KR101750600B1 - 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플로우 배터리의 전해액 튜브에 바이패스 튜브를 연결하여 전해액을 우회시켜 흡수셀에 수용하고, 흡수셀에 수용된 전해액의 흡광도를 측정하여 전해액의 조성비를 추정하며, 이를 근거하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치에 관한 것이다.

Description

플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치{Apparatus For Measuring State Of Charging Of Flow Battery}
본 발명은 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플로우 배터리의 전해액 튜브에 바이패스 튜브를 연결하여 전해액을 우회시켜 흡수셀에 수용하고, 흡수셀에 수용된 전해액의 흡광도를 측정하여 전해액의 조성비를 추정하며, 이를 근거하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치에 관한 것이다.
전력 저장 기술은 전력 이용의 효율화, 전력 공급 시스템의 능력이나 신뢰성 향상, 시간에 따라 변동 폭이 큰 신재생 에너지의 도입 확대, 이동체의 에너지 회생 등 에너지 전체에 걸쳐 효율적 이용을 위해 중요한 기술이며 그 발전 가능성 및 사회적 기여에 대한 요구가 점점 증대되고 있다.
마이크로 그리드와 같은 반 자율적인 지역 전력 공급 시스템의 수급 균형의 조정 및 풍력이나 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 발전의 불균일한 출력을 적절히 분배하고 기존 전력 계통과의 차이에서 발생하는 전압 및 주파수 변동 등의 영향을 제어하기 위해서 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이러한 분야에서 이차 전지의 활용도에 대한 기대치가 높아지고 있다.
특히 대용량 전력 저장용으로 사용될 이차 전지에 요구되는 특성을 살펴보면, 에너지 저장 밀도가 높아야 하며 이러한 특성에 적합한 고용량 및 고효율의 이차 전지로서 레독스 플로우 배터리(RFB, redox flow battery)가 최근들어 각광받고 있는 실정이다.
레독스 플로우 배터리도 일반적인 이차 전지와 동일하게 충전 과정을 통하여 입력된 전기 에너지를 화학 에너지로 변환시켜 저장하고, 방전 과정을 통하여 기 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 출력하게 된다. 그러나, 이러한 레독스 플로우 배터리는 에너지를 보유하고 있는 전극 활물질이 고체 상태가 아닌 액체 상태로 존재하기 때문에 전극 활물질을 저장하는 탱크 혹은 보관 용기가 필요하다는 점에서 일반적인 이차 전지와는 상이하다.
이러한, 레독스 플로우 배터리는 대용량화가 가능하며, 상온에서 작동 가능하고, 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있을 뿐만 아니라, 특정 전극 활물질의 조성비에 따라 배터리의 잔존 용량이 비례하거나 반비례하는 특징이 있기 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다.
특히, 전극 활물질 모두 바나듐 이온으로 구성된 바나듐 레독스 플로우 배터리는 다른 금속 이온을 전극 활물질로 이용하는 레독스 플로우 배터리 보다 충방전 가능 횟수(Cycle)가 많고, 전해액 보관 가능 수명 또한 길기 때문에 유지 보수 비용이 낮으며, 바나듐 이온만을 이용하기 때문에 서로 다른 전극 활물질이 혼합되더라도 충방전 과정에서 각 전극에 맞는 전극 활물질로 복귀하는 장점을 가짐으로써, 차세대 에너지 저장 장치로서 각광을 받고 있다.
이와 같은, 바나듐 레독스 플로우 배터리를 에너지 저장 장치로 활용하기 위해서는 실시간으로 이들의 잔존 용량을 정확하게 측정하여 사용자에게 제공하고, 측정된 잔존 용량을 바탕으로 충방전을 효율적으로 제어해야 한다.
하지만, 바나듐 레독스 플로우 배터리의 경우에는 대용량의 전해액을 이용하여 전력을 충방전하고, 레독스 반응 전의 전극 활물질과 레독스 반응 후의 전극 활물질이 동일한 용기에 보관됨에 따라 레독스 반응 전후의 전극 활물질이 서로 섞이면서 특정 전극 활물질의 조성비에 비례하는 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정하는 것이 불가능한 문제점이 발생되고 있었다.
한국공개특허 제10- 2013-0038234호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 측정부를 통해 전해액의 흡광도를 측정하고, 이에 대응하여 추정부를 통해 레독스 반응 전후의 전극 활물질이 혼합된 전해액의 조성비를 추정함으로써, 특정 전극 활물질에 비례하는 배터리의 잔존 용량을 정확하게 산출 가능한 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은, 플로우 배터리의 전해액 튜브에 바이패스 튜브를 연결하여 전해액을 측정부로 우회시키고, 바이패스 튜브 양단에 제1 및 제2 밸브를 구비하여 바이패스 튜브에 유동하는 전해액의 유량을 조절함으로써, 대용량의 전해액을 이용하는 플로우 배터리의 잔존 용량을 실시간으로 측정 가능한 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른, 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치는, 플로우 배터리의 전해액에 빛을 조사하여 흡광도를 측정하는 측정부; 상기 측정된 전해액의 흡광도에 대응하여 상기 전해액의 조성비를 추정하는 추정부; 및 상기 추정된 전해액의 조성비에 근거하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정부는, 상기 흡광도를 측정하기 위하여 상기 전해액을 수용하는 흡수셀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플로우 배터리의 전해액 튜브에 연결되어 상기 측정부로 상기 전해액을 우회시키는 바이패스(Bypass) 튜브;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 바이패스 튜브는, 상기 바이패스 튜브로 유입되는 상기 전해액의 유량을 조절하는 제1 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 바이패스 튜브는, 상기 바이패스 튜브로부터 유출되는 상기 전해액의 유량을 조절하는 제2 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플로우 배터리의 잔존 용량을 측정하는 경우, 제1 및 제2 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정부는, 자외선-가시광선 분광광도계인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산출부는, 상기 전해액에 포함된 바나듐 2가 또는 3가 이온의 조성비에 근거하여 상기 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 레독스 반응 전후의 전극 활물질이 혼합된 전해액의 조성비를 추정하여 배터리의 잔존 용량을 산출함으로써, 레독스 반응 전후의 전극 활물질을 하나의 전해액 용기에 저장하는 플로우 배터리에서도 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은, 전해액 튜브의 전해액을 측정부로 우회시키는 바이패스 튜브 양단에 제1 및 제2 밸브를 구비하여 바이패스 튜브에 유동하는 전해액의 유량을 조절함으로써, 대용량의 전해액을 이용하는 플로우 배터리에서도 배터리의 잔존 용량을 실시간으로 측정할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 레독스 플로우 배터리의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치가 플로우 배터리에 적용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 전해액으로 조사되는 빛의 파장에 따른 플로우 배터리의 전해액의 흡광도를 측정한 측정 데이터를 도시한 그래프이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 그래프의 측정 데이터를 바탕으로 2가의 바나늄 이온의 조성비에 따른 전해액의 흡광도를 전해액에 조사되는 빛의 파장별로 도시한 그래프이다.
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 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 레독스 플로우 배터리의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치가 플로우 배터리에 적용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3a는 전해액으로 조사되는 빛의 파장에 따른 플로우 배터리의 전해액의 흡광도를 측정한 측정 데이터를 도시한 그래프이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 그래프의 측정 데이터를 바탕으로 2가의 바나늄 이온의 조성비에 따른 전해액의 흡광도를 전해액에 조사되는 빛의 파장별로 도시한 그래프이다.
< 플로우 배터리>
도 1을 참조하면, 일반적으로 레독스 플로우 배터리는 분리막(10)과 이러한 분리막(10)의 양쪽에 각각 위치하는 음극(11) 및 양극(12)을 포함하는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 음극(11)에 공급되는 음극 전해액을 수용 및 보관하는 음극 전해액 저장부(21) 및 상기 양극(12)에 공급되는 양극 전해액을 수용 및 보관하는 양극 전해액 저장부(22)를 포함한다.
이때, 음극 전해액 저장부(21)에 저장되는 음극 전해액은 펌프(31)를 통해 음극 인렛(Inlet) 전해액 튜브(41)를 거쳐 음극(11)에 구비된 음극 전해액 유입구(51)로 유입된 후 음극(21) 내에서 레독스 반응을 일으킨다. 레독스 반응이 완료된 음극 전해액은 음극 전해액 유출구(61)로 유출되어 음극 아웃렛(Outlet) 전해액 튜브(71)를 거쳐 다시 음극 전해액 저장부(21)로 유입되어 저장된다.
이와 유사하게, 양극 전해액 저장부(22)에 저장되는 양극 전해액은 펌프(32)를 통해 양극 인렛 전해액 튜브(42)를 거쳐 양극(22)에 구비된 양극 전해액 유입구(52)로 유입된 후 양극(22) 내에서 레독스 반응을 일으킨다. 레독스 반응이 완료된 양극 전해액은 양극 전해액 유출구(62)로 유출되어 양극 아웃렛 전해액 튜브(72)를 거쳐 다시 양극 전해액 저장부(22)로 유입되어 저장된다.
즉, 레독스 플로우 배터리가 바나듐 레독스 플로우 배터리인 경우에는 충전 반응시 양극(12)에서는 4가의 바나듐 이온이 산화되어 5가의 바나듐 이온으로 변환되고, 전자가 소모되며 수소 이온은 분리막(10)을 통하여 양극(12)에서 음극(11)으로 이동하는 산화 반응이 일어나게 되고, 음극(11)에서는 3가의 바나듐 이온이 전자를 받아들여 2가의 바나듐 이온으로 변환하는 환원반응이 일어나게 된다. 반면에 방전 반응시에는 상술된 반응과 반대로 바나듐 이온의 산화수가 변화되는 산화/환원 반응(즉, 레독스 반응)이 일어남으로써 충전 및 방전을 효과적으로 수행된다.
여기서, 분리막(10)은 수소 이온은 전달시키고, 음극 및 양극 전해액의 양이온이 상대극으로 이동하는 것은 차단시켜주는 역할을 수행하며, 음극 전해액 저장부(21) 및 양극 전해액 저장부(22)는 상술된 바와 같이 각각 음극 및 양극 전해액을 저장하는 역할을 수행하며, 각 저장부의 내부 압력을 균등하게 분배하거나 작동 중에 발생할 수 있는 가스를 배출하도록 설계가 된다.
< 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치>
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치(100)는 바이패스 튜브(110), 측정부(120), 추정부(130) 및 산출부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 바이패스 튜브(110)는 제1 밸브(111) 및 제2 밸브(112)를 더 포함할 수 있으며, 측정부(120)는 흡수셀(121)을 더 포함할 수 있다.
여기에서, 바이패스 튜브(110)는 도 1에 도시된 음극 인렛 전해액 튜브(41), 음극 아웃렛 전해액 튜브(71), 양극 인렛 전해액 튜브(42) 및 양극 아웃렛 전해액 튜브(72) 중 하나 이상과 연결 가능하게 구성될 수 있으며, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 튜브(110)가 음극 인렛 전해액 튜브(41)에 연결되는 것으로 도시하였지만, 이는 음극 인렛 전해액 튜브(41) 뿐만 아니라 레독스 플로우 배터리의 전극(11, 12)과 전해액 저장부(21, 22)를 연결하는 전해액 튜브(41, 42, 71, 72) 어디에라도 적용될 수 있음을 유의한다.
이러한 바이패스 튜브(110)는 음극 인렛 전해액 튜브(41)의 중간에 브릿지(Bridge) 형태로 연결되어 음극 인렛 전해액 튜브(41)에 흐르는 음극 전해액 중 일부의 음극 전해액을 후술되는 측정부(110)로 우회시키는 역할을 수행한다.
일 실시예에서, 바이패스 튜브(110)의 양단은 음극 인렛 전해액 튜브(41)와 연결되고, 바이패스 튜브(110)의 중심에는 후술되는 측정부(110)가 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 바이패스 튜브(110)는 음극 전해액과 화학 반응을 일으키지 않고 안정적이어야 하기 때문에 그 내부가 내산성 재료로 코팅된 금속재, 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 중 어느 하나 이상에 해당할 수 있다.
제1 및 제2 밸브(111, 112)는 각각 바이패스 튜브(110)의 일측 및 타측에 위치하여 음극 인렛 전해액 튜브(41)로부터 우회되어 바이패스 튜브(110)에 유동하는 음극 전해액의 유량을 조절하는 역할을 수행한다.
보다 구체적으로, 제1 밸브(111)는 음극 전해액이 바이패스 튜브(110)로 유입되는 지점에 위치하여 음극 인렛 전해액 튜브(41)에서 바이패스 튜브(110)로 유입되는 음극 전해액의 유량을 조절한다. 유사하게, 제2 밸브(112)는 음극 전해액이 바이패스 튜브(110)로부터 유출되는 지점에 위치하여 바이패스 튜브(110)로부터 음극 인렛 전해액 튜브(41)로 유출되는 음극 전해액의 유량을 조절한다.
한편, 후술되는 측정부(120)를 통해 음극 전해액의 흡광도 측정 시, 바이패스 튜브(110) 및 측정부(120)의 내부에 음극 전해액이 유동하지 않도록 제1 및 제2 밸브(111, 112)는 폐쇄된다. 반대로, 플로우 배터리의 충방전 과정으로 인해 전극 활물질의 이온 상태가 계속해서 변경되는 음극 전해액의 흡광도를 실시간으로 측정하기 위하여, 제1 및 제2 밸브(111, 112)가 개방되어 음극 전해액이 바이패스 튜브(110)를 거쳐 측정부(120)로 이동한다.
이러한 제1 및 제2 밸브(111, 112)는 음극 전해액과 화학 반응을 일으키지 않고 안정적이어야 하기 때문에 그 내부가 내산성 재료로 코팅된 금속재, 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 중 어느 하나 이상에 해당할 수 있다.
측정부(120)는 바이패스 튜브(110)의 중간에 위치하여 바이패스 튜브(110)로 유입된 음극 전해액에 기 설정된 파장의 빛을 조사하여 음극 전해액에 대한 빛의 투과율을 획득한 후 흡광도를 측정하는 역할을 수행한다.
여기서 기 설정된 파장은 자외선(Ultra Vioelt Ray ; UV) 및 가시광선(Visible Ray ; Vis)에 해당하는 파장으로서 100nm 내지 800nm일 수 있다.
즉, 플로우 배터리가 바나듐 레독스 플로우 배터리인 경우, 측정부(120)는 2가의 바나듐 이온과 3가의 바나듐 이온이 혼합되어 있는 음극 전해액에 100nm 내지 800nm 파장의 자외선 또는 가시광선을 조사하여 음극 전해액에 대한 조사된 자외선 또는 가시광선의 투과율을 획득한 후 흡광도를 측정한다. 이때, 음극 전해액의 흡광도는 음극 전해액에 포함된 전극 활물질 즉, 2가의 바나듐 이온과 3가의 바나듐 이온의 조성비에 따라 상이함을 알 수 있다.
도 3a는 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비를 달리하여 혼합한 혼합물 1.5M과 황산 수용액(H2SO4) 3M을 포함하는 음극 전해액에 100nm 내지 800nm 파장의 자외선 또는 가시광선을 조사하여 음극 전해액의 흡광도를 측정한 데이터를 도시한 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비에 따라 흡광도가 상이하며 특히, 400nm, 600nm 및 800nm 파장의 빛을 조사하여 음극 전해액의 흡광도를 측정하는 경우, 측정된 흡광도 간에 편차가 큰 것을 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 측정부(120)는 자외선-가시광선 분광광도법을 이용하여 시료의 흡광도를 측정하는 자외선-가시광선 분광광도계일 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 흡수셀(121)은 측정부(120)가 음극 전해액의 흡광도를 측정하는 과정에서 액체 상태의 음극 전해액이 유동하지 않도록 하는 역할과 흡광도 측정 과정에 필요한 정량의 음극 전해액을 내부에 수용하는 역할을 수행한다.
이러한 흡수셀(121)을 통해 음극 전해액의 흡광도 측정 시, 음극 전해액의 유속에 영향을 받지 않으며 정확한 용량의 음극 전해액만을 시료로하여 음극 전해액의 흡광도를 정확하게 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 흡수셀(121)의 재질은 음극 전해액에 조사되는 빛의 파장에 따라 상이하며, 자외선을 음극 전해액에 자외선을 조사하여 흡광도를 측정하는 경우 흡수셀(121)의 재질은 석영(Fused Silica)일 수 있으며, 가시광선을 음극 전해액에 조사하여 흡광도를 측정하는 경우 흡수셀(121)의 재질은 유리(Glass)일 수 있다.
추정부(130)는 측정부(120)를 통해 측정된 음극 전해액의 흡광도에 대응하여 음극 전해액 중 레독스 반응에 참여하는 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비를 추정하는 역할을 수행한다.
이러한 추정부(130)의 역할을 수행 하기 위하여, 추정부(130)은 기 측정된 흡광도 데이터를 포함할 수 있다.
여기서, 기 측정된 흡광도 데이터는 도 3a 및 도 3b의 그래프와 같이 음극 전해액에 조사되는 빛의 파장과 전극 활물질 즉, 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성을 달리하여 음극 전해액의 흡광도를 측정한 결과 데이터일 수 있으며, 추정부(130)에 기 저장되거나 사용자에 의해 추가, 삭제 및 수정될 수 있음을 유의한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 음극 전해액의 조성비를 추정하는 과정을 설명하면, 측정부(120)에서 400nm 파장의 빛을 음극 전해액에 조사하여 흡광도를 측정한 결과 음극 전해액의 흡광도가 0.5인 경우, 추정부(130)는 도 3a에 도시된 흡광도 데이터에서 파장이 400nm이고 흡광도가 0.5인 지점(A)을 지나는 곡선을 음극 전해액의 조성비로 추정하거나, 도 3b에 도시된 흡광도 데이터에서 파장이 400nm인 직선 상에 흡광도가 0.5인 지점(B)에 대응하는 2가의 바나듐 이온의 조성비를 음극 전해액의 조성비로 추정한다. 그 결과, 추정부(130)는 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비를 각각 75% 및 25%로 추정한다.
한편, 도 2를 참조하면, 산출부(140)는 추정부(130)를 통해 추정된 음극 전해액의 조성비 및 음극 전해액의 용량에 근거하여 레독스 반응에 참여하는 전극 활물질 즉, 2가의 바나듐 이온 또는 3가의 바나듐 이온의 함량을 산출하고, 2가의 바나듐 이온 또는 3가의 바나듐 이온의 용량에 비례 또는 반비례하는 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 역할을 수행한다.
보다 구체적으로, 플로우 배터리의 잔존 용량은 전자를 잃는 이온인 2가의 바나듐 이온의 함량과 비례하며, 반대로 전자를 얻는 이온인 3가의 바나듐 이온의 함량과 반비례하기 때문에, 산출부(140)는 2가의 바나듐 이온 또는 3가의 바나듐 이온의 함량으로부터 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 과정을 설명하면, 측정부(120)에서 400nm 파장의 빛을 음극 전해액에 조사하여 흡광도를 측정한 결과 음극 전해액의 흡광도가 0.5인 경우 상술한 바와 같이, 추정부(130)는 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비를 각각 75% 및 25%로 추정한다.
이때, 음극 전해액의 용량이 500L인 경우, 산출부(140)는 추정부(130)를 통해 추정된 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 조성비로부터 2가의 바나듐 이온 및 3가의 바나듐 이온의 함량을 각각 375L 및 125L로 산출하고, 이를 근거하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 완전 방전 상태 대비 75%로 산출한다.
한편, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(120), 추정부(130) 및 산출부(140)는 바나듐 레독스 플로우 배터리의 음극 인렛 전해액 튜브(41)에 흐르는 음극 전해액을 이용하여 각각 흡광도를 측정하고, 음극 전해액의 조성비를 추정하며, 잔존 용량을 산출하는 것으로 도시하였지만, 이는 바나듐 이온 이외의 다른 금속 이온을 이용하는 레독스 플로우 배터리의 전해액 튜브 어디에라도 적용될 수 있음을 유의한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 분리막
11 : 음극 12 : 양극
21 : 음극 전해액 저장부 22 : 양극 전해액 저장부
31, 32 : 펌프
41 : 음극 인렛 전해액 튜브 42 : 양극 인렛 전해액 튜브
51 : 음극 전해액 유입구 52 : 양극 전해액 유입구
61 : 음극 전해액 유출구 62 : 양극 전해액 유출구
71 : 음극 아웃렛 전해액 튜브 72 : 양극 아웃렛 전해액 튜브
100 : 플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치
110 : 바이패스 튜브
111 : 제1 밸브 112 : 제2 밸브
120 : 측정부
121 : 흡수셀
130 : 추정부
140 : 산출부

Claims (9)

  1. 플로우 배터리의 전해액에 빛을 조사하여 흡광도를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 전해액의 흡광도에 대응하여 상기 전해액의 조성비를 추정하는 추정부;
    상기 추정된 전해액의 조성비에 근거하여 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 산출부; 및
    상기 플로우 배터리의 음극 인렛 전해액 튜브, 음극 아웃렛 전해액 튜브, 양극 인렛 전해액 튜브 및 양극 아웃렛 전해액 튜브 중 어느 하나 이상에 연결되어 상기 측정부로 상기 전해액을 우회시키는 바이패스(Bypass) 튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 흡광도를 측정하기 위하여 상기 전해액을 수용하는 흡수셀;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 튜브는,
    상기 바이패스 튜브로 유입되는 상기 전해액의 유량을 조절하는 제1 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 튜브는,
    상기 바이패스 튜브로부터 유출되는 상기 전해액의 유량을 조절하는 제2 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 플로우 배터리의 잔존 용량을 측정하는 경우, 제1 및 제2 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    자외선-가시광선 분광광도계인 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플로우 배터리는 바나듐 레독스 플로우 배터리인 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 전해액에 포함된 바나듐 2가 또는 3가 이온의 조성비에 근거하여 상기 플로우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    플로우 배터리의 잔존 용량 측정 장치.
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