the example was initially measured at 50 L, and gradually increased as the charge / discharge cycle progressed. When the charge / discharge cycle was 7 times, the level of the negative electrode electrolyte was measured to be about 60 L.
이때, 실시예의 레독스 플로우 배터리 시스템은 제어부가 전해액의 수위 값 및 스택의 압력 값을 기반으로 하여 펌프의 회전수를 제어해 스택의 양극으로 공급되는 전해액의 유량을 증가시키면서 양극의 압력을 증가시켰다.At this time, in the redox flow battery system of the embodiment, the control unit controls the number of revolutions of the pump based on the value of the electrolyte level and the pressure of the stack, thereby increasing the pressure of the anode while increasing the flow rate of the electrolyte supplied to the anode of the stack .
이로 인해 양극전해액 수위가 회복되면서 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 양극전해액 수위 값은 50L로 측정되었고, 음극전해액도 수위가 회복되면서 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 음극전해액 수위 값은 50L로 측정되었다.As a result, the anode electrolyte level was measured to be 50 L when the charge / discharge cycle was 14, and the cathode electrolyte level was 50 L when the charge / discharge cycle was 14, Respectively.
이에 따라, 실시예의 레독스 플로우 배터리 시스템의 방전 용량은 약 60Ah에서 점차적으로 감소하다가 충방전 사이클이 7회가 되었을 때 다시 회복되는 양상은 보였고, 실시예의 충방전 사이클이 14회가 되었을 때 실시예의 방전 용량은 약 60Ah로 측정되었다.Accordingly, the discharge capacity of the redox flow battery system of the embodiment was gradually decreased at about 60 Ah, and then recovered when the charge / discharge cycle was 7 times, and when the charge / discharge cycle of the embodiment was 14 times, The discharge capacity was measured at about 60 Ah.
즉, 실시예는 전해액의 수위 값과 스택의 양극 및 음극의 압력 값을 기반으로 하여 펌프의 회전수를 제어해 전해액의 수위을 회복시킴으로써 동일한 충방전 사이클이 진행된 비교예의 방전 용량 값보다 더 높은 방전 용량 값이 측정되었다.That is, according to the embodiment, by controlling the number of revolutions of the pump based on the level of the electrolyte and the pressure of the positive and negative poles of the stack, the level of the electrolyte is recovered to improve the discharging capacity The values were measured.
이 결과를 통해, 실시예에 따른 레독스 플로우 배터리 시스템은 펌프의 회전수를 제어해 전해액의 유량이 조절됨으로써 레독스 플로우 배터리 시스템의 전해액 수위 및 방전 용량이 회복되고, 전해액의 역 방향 대류에 따른 전해액의 재생이 일어나며, 레독스 플로우 배터리 시스템의 성능 저하가 방지되는 것을 알 수 있다.As a result, the redox flow battery system according to the embodiment regulates the flow rate of the electrolyte by controlling the rotation speed of the pump, thereby recovering the electrolyte level and the discharge capacity of the redox flow battery system, It can be seen that regeneration of the electrolyte occurs and performance deterioration of the redox flow battery system is prevented.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
100: 레독스 플로우 배터리 시스템
110: 스택
120: 양극전해액탱크
130: 음극전해액탱크
140: 펌프
141: 양극펌프
142: 음극펌프
150: 압력측정부
160: 수위측정부
170: 유량측정부
171: 고유량측정부
172: 저유량측정부
180: 밸브
190: 제어부100: redox flow battery system
110: Stack
120: anode electrolyte tank
130: cathode Electrolyte tank
140: pump
141: anode pump
142: Cathode pump
150: pressure measuring unit
160:
170:
171:
172: Low flow rate measuring unit
180: Valve
190:
Claims (11)
상기 스택과 상기 양극 및 음극전해액탱크를 각각 연결하는 유로 상에 위치하며, 상기 스택으로 전해액을 주입하는 펌프;
상기 스택과 상기 펌프를 연결하는 유로 상에 위치하며, 상기 스택의 양극 및 음극의 압력을 측정하는 압력측정부; 및
상기 압력측정부와 상기 펌프를 연결하는 유로 상에 위치하며, 상기 스택으로 유입되는 전해액의 유량을 측정하는 유량측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 시스템.
A positive electrode and a negative electrode electrolyte tank for supplying an electrolyte solution to the positive and negative electrodes of the stack;
A pump located on the flow path connecting the stack with the anode and the cathode electrolyte tanks, respectively, and injecting an electrolyte into the stack;
A pressure measuring unit located on a flow path connecting the stack and the pump, the pressure measuring unit measuring a pressure of the positive electrode and the negative electrode of the stack; And
And a flow rate measuring unit located on the flow path connecting the pressure measuring unit and the pump and measuring a flow rate of the electrolyte flowing into the stack.
Redox flow battery system.
상기 레독스 플로우 배터리 시스템은,
상기 스택으로 전해액을 공급하는 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액의 수위를 측정하는 수위측정부; 및
상기 펌프, 상기 압력측정부, 상기 유량측정부 및 상기 수위측정부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 시스템.
The method according to claim 1,
In the redox flow battery system,
A level measuring unit for measuring a level of the electrolyte in the anode and the cathode electrolyte tank that supplies the electrolyte to the stack; And
And a control unit for controlling operations of the pump, the pressure measuring unit, the flow measuring unit, and the water level measuring unit.
Redox flow battery system.
상기 제어부는,
상기 압력측정부가 측정한 상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값이 동일하도록 상기 펌프의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein the control unit controls the number of revolutions of the pump so as to equalize the pressure values of the positive and negative electrodes of the stack measured by the pressure measuring unit to adjust the flow rate of the electrolytic solution.
Redox flow battery system.
상기 제어부는,
상기 수위측정부가 측정한 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액 수위 값이 동일하도록 상기 펌프의 회전수를 제어하고, 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein,
And controlling the number of revolutions of the pump so that the flow rate of the electrolytic solution is adjusted so that the level of the electrolytic solution in the anode and the cathode electrolytic solution tank measured by the level measuring unit is the same.
Redox flow battery system.
상기 유량측정부는,
고유량측정부; 및 저유량측정부;를 포함하고,
상기 펌프와 상기 고유량측정부를 연결하는 유로 상에 밸브가 위치하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the flow-
A high flow rate measuring unit; And a low flow rate measuring unit,
And a valve is disposed on a flow path connecting the pump and the high flow rate measurement unit.
Redox flow battery system.
압력측정부가 상기 전해액이 통과되는 상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값을 측정하는 단계; 및
제어부가 상기 압력 값을 기반으로 하여 상기 펌프의 회전수를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.
Injecting the electrolyte in the anode and cathode electrolyte tanks into the stack;
Measuring a pressure value of a positive electrode and a negative electrode of the stack through which the electrolytic solution passes; And
And controlling the rotation speed of the pump based on the pressure value.
How to operate redox flow battery.
상기 스택의 양극 및 음극의 압력 값 차이가 발생하는 경우,
상기 제어부가 상기 펌프의 회전수를 제어해 상기 전해액의 압력 값이 동일하도록 상기 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.
The method according to claim 6,
When a difference in pressure value between the anode and the cathode of the stack occurs,
Wherein the control unit controls the rotation speed of the pump to adjust the flow rate of the electrolyte supplied to the stack so that the pressure value of the electrolyte is the same.
How to operate redox flow battery.
상기 레독스 플로우 배터리 운전 방법은,
수위측정부가 상기 양극 및 음극전해액탱크 내 전해액의 수위 값을 측정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액 수위 값 차이가 발생하는 경우, 상기 제어부가 상기 펌프의 회전수를 제어해 상기 양극 및 음극전해액탱크 내의 전해액 수위 값이 동일하도록 상기 스택으로 공급되는 전해액의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.
The method according to claim 6,
The redox flow battery operating method includes:
And measuring a water level value of the electrolyte in the anode and cathode electrolyte tanks by the water level measuring unit,
The control unit controls the rotation speed of the pump to adjust the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack so that the electrolyte level of the electrolytic solution in the anode and the cathode electrolytic solution tank is equal to the value of the electrolytic solution level in the anode and cathode electrolytic solution tanks Lt; RTI ID = 0.0 >
How to operate redox flow battery.
상기 레독스 플로우 배터리 운전 방법은,
상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.
The method according to claim 6,
The redox flow battery operating method includes:
And measuring a flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack.
How to operate redox flow battery.
상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는,
상기 스택에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값보다 적을 경우, 밸브를 닫아서 전해액의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.
10. The method of claim 9,
The step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack may include:
Wherein when the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack is smaller than a predetermined flow rate value, the flow rate of the electrolytic solution is measured by closing the valve.
How to operate redox flow battery.
상기 스택에 공급되는 전해액의 유량을 측정하는 단계는,
상기 스택에 공급되는 전해액의 유량이 기 설정된 유량 값을 초과하는 경우, 밸브를 열어서 전해액의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는,
레독스 플로우 배터리 운전 방법.10. The method of claim 9,
The step of measuring the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack may include:
Wherein when the flow rate of the electrolytic solution supplied to the stack exceeds a predetermined flow rate value, the flow rate of the electrolytic solution is measured by opening the valve.
How to operate redox flow battery.
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CN116666717A (en) * | 2023-08-02 | 2023-08-29 | 北京普能世纪科技有限公司 | Flow battery cleaning device, cleaning method and system |
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