WO2016099203A1 - 션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지 - Google Patents

션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지 Download PDF

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WO2016099203A1
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WO
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electrolyte
floating body
redox flow
flow battery
expansion
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PCT/KR2015/013946
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하태정
방유경
엄명섭
김태윤
함성식
김수환
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오씨아이 주식회사
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    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/20—Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a redox flow battery, and more particularly, to a redox flow battery which reduces self-discharge due to shunt currents occurring in and between stacks.
  • a redox flow battery is a device that converts chemical energy of an electrolyte into electrical energy through a battery cell.
  • the operating voltage of the battery cell has a relatively low voltage, such as 1.0 ⁇ 1.7V. Therefore, the stack is formed by stacking cells in series to increase the operating voltage.
  • the stack has a structure in which a plurality of battery cells are electrically connected in series and share electrolytes in parallel.
  • the current flowing between the battery cells through the electrolyte sharing path is called a shunt current.
  • Shunt currents occur within or between stacks and cause the stack to self discharge. Self-discharge reduces the energy stored in the stack even in standby conditions where the redox flow cell is not operating.
  • the present invention is to reduce the shunt loss occurring in and between the redox flow cell stack to reduce the self-discharge of the redox flow cell and to improve the overall energy efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a redox flow battery which can reduce the shunt loss during the operation stop, and the flow resistance during the operation by allowing the connection of the electrolyte solution between the cells can be interrupted when the operation stops. It is for.
  • the present invention provides a redox flow battery comprising a stack of unit cells in which a first electrolyte and a second electrolyte flow through an ion exchange membrane, and are formed in parallel with a direction of gravity in each unit cell, and an electrolyte flow path width is expanded.
  • the expansion pipe flow passage portion is provided, and the expansion flow passage portion is provided with a floating body which rises and falls in accordance with the flow rate of the electrolyte.
  • the floating body may block the flow of the electrolyte between the flow path part and the expansion pipe part in the stopped state of the redox flow battery.
  • the electrolyte flowing in the additional expansion flow passage portion has a flow in the direction of rising in the operating state, and the floating body is formed to have a specific gravity greater than the electrolyte solution, and in the stationary state sinks to the lower portion of the expansion pipe passage portion, Or in the form of floating by flow rate,
  • the electrolyte flowing in the expansion pipe passage portion has a flow in the direction of descending from the operating state, the floating body is formed to have a specific gravity smaller than the electrolyte solution, in a stationary state to maintain the state floating on the upper portion of the expansion pipe passage, In the state it may be configured in the form of falling by the flow rate of the electrolyte.
  • a stopper for limiting the lifting range of the floating body in the expansion pipe part.
  • the floating body may have a circular or polygonal shape in longitudinal section, and it is more preferable that the floating body includes a guide means for maintaining a constant posture when the floating body moves up and down.
  • the guide means may be formed of a guide pin extending to one side of the floating body and inserted into the inlet side of the expansion pipe portion, or a guide groove and a guide protrusion formed to correspond to each other in the expansion pipe portion in contact with the floating body and the floating body. Can be configured.
  • the thickness of the floating body is formed to be smaller than the thickness of the expansion pipe portion to form a gap between the surface of the floating body and the surface of the expansion pipe passage to facilitate the lifting operation of the floating body.
  • the ratio of the maximum path cross-sectional area of the expansion pipe portion and the maximum cross-sectional area of the floating body is preferably in the range of 1: 0.5 to 1: 0.9.
  • the floating body is raised and lowered depending on whether the electrolyte flows without additional external power or a separate complicated control device, and when the operation is stopped, the electrolyte flow is blocked to increase the shunt resistance, and The effect does not interfere with the flow of the electrolyte.
  • Redox flow battery according to the present invention is to include a flow passage portion and to place a floating body therein, by lifting and lowering according to the flow of gravity and buoyancy and electrolyte flow of the floating body to reduce the shunt loss,
  • the advantage is that no power supply or control device is required.
  • the redox flow battery according to the present invention can increase the shunt resistance in the standby state to reduce the energy consumption of the electrolyte due to self-discharge, it is possible to quickly switch from the standby state to the operating state without circulating the electrolyte in the standby state It can bring an effect.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a shunt loss occurring in a redox flow battery
  • Figure 2 is a view showing an expansion passage for reducing the shunt loss of the redox flow battery according to an embodiment of the present invention
  • 3 and 4 is a view showing the lifting and lowering of the floating body according to the operating state of the redox flow battery according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 and 6 are views showing the lifting and lowering of the floating body according to the operating state of the redox flow battery according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing an expansion channel part and a floating body of a redox flow battery according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an expansion channel and a floating body of a redox flow battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an expansion channel portion and a floating body of the redox flow battery according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating shunt loss occurring in a redox flow battery.
  • the redox flow battery generates power by using a redox reaction between a first electrolyte and a second electrolyte formed by interposing an ion exchange membrane, and a plurality of unit cells are stacked by stacking low voltages generated in one unit cell. It is common to configure and use.
  • the stack is formed by stacking a plurality of unit cells, and electrolyte is supplied to each unit cell through a common supply channel as shown, and each unit cell is provided through a discharge channel similar to the supply channel although not shown.
  • the electrolyte discharged from is recovered.
  • the shunt current is generated when the electrode parts of the unit cells constituting the stack are connected to each other by the electrode parts of the adjacent cells and the electrolyte, and the electrode voltage of each unit cell is higher than that of the adjacent unit cell electrode.
  • the difference in voltage occurs as much as. This occurs because the unit cells forming the stack are connected in series with each other.
  • the shunt current changes with the voltage difference of the cell and the electrolyte resistance.
  • Shunt currents within or between stacks are complex in multiple cells, consisting of complex electrical circuit models, but can be represented simply as:
  • the width ratio of the flow path part and the expansion pipe part is in the range of 1: 2 to 1:10. If the width of the expansion channel is less than twice the width of the flow path, the flow resistance may increase due to the installation of the floating body. If the width of the expansion flow path exceeds 10 times the width of the flow path, the electrolyte by the body Flow blocking presents a difficult problem.
  • the path cross-sectional area means a cross-sectional area in a direction perpendicular to the flow direction of the electrolyte.
  • the maximum path cross-sectional area of the expansion channel section means the largest path cross section area of the path section of the expansion channel section.
  • the maximum cross-sectional area of the floating body means the maximum cross-sectional area of the cross-sectional area in the direction perpendicular to the flow direction of the electrolyte of the floating body.
  • the ratio of the maximum path cross-sectional area of the expansion channel part and the maximum cross-sectional area of the floating body is 1: 0.5 to 1: 0.9. If the ratio of the maximum path cross-sectional area of the expansion passage to the maximum cross-sectional area of the floating body is less than 1: 0.5, it is difficult for the floating body to block the flow of the electrolyte from the flow path and the expansion channel at the time of stopping operation. There is a problem that the load of the pump must be increased by increasing the resistance to flow.
  • the electrolyte path length L should be increased, the electrolyte path cross-sectional area A should be reduced, or the electrolyte path should be blocked.
  • the electrolyte path length L is increased or the cross-sectional area A of the electrolyte path is decreased, the fluid resistance is increased, and thus the energy consumed to circulate the electrolyte must be increased.
  • the electrolyte flow can be blocked by the float, so that the shunt resistance is increased at the time of stopping the operation so that the shunt loss is reduced.
  • the float provides a redox flow battery that rises so that the electrolyte flows open.
  • FIG. 2 is a view showing an expansion channel for reducing the shunt loss of the redox flow battery according to an embodiment of the present invention.
  • Redox flow battery is a continuous flow of the electrolyte during operation, and provided with a pump for the flow of the electrolyte, the width of the flow path is designed to maintain an appropriate flow rate and flow rate.
  • the expansion pipe part 100 means a part having a width wider than the width of the flow path part 10 designed as described above.
  • the expansion pipe part 100 is formed in a direction parallel to the gravity direction on the basis of the state in which the redox flow battery is installed. Forming the expansion pipe passage part 100 in a direction parallel to the gravity direction is that the floating body 200, which will be described later, is caused by gravity, buoyancy generated by the electrolyte solution, and drag generated by the flow of the electrolyte solution. It is to be able to go up and down by.
  • the redox flow battery according to the present invention includes a floating body 200 inside the expansion pipe part 100.
  • the floating body 200 has a predetermined shape and is formed to be lowered in accordance with the flow of the electrolyte in the expansion pipe part 100.
  • the electrolyte 300 flows through the expansion pipe part 100 with a flow rate, and when the operation stops, the electrolyte 300 fills the expansion pipe part 100 without flowing. .
  • the floating body 200 accommodated in the expansion pipe part 100 maintains the state immersed in the electrolyte.
  • the specific gravity of the floating body 200 is greater than the specific gravity of the electrolyte 300 and the operation stop state, since the gravity is greater than the buoyancy acting on the floating body 200, go to the bottom of the expansion passage part 100 You will stay seated.
  • the specific gravity of the floating body 200 is smaller than the specific gravity of the electrolyte 300 and is in an operation stop state, the buoyancy acting on the floating body 200 is larger than gravity, so that the floating state of the expansion channel part 100 is increased. Will be maintained.
  • the floating body 200 Since the floating body 200 needs to operate for a long time in the state immersed in the electrolyte solution 300, it is preferable that the floating body 200 is formed of a material that does not react with the electrolyte solution, that is, a material that does not corrode by the electrolyte solution.
  • the material of the floating body 200 is preferably a plastic material such as PP, PE, PVDF, or PTFE having chemical resistance to the electrolyte, but is not limited thereto.
  • the electrolyte operation of the expansion channel part in the stack while having chemical resistance to the electrolyte is preferred. Any material that does not interfere with the can be used in the present invention.
  • 3 and 4 are diagrams showing the lifting and lowering of the floating body according to the operating state of the redox flow battery according to the first embodiment of the present invention.
  • the floating body 200 has a specific gravity greater than the specific gravity of the electrolyte 300, and shows the case in which the electrolyte 300 flows in a direction opposite to the gravity direction in an operating state.
  • FIG. 3 shows an operation stop state, and the floating body 200 is kept in a state where the submerged passage portion 100 sinks to the lower portion (entrance portion). In this state, the floating body 200 is in the form of blocking between the expansion pipe part 100 and the flow path part 10. If the electrolyte 300 is completely blocked, the electrical connection between the cells due to the electrolyte 300 is disconnected so that no shunt loss occurs.
  • the shunt resistance can be increased to reduce the shunt loss.
  • the thickness of the expansion channel portion is 10mm, and the distance between the closest portion of the floating body 200 and the expansion channel 100 is 0.1mm, the cross-sectional area of the electrolyte in this portion is 10mm * 0.1mm * 2 It becomes 2.0mm ⁇ 2>.
  • FIG 4 shows an operation state, in which the electrolyte 300 has a rising flow.
  • the floating body 200 generates drag due to the flow of the electrolyte in addition to gravity and buoyancy.
  • the buoy 200 Since the drag acts in the direction of pushing up the buoy 200, if the sum of the drag and buoyancy is greater than gravity, the buoy 200 will rise. As shown in FIG. 4, when the floating body 200 floats, the path of the electrolyte is opened to reduce the fluid resistance, thereby reducing the influence on the load of the pump.
  • the narrowest cross-sectional area of the electrolyte is an AA section crossing the floating body 200 in the radial direction, and if the distance between the floating body 200 and the expansion pipe part is 2 mm, the cross-sectional area of the electrolyte is Since it is 10mm * 2.0mm * 2, it becomes 40.0mm2.
  • the present invention is formed so that the floating body 200 is raised and lowered, and when the operation is stopped, the shunt loss is reduced by cutting off the connection of the electrolyte 300 or by drastically reducing the cross-sectional area of the electrolyte which greatly affects the shunt resistance of the electrolyte 300. It is reduced, and does not interfere with the flow of the electrolyte 300 during operation.
  • the longitudinal cross-section of the floating body 200 is shown in the shape of a disk having a circular cross-section, but may have an elliptical cross-section, as described below may have a polygonal shape, but is not limited to such a shape and the expansion pipe
  • the shape is not particularly limited as long as it rises and falls within the part so that the path cross-sectional area can be adjusted accordingly.
  • Redox flow battery according to the present invention is to reduce the shunt loss by using the expansion channel and the floating body provided therein, the operation of the floating body is made by the flow of gravity and buoyancy and electrolyte. Therefore, no separate power supply or control device is required.
  • the stack does not need to be higher than the liquid level of the electrolyte storage tank, and thus no weight structure is needed to increase the height of the stack. As it remains, it can be quickly converted to the operating state, and the position of the stack can be freely selected to increase the design freedom.
  • the floating body may have a specific gravity less than the specific gravity of the electrolyte, or may be formed of a material having a specific gravity greater than the specific gravity of the electrolyte, and the flow direction of the electrolyte may be parallel to the middle age direction or opposite to the gravity direction.
  • the specific gravity of the floating body is made smaller than the specific gravity of the electrolyte. In the state of rising to close the expansion channel, when the flow of the electrolyte may cause the floating body sinks by the drag and open the expansion channel.
  • FIG 5 and 6 are views showing the rise and fall of the floating body according to the operating state of the redox flow battery according to a second embodiment of the present invention.
  • the illustrated second embodiment shows a case in which the floating body 200 has a specific gravity smaller than that of the electrolyte 300, and the electrolyte 300 flows in the same direction as the gravity direction in the operating state.
  • the floating body 200 is in a state of floating in close contact with the inlet portion of the expansion passage 100. In this state, the floating body 200 is formed to block the inlet of the expansion pipe part 100, thereby increasing the shunt resistance.
  • FIG. 6 shows an operating state, since the electrolyte 300 has a descending flow, when the flow of the electrolyte 300 occurs, the floating body 200 has a drag due to the flow of the electrolyte 300 in addition to gravity and buoyancy. Since the direction of drag becomes the same direction as gravity, the sum of gravity and drag becomes greater than the buoyancy so that the floating body 200 descends downward to increase the path cross-sectional area, thereby reducing the resistance to the flow of the electrolyte 300.
  • FIG. 7 is a view illustrating an expansion channel part and a floating body of a redox flow battery according to a third embodiment of the present invention.
  • the specific gravity of the floating body 210 is larger than the electrolyte solution 300 in the same manner as in the first embodiment, and the electrolyte solution 300 flows in the rising direction in the operating state.
  • the third embodiment further includes a stopper 110 for limiting the rising position of the floating body 210 in the operating state. Even if the floating body 210 rises due to the flow of the electrolyte 300, the floating body 210 can be more stably moved up and down by allowing the stopper 110 to be stably fixed at a predetermined position.
  • the shape or position of the stopper 110 is not particularly limited, but the shape in which the path cross-sectional area is excessively reduced due to the stopper 110 or the flow resistance is increased should be avoided.
  • FIG. 8 is a view showing an expansion channel portion and a floating body of the redox flow battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment has a specific gravity of the floating body 220 larger than the electrolyte and flows in the direction in which the electrolyte rises in the operating state.
  • the fourth embodiment is characterized in that it further comprises a guide pin 225 to maintain a constant posture while the floating body 220 is raised and lowered.
  • the guide pin 225 does not leave the flow path part 100 even when the floating body 220 is raised. Therefore, the floating body 220 can be prevented from being inadvertently rotated, and the lifting unit 220 only moves up and down while maintaining a constant posture.
  • FIG. 9 is a view illustrating an expansion channel part and a floating part of a redox flow battery according to a fifth exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 9 is a view illustrating a state in which the upper surface of the expansion channel portion is removed, and in FIG. 10, a cross-sectional view of the expansion channel portion is not removed.
  • the fifth embodiment is characterized in that it comprises a guide protrusion 235 and the guide groove 135 to maintain a constant posture while the floating body 230 is raised and lowered.
  • the guide protrusion 235 is formed on the surface of the floating body 230 in contact with the expansion pipe part 100, and the guide groove 135 is formed in the expansion pipe part 100 corresponding to the guide protrusion 235. ).
  • This configuration allows the guide protrusion 235 to move only on the guide groove 135, allowing the floating body 230 to move up and down along the guide groove 135 in a certain posture.
  • the guide protrusion 230 is formed in the floating body 230, and the guide groove 135 is formed in the expansion passage part 100, but on the contrary, the guide groove is formed in the floating body 230 and the expansion passage part Guide protrusions may be formed at 100.
  • the thickness t2 of the floating body 230 is formed to be smaller than the thickness t1 of the expansion pipe part 100 so that a gap exists between the surface of the floating body 230 and the inner surface of the expansion pipe part 100.
  • the play between the guide protrusion 230 and the guide groove 135 is preferably present.
  • the floating body 230 must move up and down in accordance with the sum of buoyancy, gravity, and drag, so that when the frictional force between the surface of the floating body 230 and the surface of the expansion pipe part 100 becomes large, the floating body ( Since the 230 may not be able to move up and down smoothly, it is preferable to form the play so that the electrolyte flows through the play so that the floating body 230 can operate smoothly.
  • the guide protrusion 235 is provided on both sides of the floating body 230, the guide protrusion 235 may be provided only on one surface.
  • the guide means is not limited to this form to guide the lifting and lowering of the floating body Various forms can be applied.

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Abstract

레독스 흐름 전지에 관한 것으로 보다 상세하게는 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 전류에 의한 자가 방전을 감소시킨 레독스 흐름 전지에 관하여 개시한다. 본 발명은 제1전해액과 제2전해액이 이온교환막을 사이에 두고 흐르는 단위셀이 적층된 스택을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 각 단위셀에 중력방향과 나란하게 형성되며 전해질 유로폭이 확대되어 형성된 확관유로부를 구비하고, 상기 확관유로부내에 전해액의 유속에 따라 승하강하는 부체를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다.

Description

션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지
본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로 보다 상세하게는 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 전류에 의한 자가 방전을 감소시킨 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
레독스 흐름전지는 전지 셀을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.
전지 셀의 작동 전압은 1.0~1.7V 정도로 비교적 낮은 전압을 가진다. 따라서, 작동 전압을 높이기 위하여 셀을 직렬로 적층하여 스택을 구성한다. 스택은 다수의 전지 셀이 전기적으로 직렬로 연결되며, 전해액을 병렬로 공유하는 구조를 가진다.
전해액 공유 경로를 통해서 전지 셀 간에 흐르는 전류를 션트(shunt) 전류라 한다. 션트 전류는 스택 내부 또는 스택 사이에서 발생하고 스택의 자가 방전을 일으킨다. 자가방전에 의해서 레독스 흐름 전지가 작동하지 않는 대기 상태에서도 스택 내에 저장된 에너지를 감소시킨다.
한편, 대기 상태에서 즉각적으로 작동하기 위해서는 스택에 일정량의 에너지가 보관되어 있어야 한다. 이를 위해서 간헐적으로 펌프를 가동해서 전해액을 순환시켜서 자가 방전으로 에너지를 잃은 전해액을 배출하고 에너지를 가진 전해액을 공급해야 하는데, 이를 위해서 대기 상태에서 펌프를 가동하는 것도 결국 에너지 손실에 포함된다.
본 발명은 레독스 흐름 전지 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시킬 수 있도록 함으로써 레독스 흐름 전지의 자가방전을 저감하고 전체적인 에너지 효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 레독스 흐름 전지 스택 내부 및 스택 사이에서 발생하는 션트 손실을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 운전 정지시에 셀간의 전해액의 연결이 차단 될 수 있도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 손실을 감소시킬 수 있고 운전시에는 흐름 저항을 감소시킬 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 제1전해액과 제2전해액이 이온교환막을 사이에 두고 흐르는 단위셀이 적층된 스택을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 각 단위셀에 중력방향과 나란하게 형성되며 전해질 유로폭이 확대되어 형성된 확관유로부를 구비하고, 상기 확관유로부내에 전해액의 유속에 따라 승하강하는 부체를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다.
상기 부체는 상기 레독스 흐름 전지의 정지상태에서 유로부와 확관유로부 사이의 전해액 흐름을 차단하는 것이 바람직하다.
상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 상승하는 방향의 흐름을 가지고, 상기 부체는 상기 전해액보다 큰 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 하부로 가라앉고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 부상하는 형태로 구성되거나,
상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 하강하는 방향의 흐름을 가지고, 상기 부체는 상기 전해액보다 작은 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 상부에 부상한 상태를 유지하고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 하강하는 형태로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 확관유로부내에 상기 부체의 승하강 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 구비하면 더욱 바람직하다.
상기 부체는 종단면이 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 부체가 승하강시 일정한 자세를 유지할 수 있도록 하는 가이드수단을 구비하면 더욱 바람직하다.
상기 가이드수단은 상기 부체의 일측으로 연장형성되어 상기 확관유로부의 입구측으로 삽입되는 가이드핀으로 구성되거나, 상기 부체와 상기 부체와 접촉하는 상기 확관유로부에 서로 대응되게 형성되는 가이드홈과 가이드돌기로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 부체의 두께는 상기 확관유로부의 두께보다 작게 형성되어 상기부체의 표면과 상기 확관유로부의 표면 사이에 유격을 형성함으로써 부체의 승하강 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 확관유로부의 최대 경로단면적과 상기 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 별도의 외부 동력이나 별도의 복잡한 제어장치 없이 전해액의 흐름 여부에 따라서 부체가 승하강하며, 운전 정지시에는 전해액 흐름을 차단하여 션트 저항을 증가시키고, 운전시에는 전해액의 흐름에 지장을 주지 않는 효과를 가져온다.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부를 구비하고 그 내부에 부체를 배치하는 것으로, 부체가 중력과 부력 그리고 전해액의 흐름에 따라 승하강하며 션트 손실을 감소시키는 기능을 수행하는 것으로, 별도의 전원이나 제어 장치 등이 필요치 않는 장점을 가진다.
또한 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 대기 상태에서 션트 저항이 증가하여 자가방전에 의한 전해질의 에너지 소모를 감소시킬 수 있어, 대기 상태에서 전해질을 순환시키지 않더라도 대기상태에서 운전상태로 신속하게 전환할 수 있는 효과를 가져온다.
도 1은 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 션트 손실을 저감하기 위한 확관유로부를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이고,
도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도임.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
10 : 유로부
100 : 확관유로부
110 : 스토퍼
135 : 가이드홈
200, 210, 220, 230 : 부체
225 : 가이드핀
235 : 가이드돌기
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 레독스 흐름 전지에서 발생하는 션트 손실을 설명하기 위한 개념도이다.
레독스 흐름 전지는 이온교환막을 사이에 두고 이루어지는 제1전해액과 제2전해액의 산화환원 반응을 이용하여 전력을 생산하는 것으로, 하나의 단위 셀에서 생성되는 전압이 낮아 복수개의 단위 셀을 적층하여 스택으로 구성하여 사용하는 것이 일반적이다.
스택은 복수개의 단위 셀이 적층된 형태로 형성되며, 전해액은 도시한 바와 같이 공통의 공급유로를 통해서 각각의 단위 셀로 공급되고, 도시하지는 않았지만 공급유로와 유사한 형태의 배출유로를 통해서 각각의 단위 셀에서 배출되는 전해액이 회수된다.
션트 전류(shunt current)는 스택을 구성하는 단위 셀의 전극부가 인접 셀의 전극부와 전해액으로 서로 연결되면서 발생하게 되는 것인데, 각 단위 셀의 전극은 바로 옆에 위치한 단위 셀의 전극에 비해서 셀 전압에 해당하는 만큼 전압의 차이가 발생하게 된다. 이는 스택을 구성하는 단위 셀이 서로 직렬로 연결되기 때문에 발생하는 것이다.
따라서, 셀의 개수가 늘어날수록 전압 차이는 점차 증가한다. 하나의 셀 전압이 1.2V 이고, 총 10개의 셀이 직렬로 연결되어 있다면 양측 끝에 위치하는 전극 사이에서 발생하는 전압의 차이는 10.8V (1.2V *9) 가 된다.
션트 전류는 셀의 전압 차이와 전해액 저항에 따라 변화하게 된다.
스택 내에서 또는 스택 사이에서 발생하는 션트 전류는 여러 개의 셀에서 복합적으로 발생하여 복잡한 전기회로 모델로 구성되지만 다음과 같이 단순하게 표시할 수 있다.
션트 전류 : I = ΔV / Rs
션트 저항 : Rs = R * L / A
* Rs: 션트 저항
* R: 전해액 비저항,
* L: 셀 전극간 전해액 경로의 길이
* A: 셀 전극간 전해액 경로의 단면적
*위 식과 같이 션트 저항 값이 커질수록 션트 전류가 감소하게 되어 션트 손실을 줄일 수 있다.
유로부와 확관유로부의 폭 비율은 1: 2~1:10 범위인 것이 바람직하다. 확관유로부의 폭이 유로부 폭의 2배 미만으로 형성되면, 부체의 설치로 인하여 흐름저항이 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 확관유로부의 폭이 유로부 폭의 10배를 초과하면 부체에 의한 전해질 흐름 차단이 어려운 문제점을 가져온다.
여기서 경로 단면적은 전해질의 흐름 방향에 대하여 수직인 방향의 단면적을 의미한다.
확관유로부의 최대 경로단면적은 확관유로부 구간의 경로단면적 중 가장 큰 경로단면적을 의미한다.
한편, 부체의 최대 단면적은 부체의 전해질의 흐름 방향에서 수직인 방향의 단면적 중 최대 단면적을 의미한다.
본 발명에 있어서 확관유로부의 최대 경로단면적과 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 인 것이 바람직하다. 확관유로부의 최대 경로단면적과 부체의 최대단면적 비율이 1:0.5 미만일 경우, 운전 정지시 부체가 유로부와 확관유로부의 전해액 흐름을 차단하기 어렵고, 상기 비율이 1:0.9 이상일 경우 운전시에 전해액의 흐름에 대한 저항이 증가하여 펌프의 부하가 증가되어야 하는 문제점이 있다.
션트 저항을 증가시키기 위해서는 전해액 경로 길이(L)를 길게 하거나, 전해액 경로 단면적(A)을 감소시키거나 전해액의 경로를 차단하여야 한다. 그러나 전해액 경로 길이(L)가 늘어나거나, 전해액 경로의 단면적(A)이 감소하게 되면 유체 저항이 증가하게 되므로, 전해액을 순환시키기 위해 소모되는 에너지를 증가시켜야 한다.
전해액을 순환시키기 위하여 펌프를 사용하는데, 경로 길이(L)를 증가시키거나 경로의 단면적(A)을 감소시키게 되면 레독스 흐름 전지의 운전에 사용되는 펌프의 작동에 소모되는 에너지를 증가시켜야 하므로 레독스 흐름 전지의 효율이 저하되는 치명적인 단점이 발생하게 된다.
본 발명은 전해액이 공급되는 유로 내에 부체를 구비하여 운전 정지 상태에서 전해액이 흐르지 않게 되면, 부체에 의하여 전해액 흐름이 차단될 수 있도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 저항 값이 커져 션트 손실이 감소되도록 하고, 운전시에는 부체가 상승하여 전해액 흐름이 개방되도록 하는 레독스 흐름 전지를 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 션트 손실을 저감하기 위한 확관유로부를 나타낸 도면이다.
레독스 흐름 전지는 운전시 전해액이 지속적으로 흐르게 되고, 전해액의 흐름을 위한 펌프를 구비하는데, 유로의 폭은 적정한 유속과 유량이 유지될 수 있도록 설계된다.
확관유로부(100)는 이렇게 설계된 유로부(10)의 폭보다 넓은 폭을 가지는 부분을 의미한다.
확관유로부(100)는 레독스 흐름 전지가 설치된 상태를 기준으로 중력방향과 나란한 방향으로 형성된다. 확관유로부(100)를 중력방향과 나란한 방향으로 형성하는 것은 후술하는 부체(200)가 확관유로부(100)의 내부에서 중력, 전해액에 의하여 발생하는 부력, 전해액의 흐름에 의하여 발생하는 항력에 의하여 승하강할 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부(100)의 내부에 부체(200)를 구비한다. 부체(200)는 일정한 모양을 가지며 상기 확관유로부(100) 내부에서 전해액의 흐름에 따라 승하강 가능하게 형성된다.
레독스 흐름 전지의 운전시에는 전해액(300)이 유속을 가지고 상기 확관유로부(100)를 흐르게 되며, 운전 정지시에는 전해액(300)이 흐름 없이 확관유로부(100)를 채우고 있는 상태가 된다.
이로 인해, 확관유로부(100) 내부에 수용된 부체(200)는 전해액에 침지된 상태를 유지하게 된다. 예를 들어 부체(200)의 비중이 전해액(300)의 비중보다 큰 경우이고 운전정지 상태인 경우라면, 부체(200)에 작용하는 부력보다 중력이 크기 때문에 확관유로부(100)의 아래쪽에 가라앉은 상태를 유지하게 된다. 반대로 부체(200)의 비중이 전해액(300)의 비중보다 작은 경우이고 운전정지 상태인 경우라면, 부체(200)에 작용하는 부력이 중력보다 크기 때문에 확관유로부(100)의 위쪽으로 떠 있는 상태를 유지하게 된다.
부체(200)는 전해액(300)에 침지된 상태에서 장기간 작동해야 하므로, 전해액과 반응하지 않는 재질, 다시말해 전해액에 의하여 부식되지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
부체(200)의 재질로는 전해질에 대하여 내화학성을 지닌, PP, PE, PVDF, PTFE와 같은 플라스틱 재질이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 전해질에 대하여 내화학성을 가지면서 스택 내 확관유로부의 전해질 운전에 방해를 주지 않는 재질이라면 모두 본 발명에서 사용이 가능하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면이다.
도시한 실시예는 부체(200)가 전해액(300)의 비중보다 큰 비중을 가지고 있으며, 운전상태에서 전해액(300)이 중력방향과 반대방향으로 흐르는 경우를 나타낸 것이다.
도 3은 운전정지 상태를 나타낸 것으로, 부체(200)는 확관유로부(100)의 하부(입구부)로 가라앉은 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서는 부체(200)가 확관유로부(100)와 유로부(10)의 사이를 막고 있는 형태가 된다. 완전히 전해액(300)이 차단이 된다면 전해액(300)으로 인한 셀간의 전기적 연결이 단절되어 션트 손실이 발생하지 않게 된다.
그러나, 완전히 차단되지 않는다고 하더라도, 전해액(300)이 연결되는 단면적이 매우 작으므로 션트 저항이 증가하여 션트 손실을 감소시킬 수 있게 된다.
예를 들어서, 확관유로부의 두께가 10mm 이고, 부체(200)와 확관유로부(100)가 가장 근접한 부분의 간격이 0.1mm 인 경우라면, 이 부분에서 전해질의 단면적은 10mm*0.1mm*2 이므로 2.0㎟ 가 된다.
도 4는 운전상태를 나타낸 것으로, 전해액(300)이 상승하는 흐름을 가지게 된다. 전해액(300)의 흐름이 발생하게 되면 부체(200)는 중력과 부력 이외에 전해액의 흐름에 의한 항력이 발생하게 된다.
항력 :
Figure PCTKR2015013946-appb-I000001
* FD: 항력
* ρ: 밀도
* v: 전해액 선속도
* CD: 항력계수
* A: 유속 방향 부체 단면적
항력은 부체(200)를 밀어올리는 방향으로 작용하게 되므로, 항력과 부력의 합이 중력보다 커지게 되면 부체(200)가 부상하게 된다. 도 4에 도시한 바와 같이 부체(200)가 부상하게 되면 전해액의 경로가 개방되어 유체 저항이 감소하게 되므로 펌프의 부하에 미치는 영향이 적게 된다.
도 4와 같은 운전 상태에서 전해질의 단면적이 가장 좁은 부분은 부체(200)를 지름방향으로 가로지르는 A-A구간이 되며, 이 구간에서 부체(200)와 확관유로부의 간격이 2mm 라면, 전해질의 단면적은 10mm*2.0mm*2 이므로 40.0㎟ 가 된다.
본 발명은 부체(200)가 승하강하도록 형성되어, 운전정지 시에는 전해액(300)의 연결을 차단하거나, 전해액(300)의 션트 저항에 큰 영향을 미치는 전해질 단면적을 급격하게 감소시킴으로써 션트 손실을 감소시키게 되고, 운전시에는 전해액(300)의 흐름에 지장을 주지 않게 된다.
션트 손실을 감소시키기 위하여, 유로의 단면적을 축소하게 되면 이로 인하여 유체의 흐름에 저항이 커지게 되고, 이 경우 유체의 적정한 흐름을 위하여 소모되는 펌프의 동력이 증가되어야 하는데, 본 발명의 경우 유로의 단면적을 축소하는 것이 아니라 부체가 승하강하며 운전 정지시에만 전해액 흐름을 차단하도록 함으로써, 운전 정지시에는 션트 저항이 증가되고, 운전시에는 유체의 흐름에 지장을 주지 않도록 한 것이다.
본 실시예에서는 부체(200)의 종단면이 원형의 단면을 가지는 원판 형태인 것을 도시하였으나 타원형의 단면을 가질 수도 있고, 후술하는 바와 같이 다각형의 형태를 가질수도 있으며, 이러한 형태에 제한되지 않고 확관유로부 내에서 승하강하며 그에 따라 경로 단면적이 조절될 수 있는 형태이면 특별히 형상에 제한되지 않는다.
본 발명엔 따른 레독스 흐름 전지는 확관유로부와 그 내부에 구비되는 부체를 이용하여 션트 손실을 감소시키는 것으로, 부체의 동작은 중력과 부력 그리고 전해액의 흐름에 의하여 이루어진다. 따라서 별도의 전원이나 제어장치 등이 필요치 않다.
종래에 션트 손실을 감소시키기 위한 목적으로 스택을 전해액 저장 탱크의 액위보다 높게 배치하는 구조를 채용하는 경우도 있었는데, 이는 운전 정지시에 전해액이 자중에 의하여 전해액 저장탱크로 배출되도록 하기 위한 것이었다. 물론 이러한 구조는 운전 정지시에 스택 내에 전해액이 전해액 저장 탱크로 자연배출 됨으로써 션트 손실이 저감되는 장점을 가지지만, 운전시에 전해액 저장 탱크와 스택의 높이에 따른 수두 차 만큼의 펌프 동력이 추가로 필요하게 되며, 운전 정지상태에서 운전 상태로 전환되기 위해서는 비어있는 스택에 전해액이 공급되어야 하므로 신속하게 운전 상태로 전환되지 못하는 단점을 가지게 된다.
그러나, 본 발명의 경우 스택이 전해액 저장 탱크의 액위보다 높아야 할 필요가 없으므로 스택의 높이를 높이기 위한 중량 구조체 등도 필요치 않으며 높이차에 따른 펌프의 동력 증가도 필요치 않고, 스택 내부에 전해액이 배출되지 않고 잔류하고 있으므로 신속하게 운전상태로 전환할 수 있으며, 스택의 위치를 자유롭게 선정할 수 있어 설계자유도를 높이는 효과도 가져오게 된다.
부체는 전해질의 비중보다 작은 비중을 가지거나, 전해질의 비중보다 큰 비중을 가지는 재질로 형성될 수 있으며, 전해액의 흐름 방향은 중령방향과 나란한 방향이거나 중력방향과 반대 방향일 수 있다.
예를 들어, 전해액의 흐름 방향이 중력방향과 나란한 방향이라면 전해액의 흐름에 의해서 부체가 가라앉는 방향으로 이동하게 되므로, 부체의 비중을 전해질의 비중보다 작게 형성하여, 전해액의 흐름이 없을 경우에는 부체가 떠오른 상태에서 확관유로부를 폐쇄하도록 하고, 전해액의 흐름이 발생하면 항력에 의하여 부체가 가라 앉으며 확관유로부가 개방되도록 할 수 있다.
이하에서, 부체의 비중과 전해액의 흐름 방향에 따른 부체의 동작에 관한 실시예들에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 운전상태에 따른 부체의 승하강을 나타낸 도면이다.
도시한 제2실시예는 부체(200)가 전해액(300)의 비중보다 작은 비중을 가지고 있으며, 운전상태에서 전해액(300)이 중력방향과 동일한 방향으로 흐르는 경우를 나타낸 것이다.
도 5는 운전정지 상태를 나타낸 것으로, 부체(200)는 확관유로부(100)의 입구부에 밀착된 상태로 떠 있는 상태가 된다. 이러한 상태에서는 부체(200)가 확관유로부(100)의 입구를 막고 있는 형태가 되어, 션트 저항 증가하게 된다.
도 6은 운전상태를 나타낸 것으로, 전해액(300)이 하강하는 흐름을 가지므로, 전해액(300)의 흐름이 발생하게 되면 부체(200)는 중력과 부력 이외에 전해액(300)의 흐름에 의한 항력이 발생하게 되는데, 항력의 방향이 중력과 동일한 방향이 되므로 중력과 항력의 합이 부력보다 커져서 부체(200)가 아래쪽으로 하강하여 경로 단면적이 증가되므로 전해액(300)의 흐름에 저항을 감소시키게 된다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이다.
제3실시예는 제1실시예와 마찬가지로, 부체(210)의 비중이 전해액(300)보다 크고 운전 상태에서 전해액(300)이 상승하는 방향으로 흐르는 형태이다.
제3실시예는 운전상태에서 부체(210)의 상승 위치를 제한하는 스토퍼(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 전해액(300)의 흐름에 의하여 부체(210)가 상승하더라도 상기 스토퍼(110)에 의하여 일정한 위치에 안정적으로 고정될 수 있도록 함으로써 부체(210)가 보다 안정적으로 승하강 작동할 수 있게 된다.
스토퍼(110)의 형태나 위치는 크게 제한되지 않으나, 스토퍼(110)로 인하여 경로단면적이 과도하게 축소되거나 흐름 저항이 증가하는 형태는 피해야 한다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이다.
제4실시예는 제1실시예와 마찬가지로, 부체(220)의 비중이 전해액보다 크고 운전 상태에서 전해액이 상승하는 방향으로 흐르는 형태이다.
제4실시예는 부체(220)가 승하강 하면서 일정한 자세를 유지하도록 하는 가이드 핀(225)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가이드 핀(225)은 도시한 바와 같이 부체(220)가 상승한 상태에서도 가이드 핀(225)이 유로부(100)를 벗어나지 않게 된다. 따라서 의도치 않게 부체(220)가 회전하는 것을 방지할 수 있으며, 부체(220)가 일정한 자세를 유지한 상태에서 승하강 운동만 하게 된다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 확관유로부와 부체를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 9의 확관유로부의 윗면을 제거한 상태로 도시하였으며, 도 10의 경우 확관유로부의 윗면이 제거되지 않은 상태에서의 단면도이다.
제5실시예는 부체(230)가 승하강 하면서 일정한 자세를 유지하도록 하는 가이드돌기(235)와, 가이드홈(135)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
도시한 바와 같이, 확관유로부(100)와 접촉하는 부체(230)의 표면에 가이드돌기(235)를 형성하고, 상기 가이드돌기(235)에 대응하는 확관유로부(100)에 가이드홈(135)을 구비한다.
이러한 구성은 가이드돌기(235)가 가이드홈(135) 상에서만 이동할 수 있게 되므로, 부체(230)가 일정한 자세에서 가이드홈(135)을 따라서 승하강 운동할 수 있게 한다.
도시한 실시예의 경우 부체(230)에 가이드돌기(230)가 형성되고, 확관유로부(100)에 가이드홈(135)이 형성된 형태이나, 반대로 부체(230)에 가이드홈을 형성하고 확관유로부(100)에 가이드돌기를 형성할 수도 있다.
이 때, 부체(230)의 두께(t2)는 확관유로부(100)의 두께(t1)보다 작게 형성되어 부체(230)의 표면과 확관유로부(100)의 내면 사이에 유격이 존재하도록 하는 것이 바람직하고, 가이드돌기(230)와 가이드홈(135) 사이에도 유격이 존재하도록 하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 부체(230)는 부력과, 중력, 그리고 항력의 합에 따라서 승하강 운동해야 하므로, 부체(230)의 표면과 확관유로부(100)의 표면 사이에 마찰력이 커지게 되면 부체(230)가 원활하게 승하강 운동하지 못할 수 있기 때문에, 유격을 형성하여 유격에 전해액이 흐를 수 있도록 함으로써 부체(230)가 원활하게 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도시한 실시예의 경우 부체(230)의 양면에 가이드돌기(235)가 구비된 형태이나, 가이드돌기(235)가 일면에만 구비될 수도 있다.
도 8과, 도 9에서 부체의 안정적인 승하강 동작을 위한 가이드수단으로, 가이드핀과, 가이드돌기와 가이드홈을 예로 들었으나 가이드수단은 이러한 형태로 한정되지 않고 부체의 승하강을 안내할 수 있도록 하는 다양한 형태가 적용될 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 제1전해액과 제2전해액이 이온교환막을 사이에 두고 흐르는 단위셀이 적층된 스택을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서,
    각 단위셀에 중력방향과 나란하게 형성되며 전해질 유로폭이 확대되어 형성된 확관유로부를 구비하고, 상기 확관유로부내에 전해액의 유속에 따라 승하강하는 부체를 구비하는 레독스 흐름 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부체는 상기 레독스 흐름 전지의 정지상태에서 유로부와 확관유로부 사이의 전해액 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 상승하는 방향의 흐름을 가지고,
    상기 부체는 상기 전해액보다 큰 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 하부로 가라앉고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 부상하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상가 확관유로부내를 흐르는 전해액은 운전상태에서 하강하는 방향의 흐름을 가지고,
    상기 부체는 상기 전해액보다 작은 비중을 가지도록 형성되어, 정지상태에서는 상기 확관유로부의 상부에 부상한 상태를 유지하고, 운전상태에서는 전해액의 유속에 의하여 하강하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 확관유로부내에 상기 부체의 승하강 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부체는 종단면이 원형 또는 다각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 부체가 승하강시 일정한 자세를 유지할 수 있도록 하는 가이드수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드수단은 상기 부체의 일측으로 연장형성되어 상기 확관유로부의 입구측으로 삽입되는 가이드핀인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드수단은
    상기 부체와 상기 부체와 접촉하는 상기 확관유로부에 서로 대응되게 형성되는 가이드홈과 가이드돌기인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 부체의 두께는 상기 확관유로부의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 확관유로부의 최대 경로단면적과 상기 부체의 최대 단면적의 비율은 1: 0.5~1:0.9 범위인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
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