KR102028678B1 - Redox flow battery system for soc balancing among modules - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각각이 스택, 음극 전해질 탱크, 음극 전해질 탱크, 상기 음극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 음극 펌프 및 상기 양극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 양극 펌프를 포함하는 제1 및 제2 모듈을 포함하는 레독스 흐름 전지 시스템에 있어서, 제1 모듈 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제2모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크의 적어도 하나와 연결되어 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention provides a stack comprising a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump supplying an electrolyte of the anode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump supplying an electrolyte of the anode electrolyte tank to the stack. In a redox flow cell system including a module, at least one outlet side of a cathode and an anode of the first module stack includes a mixing tubing connected to at least one of a cathode and an anode electrolyte tank of a second module to send electrolyte. It is related with the redox flow battery system provided.
Description
본 발명은 복수개의 레독스 흐름 전지 모듈 사이에서의 충전 상태(SOC; state of charge) 밸런싱을 위한 레독스 흐름 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow battery system for state of charge (SOC) balancing between a plurality of redox flow battery modules.
레독스 흐름 전지 시스템은 한 개 혹은 복수개의 스택, BOP(펌프, 배관, 센서, 제어장치 등), 양극과 음극 전해질 및 한 쌍의 전해질 탱크로 구성된 레독스 흐름전지 모듈이 복수 개 구성된다.The redox flow battery system includes a plurality of redox flow battery modules including one or more stacks, BOPs (pumps, piping, sensors, control devices, etc.), positive and negative electrolytes, and a pair of electrolyte tanks.
BOP란 Balance of Plant의 약어로, 레독스 흐름 전지에서 스택을 제외한 구성 부품 또는 주변 기계 장치를 일컫는다.BOP stands for Balance of Plant, which refers to components or peripheral machinery in a redox flow cell other than the stack.
복수개의 셀 또는 모듈로 구성되는 전지는 셀별/모듈별로 저항이 완전히 같을 수 없기 때문에 셀간/모듈간 필연적으로 SOC(State of charge, 충전상태)에 편차가 발생하게 된다.Since a battery composed of a plurality of cells or modules cannot have the same resistance for each cell / module, a variation in SOC (State of charge) occurs inevitably between cells / modules.
SOC에 편차가 발생할 경우 특정 셀 혹은 특정 모듈이 과충전 될 수 있으며 이에 따라 셀이 폭발하는 등 시스템의 안전성에 큰 문제를 일으킬 수 있다.Deviation in the SOC can overcharge certain cells or specific modules, which can cause major problems for the safety of the system, such as cell explosion.
또한, 안전성을 위하여 SOC의 운영폭을 줄일 경우 시스템의 방전용량이 낮아진다.In addition, for safety reasons, reducing the operating width of the SOC lowers the discharge capacity of the system.
또한, SOC 편차에 의해 특정 셀/모듈의 전압이 높아지거나 (충전의 경우) 낮아지면 (방전의 경우) 그 셀/모듈의 영향으로 전체 시스템의 효율이 나빠진다.In addition, when the voltage of a particular cell / module is increased (in the case of charging) or decreased (in the case of discharge) by SOC deviation, the efficiency of the entire system is deteriorated under the influence of the cell / module.
이를 해결하기 위하여 일반적으로 전기 소자를 이용하여 다양한 SOC 밸런싱 기법이 개발되었으며 많이 쓰이는 방법에는 패시브 밸런싱과 액티브 밸런싱이 있다.In order to solve this problem, various SOC balancing techniques have been developed by using electric devices, and popular methods include passive balancing and active balancing.
패시브 밸런싱은 저항을 사용하는 방식으로 전압이 높은 셀에 저항을 추가하여 셀을 방전시켜서 셀별로 SOC를 맞춰주는 방식이며 이 방법은 신뢰성이 높고 비용이 적게 드는 방법이지만, 방전 저항 내에서 에너지가 열로 손실되기 때문에 효율이 떨어진다.Passive balancing is a method of using resistors to add a resistor to a high-voltage cell to discharge the cells to match the SOC for each cell. This method is reliable and inexpensive, but energy is dissipated by heat within the discharge resistor. Loss of efficiency because of loss.
액티브 밸런싱은 셀별로 전류를 제어할 수 있는 회로 (UNA9, 혹은 캐패시터/인덕터를 이용)를 활용하여 전압이 가장 높은 셀로부터의 전하를 받아 축적해 전압이 가장 낮은 셀로 재분배하는 방식이나 이 방식은 고가의 장치가 필요하다는 단점이 있다.Active balancing utilizes a cell-by-cell circuit (using UNA9 or capacitor / inductor) to receive and accumulate charge from the highest voltage cell and redistribute it to the lowest voltage cell. The disadvantage is that the device is required.
레독스 흐름 전지는 전해질이 별도의 탱크에 담겨지고 스택안에 펌프를 통하여 이송되는 방식을 지니고 있다. 따라서 하나의 탱크 안의 전해질을 공유할 경우 셀간 밸런싱 문제는 발생하지 않을 것이다.Redox flow cells have a method in which the electrolyte is contained in a separate tank and transported through a pump in a stack. Therefore, sharing the electrolyte in one tank will not cause inter-cell balancing problems.
그러나, 서로 다른 전해질 탱크를 갖는 모듈의 경우는 SOC 상태가 서로 다르게 되며, 공통의 AC/DC 변환장치 혹은 DC/DC 변환장치에 복수개의 모듈을 연결할 경우 각 모듈간 SOC 편차 때문에 리튬이온전지 등에서 발생하는 셀 밸런싱 문제가 동일하게 레독스 흐름 전지에서 모듈간 SOC 밸런싱 문제로 나타나게 된다.However, in the case of modules having different electrolyte tanks, SOC states are different, and when a plurality of modules are connected to a common AC / DC converter or DC / DC converter, they are generated in lithium ion batteries due to SOC deviation between modules. The cell balancing problem appears to be the same as the SOC balancing problem between modules in the redox flow battery.
특히 모듈은 고전압 고전류의 스택으로 구성되기 때문에 기존의 전기적인 방법을 적용하기에는 전기 손실이 너무 크거나 고가의 전기 장치가 소요된다.In particular, since the module consists of a stack of high voltage and high current, the electrical loss is too large or expensive to apply the conventional electrical method.
공개 특허 10-2015-0133446 (2015.11.30)와 공개 특허 10-2017-0063989 (2017.06.08)에 SOC 밸런싱에 대하여 공개되어 있으나, 본 발명과 같이 배관 구조에 의한 SOC밸런싱과는 무관하다.Although it discloses about SOC balancing in Unexamined-Japanese-Patent 10-2015-0133446 (2015.11.30) and Unexamined patent 10-2017-0063989 (2017.06.08), it is irrelevant to SOC balancing by a piping structure like this invention.
본 발명은 종래 패시브 밸런싱을 할 경우 저항에 의해 에너지가 손실되며 액티브 밸런싱을 할 경우 고가의 전기적 제어장치를 이용해야하는 단점이 있으므로 이를 개선하기 위함이다.The present invention is to improve this, because the energy is lost by the resistor when the passive balancing is conventional, and the expensive electrical control device must be used when the active balancing.
또한, 레독스 흐름 전지는 전해질을 공유할 경우 SOC가 같아지는 특성이 있으므로 전해질이 흐르는 배관이 서로 연결되도록 하여 SOC 밸런싱을 수행하고자 한다.In addition, the redox flow battery has the characteristic that SOC is the same when the electrolyte is shared, so that the pipes through which the electrolyte flows are connected to each other to perform SOC balancing.
본 발명은 각각이 스택, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질 탱크, 상기 음극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 음극 펌프 및 상기 양극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 양극 펌프를 포함하는 제1 및 제2 모듈을 포함하는 레독스 흐름 전지 시스템에 있어서, 제1 모듈 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제2모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크의 적어도 하나와 연결되어 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention provides a stack comprising a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying electrolyte from the cathode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump for supplying electrolyte from the anode electrolyte tank to the stack. In a redox flow cell system including a module, at least one outlet side of a cathode and an anode of the first module stack includes a mixing tubing connected to at least one of a cathode and an anode electrolyte tank of a second module to send electrolyte. It is related with the redox flow battery system provided.
상기 제1 및 제2 모듈은 공통된 변환 장치에 의하여 연결되어 있으며 상기 변환 장치는 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결된 AC/DC 또는 DC/DC 변환 장치이다.The first and second modules are connected by a common converter, which is an AC / DC or DC / DC converter electrically connected in parallel or in series.
또한, 본 발명에서는 제2 모듈의 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제1모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크중 적어도 하나로 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치될 수 있다.In addition, in the present invention, at least one outlet side of the negative electrode and the positive electrode of the stack of the second module may be provided with a mixing pipe capable of sending electrolyte to at least one of the negative electrode and the positive electrode electrolyte tank of the first module.
또한, 본 발명에서는 스택, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질 탱크, 상기 음극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 음극 펌프 및 상기 양극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 양극 펌프를 포함하는 제3 모듈을 추가로 포함하며, 제1 모듈의 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제2모듈 및 제3모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크의 적어도 하나로 전해질을 보낼 수 있다.In addition, in the present invention, a third module including a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying the electrolyte of the cathode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump for supplying the electrolyte of the anode electrolyte tank to the stack are added. Including, and at least one outlet side of the negative electrode and the positive electrode of the stack of the first module may send the electrolyte to at least one of the negative electrode and the positive electrode electrolyte tank of the second module and the third module.
또한, 본 발명은 각각이 스택, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질 탱크, 상기 음극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 음극 펌프 및 상기 양극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 양극 펌프를 포함하는 모듈이 n개인 레독스 흐름 전지 시스템에 있어서, 상기 각각의 모듈의 스택의 음극 및 양극 출구쪽에서는 나머지 다른 모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크로 음극 및 양극 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있는 것에 관한 것이다.In addition, the present invention is a module comprising a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying the electrolyte of the cathode electrolyte tank to the stack and a cathode pump for supplying the electrolyte of the anode electrolyte tank to the stack n In a personal redox flow cell system, a mixing pipe is provided at the cathode and anode outlets of the stacks of the respective modules, for mixing the cathode and anode electrolytes to the cathode and anode electrolyte tanks of the other modules.
또한, 본 발명에서 믹싱 배관은 총 2n(n-1)개이다.In addition, in the present invention, the mixing piping is a total of 2n (n-1) pieces.
또한, 본 발명에서 상기 믹싱 배관에는 밸브가 설치되어 있을 수 있다.In the present invention, the mixing pipe may be provided with a valve.
또한, 본 발명에서 상기 제1 모듈의 음극 전해질 탱크(120)와 제2모듈의 음극 전해질 탱크(220)를 연결하는 음극 탱크 수위 유지 배관(320) 및 상기 제1 모듈의 양극 전해질 탱크(150)와 제2모듈의 양극 전해질 탱크(250)를 연결하는 양극 탱크 수위 유지 배관(350)을 추가로 포함할 수 있다.Further, in the present invention, the negative electrode tank
또한, 본 발명에서 상기 음극 탱크 수위 유지 배관(320)은 제1 및 제2 모듈의 음극 전해질 탱크(120; 220)의 수위 보다 아래에 배치되고, 상기 양극 탱크 수위 유지 배관(350)은 제1 및 제2 모듈의 양극 전해질 탱크(150; 250)의 수위 보다 아래에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the negative electrode tank
또한, 본 발명에서 상기 음극 탱크 수위 유지 배관(320) 및 상기 양극 탱크 수위 유지 배관(350)의 양쪽 또는 어느 한쪽에는 밸브가 설치되어 있을 수 있다.In addition, in the present invention, a valve may be provided on both or one of the cathode tank water
종래 SOC 밸런싱을 위하여 별도의 전기적 장치가 사용되었는데, 고전류의 DC 전류의 흐름을 제어하는 전기적 장치는 가격이 비싸다. Conventionally, a separate electric device is used for SOC balancing, but an electric device for controlling the flow of high current DC current is expensive.
PCS (전력 변환 장치)를 개별로 장착할 경우 시스템의 가격이 비싸진다.Individual installations of PCS (power converters) make the system expensive.
전기적 장치가 없을 경우 SOC 밸런스가 맞지 않아 시스템의 효율이 낮아진다.In the absence of electrical devices, the SOC balance is unbalanced, resulting in poor system efficiency.
이에 비하여 본 발명에서는 SOC 밸런싱을 위하여 배관을 이용하므로 고가의 전기장치가 들어가지 않아 경제적으로 밸런싱을 수행할 수 있다.On the other hand, in the present invention, since the pipe is used for SOC balancing, expensive electric devices do not enter, so that balancing can be performed economically.
도 1은 레독스 흐름 전지의 일반적인 모듈의 구조이다.
도 2는 본 발명의 SOC 밸런싱을 위한 레독스 흐름 전지 시스템의 예시도이다.1 is a structure of a general module of a redox flow battery.
2 is an exemplary diagram of a redox flow cell system for SOC balancing of the present invention.
도 1은 레독스 흐름 전지의 일반적인 모듈의 구조로서, 스택은 음극, 양극과 음극 및 양극을 분리하는 분리막을 포함하는 다수의 셀이 적층된 구조이다.1 is a structure of a general module of a redox flow battery, in which a stack is a structure in which a plurality of cells including a separator separating a cathode, an anode and a cathode, and an anode are stacked.
또한, 음극 탱크에 의한 전해질은 음극 펌프에 의하여 스택의 음극으로 보내지고 마찬가지로 양극 탱크에 의한 전해질은 양극 펌프에 의하여 스택의 양극으로 전해진다.In addition, the electrolyte by the cathode tank is sent to the cathode of the stack by the cathode pump and likewise the electrolyte by the anode tank is sent to the anode of the stack by the anode pump.
도 2는 본 발명의 SOC 밸런싱을 위한 레독스 흐름 전지 시스템의 예시도로서 2개의 모듈(1000; 2000)을 도시한다.Figure 2 shows two modules 1000 (2000) as an illustration of a redox flow cell system for SOC balancing of the present invention.
각각의 모듈은 스택, 양극 및 음극 전해질 탱크, 양극 및 음극 펌프를 포함한다.Each module includes a stack, positive and negative electrolyte tanks, positive and negative pumps.
보다 자세히 살펴보면, 모듈 1(1000)은 음극(110) 및 양극(140)으로 이루어진 스택, 음극 전해질 탱크(120), 음극 펌프(130), 양극 전해질 탱크(150) 및 양극 펌프(160)와 다수의 배관으로 이루어진다.In more detail, the module 1 1000 includes a stack of a
마찬가지로, 모듈 2(2000)은 음극(210) 및 양극(240)으로 이루어진 스택, 음극 전해질 탱크(220), 음극 펌프(230), 양극 전해질 탱크(250) 및 양극 펌프(260)와 다수의 배관으로 이루어진다.Similarly, Module 2 2000 includes a stack of
본 발명에서는 모듈 1의 음극 전해질 탱크(120)와 모듈 2의 음극 전해질 탱크(220)를 연결한 음극 탱크 수위 유지 배관(320)과 모듈 1의 양극 전해질 탱크(150)와 모듈 2의 양극 전해질 탱크(250)를 연결한 양극 탱크 수위 유지 배관(350)을 구비한다.In the present invention, the cathode tank
상기 탱크 수위 유지 배관들은 탱크의 전해질 수위보다 충분히 아래에 설치되어 두 탱크의 전해질 수위에 차이가 발생할 경우 압력차에 의해 수위가 맞추어 지도록 하는 것이다. 배관의 양단 또는 어느 하나에 밸브를 설치하여 상기 탱크 수위 유지 배관을 사용하지 않을 수도 있다. 상기 탱크 수위 유지 배관은 가능한 평평하게 설치하여 전해질이 잘 이송될 수 있도록 하였다. The tank level maintenance pipes are installed sufficiently below the electrolyte level of the tank so that the level is adjusted by the pressure difference when a difference occurs in the electrolyte level of the two tanks. It is also possible to install a valve at either or both ends of the pipe to avoid using the tank water level maintenance pipe. The tank water level maintenance pipe was installed as flat as possible so that the electrolyte could be transported well.
상기 탱크 수위 유지 배관이 없을 경우 유량에 편차가 생기면 한쪽 탱크가 넘칠 가능성이 있다.In the absence of the tank water level maintenance pipe, if there is a variation in flow rate, one tank may overflow.
또한, 본 발명에서는 음극 믹싱 배관(112; 212) 및 양극 믹싱 배관(142; 242)을 스택의 출구에 설치하여 다른 모듈의 탱크로 전해질이 들어 갈 수 있도록 하였다.In addition, in the present invention, the
도2에 도시된 것과 같이, 모듈 1의 스택의 음극(110)에서 배출되는 전해질은 배관(111)을 통해 음극 전해질 탱크(120)로 보내질 뿐만 아니라 배관(111)에서 분기되는 음극 믹싱 배관(112)을 통해 모듈 1의 전해질이 모듈 2의 음극 전해질 탱크(220)으로 보내질 수 있다.As shown in FIG. 2, the electrolyte discharged from the
마찬가지로, 모듈 2의 스택의 음극(210)에서 배출되는 전해질은 배관(211)을 통해 음극 전해질 탱크(220)로 보내질 뿐만 아니라 배관(211)에서 분기되는 음극 믹싱 배관(212)을 통해 모듈 2의 전해질이 모듈 1의 음극 전해질 탱크(120)로 보내질 수 있다.Similarly, the electrolyte discharged from the
또한, 양극에서도, 모듈 1의 스택의 양극(140)에서 배출되는 전해질은 배관(141)을 통해 양극 전해질 탱크(150)로 보내질 뿐만 아니라 배관(141)에서 분기되는 양극 믹싱 배관(142)을 통해 모듈 1의 전해질이 모듈 2의 양극 전해질 탱크(250)으로 보내질 수 있다.Also, in the positive electrode, the electrolyte discharged from the
마찬가지로, 모듈 2의 스택의 양극(240)에서 배출되는 전해질은 배관(241)을 통해 양극 전해질 탱크(250)로 보내질 뿐만 아니라 배관(241)에서 분기되는 양극 믹싱 배관(242)을 통해 모듈 2의 전해질이 모듈 1의 양극 전해질 탱크(150)로 보내질 수 있다.Likewise, the electrolyte discharged from the
모듈의 개수가 n개라면 2n(n-1)개의 배관이 필요하다.If the number of modules is n, 2n (n-1) pipes are required.
즉, n개의 모듈 각각의 양극/음극 2개의 스택의 출구에서는 나머지 모듈(n-1개)의 양극/음극 전해질 탱크 각각에 연결되는 배관이 필요하므로, 2n(n-1)개의 배관이 필요한 것이다.That is, 2n (n-1) pipes are required at the outlet of the two stacks of the anode / cathode of each of the n modules, so that the pipes connected to the anode / cathode electrolyte tanks of the remaining modules (n-1) are required. .
예를 들어 모듈이 2개이면, 모듈 1의 스택의 양극 및 음극의 출구 각각에서 모듈 2의 전해질 탱크에 연결되는 배관이 1개씩 있어 모듈 1에는 믹싱 배관이 2개 있으며, 마찬가지로 모듈 2에도 스택의 출구에도 모듈 1의 전해질 탱크에 연결된 배관이 2개 있어 총 4개의 믹싱 배관이 설치된다.For example, if there are two modules, there is one tubing from the positive and negative outlets of the stack of module 1 to the electrolyte tank of module 2, so that module 1 has two mixing pipes. At the outlet, there are two pipes connected to the electrolyte tank of Module 1, and a total of four mixing pipes are installed.
또한, 모듈이 3개이면, 모듈 1의 스택의 양극 및 음극의 출구 각각에서 모듈 2와 모듈 3의 전해질 탱크에 연결되는 배관이 2개씩 있어 모듈 1에는 믹싱 배관이 4개 있으며, 마찬가지로 모듈 2 및 모듈 3 각각의 스택의 출구에 연결된 배관이 4개씩 있으므로 총 12개의 믹싱 배관이 설치된다.In addition, if there are three modules, there are two pipes connected to the electrolyte tanks of module 2 and module 3 at each of the positive and negative outlets of the stack of module 1, so that module 1 has four mixing pipes. Since there are four pipes connected to the exit of each stack of Module 3, a total of 12 mixing pipes are installed.
믹싱 배관은 각 모듈에서 스택을 지나고 난 후 배기단에서 분기하여 다른 모듈의 탱크로 들어가도록 설치하였다. 만약 스택의 입력단에서 분기할 경우 스택에 공급되는 유량이 작아지기 때문에 효율이 낮아지며 방전용량이 줄어드는 문제점이 있어서이다.Mixing piping was installed to cross the stack at each module and branch off the exhaust to enter the tanks of the other modules. If branching at the input of the stack, the flow rate supplied to the stack is small, so the efficiency is low and the discharge capacity is reduced.
모든 믹싱배관에는 밸브를 달아 사용을 차단할 수 있고 밸브의 열림 정도를 조정하여 유량을 조정할 수 있도록 하였다.All mixing piping can be fitted with a valve to shut off and adjust the flow rate by adjusting the opening of the valve.
또한, 필요에 따라 자동밸브를 달아 SOC 편차에 따라 밸브의 개폐 정도를 조정할 수 있도록 하였다.In addition, an automatic valve was attached as necessary to adjust the opening and closing degree of the valve according to the SOC deviation.
이와 같이, 본 발명에서는 두개 이상의 모듈의 배관에서 일부의 전해질을 다른쪽 전해질과 섞을 수 있도록 배관을 구성하여 하나의 커다란 탱크를 공유하는 시스템이 되도록 하였고, 이로 인하여 한쪽 모듈의 충전량이 높고 다른 한쪽의 모듈의 충전량이 낮을 경우 한쪽의 전해질로 다른쪽 전해질을 충전하는 구조를 이루도록 하였다.As such, in the present invention, the piping is configured to be able to mix some of the electrolyte in the piping of two or more modules with the other electrolyte to be a system for sharing one large tank, so that the filling amount of one module is high and the other When the amount of charge of the module is low, one electrolyte is used to fill the other electrolyte.
또한, 본 발명은 SOC가 높은 모듈의 전기에너지로 낮은 모듈을 충전하는 방식이므로 패시브 밸런싱에 비해 손실되는 에너지가 거의 없다.In addition, the present invention is a method of charging the low module with the electrical energy of the high SOC module, there is little energy lost compared to passive balancing.
또한 본 발명에서는 흐름전지에서 가장 높은 효율 감소를 차지하는 스택을 통과하지 않고 직접 전해질을 섞어 높은쪽에서 낮은쪽을 충전시키는 방식이므로 섞는 과정에서 발생하는 손실이 적다.In addition, in the present invention, since the electrolyte is directly charged and charged from the high side to the low side without passing through the stack which occupies the highest efficiency reduction in the flow cell, the loss occurring in the mixing process is small.
또한, 본 발명은 운전 중에는 항상 작동시키도록 하여 두 시스템의 SOC 편차를 매우 낮은 수준으로 유지시킬 수 있게 하였다.In addition, the present invention allows operation at all times during operation to maintain the SOC deviation of both systems at very low levels.
또한, 본발명의 하나의 실시예에서는 메인 배관의 구경 50A일 경우 15A구경의 배관을 믹싱 라인으로 구성하도록 하였으며, 유연한 파이프, 호스 등을 이용하면 복잡한 형상을 쉽게 구현 가능하게 하였다.In addition, in an embodiment of the present invention, when the diameter of the main pipe is 50A, the pipe having a diameter of 15A is configured as a mixing line, and a complex pipe can be easily implemented by using a flexible pipe or a hose.
본 발명에서 모듈은 복수개로 이루어지지만, 배관이 복잡해지므로 최대 3개까지 적용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the module is composed of a plurality, but the piping is complicated, it is preferable to apply up to three.
본 발명에서 두개 이상의 모듈이 전기적으로 병렬 또는 직렬로 하나의 AC/DC 또는 DC/DC 변환 장치와 연관되어 있어야 한다. 그렇지 않고 변환 장치가 서로 다르면 개별로 전류를 조정하여 SOC를 제어할 수 있으므로 배관 구조가 필요가 없을 것이다.In the present invention, two or more modules must be associated with one AC / DC or DC / DC conversion device in electrical parallel or in series. Otherwise, if the converters are different, the SOC can be controlled by adjusting the current individually, so there is no need for a piping structure.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, additions, and changes are possible within the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
110, 210: 음극 140, 240: 양극
120, 220: 음극 전해질 탱크 150, 250: 양극 전해질 탱크
130, 230: 음극 펌프 160, 260: 양극 펌프
320: 음극 탱크 수위 유지 배관 350: 양극 탱크 수위 유지 배관
112, 212: 음극 믹싱 배관 142, 242: 양극 믹싱 배관110, 210:
120, 220:
130, 230:
320: cathode tank water level maintenance pipe 350: anode tank water level maintenance pipe
112, 212:
Claims (9)
제1 모듈의 스택의 음극 및 양극 각각의 출구쪽에서는 제2모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크 각각과 연결되어 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.First and second modules each comprising a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying electrolyte from the cathode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump for supplying electrolyte from the anode electrolyte tank to the stack In the redox flow battery system,
Redox flow battery system, characterized in that the mixing pipe which is connected to each of the negative electrode and positive electrode electrolyte tank of the second module and the electrolyte is sent from the outlet side of the stack of the first module.
상기 제1 및 제2 모듈은 공통된 변환 장치에 의하여 연결되어 있고,
상기 변환 장치는 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결된 AC/DC 또는 DC/DC 변환 장치인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 1,
The first and second modules are connected by a common conversion device,
The converter is an AC / DC or DC / DC converter electrically connected in parallel or in series.
제2 모듈의 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제1모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크중 적어도 하나로 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 2,
Redox flow battery system, characterized in that the mixing pipe for sending the electrolyte to at least one outlet side of the cathode and the anode of the first module of the stack of the second module is installed.
스택, 음극 전해질 탱크, 양극 전해질 탱크, 상기 음극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 음극 펌프 및 상기 양극 전해질 탱크의 전해질을 스택에 공급하는 양극 펌프를 포함하는 제3 모듈을 추가로 포함하며,
제1 모듈의 스택의 음극 및 양극의 적어도 하나의 출구쪽에서는 제2모듈 및 제3모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크의 적어도 하나로 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 3,
And a third module including a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying electrolyte from the cathode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump for supplying electrolyte from the anode electrolyte tank to the stack,
At least one outlet side of the negative electrode and the positive electrode of the stack of the first module is a redox flow battery, characterized in that a mixing pipe for sending an electrolyte to at least one of the negative electrode and the positive electrode electrolyte tank of the second and third modules is installed. system.
상기 각각의 모듈의 스택의 음극 및 양극 각각의 출구쪽에서는 나머지 다른 모듈의 음극 및 양극 전해질 탱크로 음극 및 양극 전해질을 보낼 수 있는 믹싱 배관이 설치되어 있으며,
믹싱 배관은 총 2n(n-1)개인 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.N redox flow cells each having a stack, a cathode electrolyte tank, a cathode electrolyte tank, a cathode pump for supplying the electrolyte of the cathode electrolyte tank to the stack, and a cathode pump for supplying the electrolyte of the anode electrolyte tank to the stack In the system,
At the outlet of each of the cathode and anode of the stack of each module, a mixing pipe is installed to send cathode and anode electrolytes to the cathode and anode electrolyte tanks of the other modules.
Redox flow cell system, characterized in that the mixing piping is a total of 2n (n-1).
상기 믹싱 배관에는 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 5,
Redox flow battery system, characterized in that the mixing pipe is provided with a valve.
상기 제1 모듈의 음극 전해질 탱크(120)와 제2모듈의 음극 전해질 탱크(220)를 연결하는 음극 탱크 수위 유지 배관(320) 및 상기 제1 모듈의 양극 전해질 탱크(150)와 제2모듈의 양극 전해질 탱크(250)를 연결하는 양극 탱크 수위 유지 배관(350)을 포함하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method according to claim 1 or 5,
The anode tank level maintenance pipe 320 connecting the anode electrolyte tank 120 of the first module and the cathode electrolyte tank 220 of the second module and the cathode electrolyte tank 150 of the first module and the second module Redox flow cell system comprising a positive tank level maintenance pipe (350) connecting the positive electrolyte tank (250).
상기 음극 탱크 수위 유지 배관(320)은 제1 및 제2 모듈의 음극 전해질 탱크(120; 220)의 전해질 수위 보다 아래에 배치되고,
상기 양극 탱크 수위 유지 배관(350)은 제1 및 제2 모듈의 양극 전해질 탱크(150; 250)의 전해질 수위 보다 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 7, wherein
The negative electrode tank level maintenance pipe 320 is disposed below the electrolyte level of the negative electrode electrolyte tank 120 (220) of the first and second modules,
The positive electrode tank level maintenance pipe (350) is disposed below the electrolyte level of the positive electrode electrolyte tank (150; 250) of the first and second modules, redox flow battery system.
상기 음극 탱크 수위 유지 배관(320) 및 상기 양극 탱크 수위 유지 배관(350)의 양쪽 또는 한쪽에는 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 시스템.The method of claim 8,
Redox flow battery system, characterized in that the valve is installed on both or one side of the cathode tank water level maintenance pipe (320) and the anode tank water level maintenance pipe (350).
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