KR20140132559A - kW SCALE FLOW BATTERY AND BATTERRY SYSTEM USING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 kW급 흐름 전지 및 흐름 전지 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a kW class flow cell and a flow cell system.
최근 들어 바나듐 레독스-흐름 전지는 태양광 발전, 풍력 발전 등의 간헐적인 자연에너지를 이용하고 있는 발전 시스템의 원활한 운전을 위한 대용량 전력저장 또는 비상 전원용으로 기술 개발이 진행되고 있다.In recent years, the vanadium redox-flow battery is being developed for large capacity power storage or emergency power source for smooth operation of power generation system using intermittent natural energy such as solar power generation and wind power generation.
바나듐 레독스-흐름 전지는 충전시에는 양극에서 4가 바나듐 이온이 5가 바나듐 이온으로, 음극에서는 3가 바나듐 이온이 2가로 변환되고, 방전시에는 역으로 바나듐 이온의 가수가 변화하여 충전 및 방전이 진행된다.In the vanadium redox-flow battery, tetravalent vanadium ions are converted into 5-valent vanadium ions at the anode, and 3-valent vanadium ions at the cathode are transversely transformed at the anode, and the valence of the vanadium ions is reversely changed at the discharge, .
바나듐 레독스-흐름 전지는 집전판, 카본 펠트, 집전판을 감싸는 프레임 및 이온 교환막이 규칙적으로 배치되며 카본 펠트에는 흐르는 전해액이 제공되는데 집전판의 일측에는 양극 전해액이 제공되고 집전판의 타측에는 음극 전해액이 제공된다.In the vanadium redox-flow battery, a collector plate, a carbon felt, a frame surrounding the current collector plate, and an ion exchange membrane are regularly arranged, and an electrolytic solution is provided in the carbon felt. A positive electrode electrolyte solution is provided on one side of the current collector plate, An electrolytic solution is provided.
즉, 집전판은 양극 전해액 및 음극 전해액의 접촉을 방지하는 격벽으로서도 작용하는데, 프레임과 집전판의 구조에 따라 양극 전해액과 음극 전해액이 상호 접촉되어 전류의 누설, 누전과 같은 다양한 문제점을 발생시킨다.That is, the current collecting plate also functions as a barrier for preventing contact between the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte. Depending on the structure of the frame and the current collector plate, the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte come into contact with each other, causing various problems such as current leakage and leakage.
또한, 집전판의 일측 및 타측으로 제공된 양극 전해액 및 음극 전해액이 흐르는 유로가 집전판의 대각선 방향일 경우 양극 전해액 또는 음극 전해액이 흐르지 않고 모서리 부분에 정체되는 문제점도 함께 갖는다.
In addition, when the flow path of the positive and negative electrode electrolytic solutions provided on one side and the other side of the current collecting plate is diagonal to the current collecting plate, there is a problem that the positive and negative electrode electrolytic solutions do not flow and are stagnated at the corners.
본 발명은 양극 전해액 및 음극 전해액의 누설을 방지함은 물론 집전판의 일측 및 타측에서 각각 독립적으로 흐르는 음극 전해액 및 양극 전해액의 흐름 특성을 개선한 kW급 흐름 전지 및 이를 갖는 흐름 전지 시스템을 제공한다.The present invention provides a kW-class flow cell and a flow cell system having the same, which improves the flow characteristics of a negative electrode electrolyte and a positive electrode electrolyte independently flowing from one side and the other side of the current collecting plate, as well as preventing leakage of the positive electrode electrolyte and negative electrode electrolyte .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
일실시예로서, kW급 흐름 전지는 가로 프레임 및 세로 프레임들을 포함하는 몸체, 상기 몸체의 모서리마다 형성된 제1 내지 제4 관통홀들, 상기 몸체의 제1 면에 형성되며 상기 제1 내지 제4 관통홀들 중 제1 대각선 방향으로 배치된 제1 및 제2 관통홀들과 각각 연결되어 상기 가로 프레임의 중앙부로 연장된 제1 및 제2 그루브들 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면에 형성되며 상기 제1 내지 제4 관통홀들 중 제2 대각선 방향으로 배치된 제3 및 제4 관통홀들과 각각 연결되어 상기 가로 프레임의 중앙부로 연장된 제3 및 제4 그루브들을 포함하는 인너 프레임; 상기 제1 내지 제4 그루브들을 덮으며 상기 몸체에 결합 된 커버들; 상기 커버들 및 상기 몸체 사이에 형성되어 상기 제1 내지 제4 그루브들의 단부에 연결되며 상기 가로 프레임의 중앙으로부터 세로 프레임을 향해 형성된 가이드 격벽; 및 상기 인너 프레임에 결합된 집전판을 포함한다.In one embodiment, a kW class flow cell comprises a body including a lateral frame and a longitudinal frame, first through fourth through holes formed in corners of the body, a first through fourth through holes formed in the first face of the body, First and second grooves connected to the first and second through holes arranged in the first diagonal direction of the through holes and extending to the center of the horizontal frame and a second surface opposed to the first surface, And a third and a fourth grooves connected to the third and fourth through holes arranged in the second diagonal direction of the first through fourth through holes and extending to the center of the horizontal frame, ; Covers covering the first to fourth grooves and coupled to the body; A guide partition wall formed between the covers and the body and connected to the ends of the first to fourth grooves and extending from the center of the horizontal frame toward the vertical frame; And a current collector coupled to the inner frame.
kW급 흐름 전지의 상기 제1면에는 상기 제3 및 제4 관통홀들 주변을 폐쇄하는 제1 폐쇄부가 형성되며, 상기 제2 면에는 상기 제1 및 제2 관통홀들 주변을 폐쇄하는 제2 폐쇄부가 형성된다.kW-class flow cell, a first closing portion closing the periphery of the third and fourth through holes is formed on the first surface, and a second closing portion closing the periphery of the first and the second through holes is formed on the second surface, A closing portion is formed.
kW급 흐름 전지의 상기 가이드 벽은 상기 가로 프레임의 중앙부로부터 상기 세로 프레임들 중 어느 하나로 연장된 제1 가이드 벽 및 상기 가로 프레임의 중앙부로부터 상기 세로 프레임들 중 나머지 하나로 연장된 제2 가이드 벽을 포함한다.the guide wall of the kW class flow cell includes a first guide wall extending from one of the longitudinal frames to a middle portion of the transverse frame and a second guide wall extending from the central portion of the transverse frame to the other one of the longitudinal frames do.
kW급 흐름 전지의 상기 제1 및 제2 가이드벽들은 상호 둔각의 각도로 형성된다.The first and second guide walls of the kW-class flow cell are formed at mutually obtuse angles.
kW급 흐름 전지는 상기 가로 프레임 및 상기 커버 사이에 상기 가로 프레임과 평행하게 복수개가 단속적으로 배치된 분배부들을 더 포함한다.kW-class flow battery further includes a plurality of distributing units disposed intermittently between the horizontal frame and the cover in parallel with the horizontal frame.
kW급 흐름 전지는 상기 집전판의 일측면에 부착되어 상기 제1 관통홀 및 상기 가이드 벽을 통해 제공된 제1 용액에 젖는 제1 카본 펠트; 및 상기 집전판의 상기 일측면과 대향하는 상기 타측면에 부착되어 상기 제3 관통홀을 통해 제공된 제2 용액에 젖는 제2 카본 펠트를 더 포함한다.a kW-class flow cell is attached to one side of the current collector plate and wetted with a first solution provided through the first through hole and the guide wall; And a second carbon felt attached to the other side opposite to the one side of the current collector plate and wetted with the second solution provided through the third through hole.
kW급 흐름 전지의 상기 인너 프레임은 두 개로 분할된 상태에서 접착제로 상호 부착되며, 상기 집전판은 분할된 상기 인너 프레임의 내측면에 형성된 단턱에 배치된다.the inner frame of the kW class flow cell is mutually adhered with an adhesive in a state of being divided into two, and the current collecting plate is disposed at a step formed on the inner side surface of the divided inner frame.
kW급 흐름 전지는 적층된 상기 인너 프레임들의 양쪽에 배치되며 각각 금속판 및 집전판을 포함하는 엔드 플레이트들을 더 포함한다.The kW class flow cell further comprises end plates disposed on both sides of the laminated inner frames and each comprising a metal plate and a collecting plate.
kW급 흐름 전지는 상기 인너 프레임들의 사이에 개재되며 금속판 및 집전판을 포함하는 한 쌍의 미들 플레이트들을 더 포함한다.kW class battery cell further includes a pair of middle plates interposed between the inner frames and including a metal plate and a collecting plate.
kW급 흐름 전지의 상기 인너 프레임의 모서리에는 정렬 바가 결합 되기 위한 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된다.At least two guide holes are formed in the corners of the inner frame of the kW-class flow cell for the alignment bar to be engaged.
일실시예로서, 흐름 전지 시스템은 가로 프레임 및 세로 프레임들을 포함하는 몸체, 상기 몸체의 모서리마다 형성된 제1 내지 제4 관통홀들, 상기 몸체의 제1 면에 형성되며 상기 제1 내지 제4 관통홀들 중 제1 대각선 방향으로 배치된 제1 및 제2 관통홀들과 각각 연결되어 상기 가로 프레임의 중앙부로 연장된 제1 및 제2 그루브들 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면에 형성되며 상기 제1 내지 제4 관통홀들 중 제2 대각선 방향으로 배치된 제3 및 제4 관통홀들과 각각 연결되어 상기 가로 프레임의 중앙부로 연장된 제3 및 제4 그루브들을 포함하는 인너 프레임; 상기 제1 내지 제4 그루브들을 덮으며 상기 몸체에 결합 된 커버들; 상기 커버들 및 상기 몸체 사이에 형성되어 상기 제1 내지 제4 그루브들의 단부에 연결되며 상기 가로 프레임의 중앙으로부터 세로 프레임을 향해 형성된 가이드 격벽; 상기 인너 프레임에 결합된 집전판; 상기 인너 프레임의 상기 제1 면으로 제1 용액을 제공하는 제1 용액 제공 유닛; 및 상기 인너 프레임의 상기 제2 면으로 제2 용액을 제공하는 제2 용액 제공 유닛을 포함한다.In one embodiment, the flow cell system includes a body including a lateral frame and a longitudinal frame, first through fourth through holes formed in corners of the body, a first through fourth through holes formed in the first face of the body, First and second grooves connected to the first and second through holes arranged in the first diagonal direction of the holes, respectively, and extending to the center of the horizontal frame, and a second groove formed on a second surface opposite to the first surface, An inner frame including third and fourth grooves connected to third and fourth through holes arranged in a second diagonal direction of the first through fourth through holes and extending to the center of the horizontal frame; Covers covering the first to fourth grooves and coupled to the body; A guide partition wall formed between the covers and the body and connected to the ends of the first to fourth grooves and extending from the center of the horizontal frame toward the vertical frame; A current collector coupled to the inner frame; A first solution supply unit for supplying a first solution to the first surface of the inner frame; And a second solution supply unit for supplying a second solution to the second surface of the inner frame.
흐름 전지 시스템의 상기 제1 용액 제공 유닛은 상기 제1 용액의 온도를 조절하는 제1 온도 조절 유닛, 상기 제1 용액의 유량을 측정하는 제1 유량 센서 및 상기 제1 유량 센서에 의하여 센싱된 유량에 의하여 상기 제1 용액의 제공량을 변경하는 제1 펌프를 포함하고, 상기 제2 용액 제공 유닛은 상기 제2 용액의 온도를 조절하는 제2 온도 조절 유닛, 상기 제2 용액의 유량을 측정하는 제2 유량 센서 및 상기 제2 유량 센서에 의하여 센싱된 유량에 의하여 상기 제2 용액의 제공량을 변경하는 제2 펌프를 포함한다.The first solution supply unit of the flow cell system includes a first temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the first solution, a first flow rate sensor for measuring the flow rate of the first solution, and a second flow rate sensor for measuring the flow rate sensed by the first flow rate sensor Wherein the second solution supply unit includes a second temperature adjustment unit for adjusting a temperature of the second solution, a second temperature adjustment unit for adjusting a flow rate of the second solution, A second flow sensor, and a second pump that changes the supply amount of the second solution by the flow rate sensed by the second flow rate sensor.
흐름 전지 시스템은 상기 제1 용액 및 제2 용액을 각각 샘플링 하여 용액 상태를 측정 및 제1 용액 및 제2 용액의 상태에 따라서 충방전을 제어하기 위한 레퍼런스 흐름 전지를 더 포함한다.The flow cell system further includes a reference flow cell for sampling the first solution and the second solution, respectively, to measure the solution state and to control the charge and discharge according to the states of the first and second solutions.
본 발명에 따른 kW급 흐름 전지 및 흐름 전지 시스템에 의하면, 양극 전해액 및 음극 전해액의 누설을 방지함은 물론 집전판의 일측 및 타측에서 각각 독립적으로 흐르는 음극 전해액 및 양극 전해액의 흐름 특성을 개선하여 흐름 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
According to the kW class flow cell and the flow cell system according to the present invention, it is possible to prevent the leakage of the positive and negative electrode electrolytic solutions, and to improve the flow characteristics of the negative and negative electrode electrolytic solutions independently flowing from one side and the other side of the current collecting plate, The efficiency of the battery can be further improved.
도 1은 kW급 흐름 전지의 인너 프레임의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 몸체의 제1 면 및 제2 면의 평면도들이다.
도 4는 인너 프레임의 일부를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 5는 엔드 플레이트 및 미들 플레이트의 사시도이다.
도 6은 인너 프레임, 미들 플레이트 및 엔드 플레이트의 관계를 도시한 블럭도이다.
도 7은 흐름 전지 시스템을 도시한 블럭도이다.1 is an exploded perspective view of an inner frame of a kW class battery cell.
Figures 2 and 3 are plan views of the first and second surfaces of the body.
4 is a cross-sectional view showing a part of the inner frame.
5 is a perspective view of an end plate and a middle plate.
6 is a block diagram showing the relationship between the inner frame, the middle plate, and the end plate.
7 is a block diagram illustrating a flow cell system.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. The definitions of these terms should be interpreted based on the contents of the present specification and meanings and concepts in accordance with the technical idea of the present invention.
도 1은 kW급 흐름 전지를 구성하는 인너 프레임, 커버 및 가이드 격벽을 분해 도시한 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3은 몸체의 제1 면 및 제2 면의 평면도들이다.1 is an exploded perspective view showing an inner frame, a cover, and a guide barrier wall which constitute a kW-class flow battery in an exploded perspective view. Figures 2 and 3 are plan views of the first and second surfaces of the body.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 인너 프레임(100)은 몸체(10), 제1 내지 제4 관통홀(20,30,40,50)들, 제1 및 제2 그루브(60,70) 및 제3 및 제4 그루브(80,90, 도 3 참조)들을 포함한다.1 to 3, the
본 발명의 일실시예에서, 몸체(10)는 후술 될 집전판(5)을 고정하는 역할을 한다.In one embodiment of the present invention, the
몸체(10)는, 예를 들어, 집전판(5)이 가운데 끼워지도록 2 개로 분할되고, 2 개로 분할된 몸체(10)는 상호 접착제에 의하여 접합 될 수 있으며, 집전판(5)은 분할된 몸체(10)의 내측면에 형성된 단턱에 배치되는데 이와 같이 집전판(5)이 분할된 몸체(10)의 내측면에 형성된 단턱에 배치되는 것은 집전판을 통해 용액이 교환되어 쇼트를 일으키는 것을 방지하기 위함이다.The
비록 본 발명의 일실시예에서, 몸체(10)가 2 개로 분할되어 접착제로 접합되는 것이 도시 및 설명되고 있지만 이와 다르게, 몸체(10)는 집전판(5)과 함께 일체로 형성되어도 무방하다.Although it is shown and described that the
본 발명의 일실시예에서, 몸체(10)는 제1 인너 프레임(1) 및 제2 인너 프레임(2)을 포함하며, 제1 및 제2 인너 프레임(1,2)은 집전판(5)이 사이에 개재되도록 배치된 상태에서 접착제 등에 의하여 상호 결합 된다.The
본 발명의 일실시예에서, 몸체(10)는 집전판(5)의 일측으로는 제1 용액(양극 전해액)이 제공되고, 집전판(5)의 일측과 대향 하는 타측으로는 제2 용액(음극 전해액)이 제공된다.In one embodiment of the present invention, the
몸체(10)는 각각 내부에 사각형 개구가 형성된 사각 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 몸체(10)는 사각 프레임 형상 이외에 다양한 형상으로 형성되어도 무방하다.The
사각 프레임 형상을 갖는 몸체(10)는 한 쌍의 가로 프레임(1a,1b)들 및 한 쌍의 세로 프레임(1c,1d)들로 이루어지며, 가로 프레임(1a,1b)들에는 세로 프레임(1c,1d)들이 일체로 형성된다.The
제1 내지 제4 관통홀(20,30,40,50)들은 몸체(10)의 가로 프레임(1a,1b)들 및 세로 프레임(1c,1d)들이 만나는 모서리마다 형성되며, 제1 내지 제4 관통홀(20,30,40,50)들은 각각 몸체(10)의 제1 면(1) 및 제1 면(1)과 대향 하는 제2 면(2)을 관통하여 형성된다.The first through fourth through
본 발명의 일실시예에서, 제1 관통홀(20) 및 제2 관통홀(30)은, 평면상에서 보았을 때, 몸체(10)의 제1 대각선 방향으로 배치된다.In one embodiment of the present invention, the first through
또한, 제3 관통홀(40) 및 제4 관통홀(50)은, 평면상에서 보았을 때, 몸체(10)의 제1 대각선 방향과 교차 되는 제2 대각선 방향으로 배치된다.The third through
제1 및 제2 그루브(60,70)들은 각각 몸체(10)의 제1 면(1)의 가로 프레임(1a,1b)들에 형성된다.The first and
제1 그루브(60)는 몸체(10)의 가로 프레임(1a)으로부터 오목하게 형성된 그루브(groove) 형상의 홈이다.The
제1 그루브(60)는 제1 관통홀(20)에는 연결되며, 제1 관통홀(20)과 함께 가로 프레임(1a)에 형성된 제3 관통홀(40)에는 연결되지 않는다.The
제3 관통홀(40) 및 제1 그루브(60)는 제1 그루브(60)의 형상에 의하여 연결되지 않거나 후술 될 가이드 격벽에 의하여 연결되지 않을 수 있다.The third through-
제1 그루브(60)의 일측은 제1 관통홀(20)과 연결되며, 제1 그루부(60)의 일측과 대향 하는 타측은 가로 프레임(1a)의 중앙부로 연장된다.One side of the
제2 그루브(70)는 몸체(10)의 가로 프레임(1b)으로부터 오목하게 형성된 그루브 형상의 홈이다.The
제2 그루브(70)는 제2 관통홀(30)에는 연결되며, 제2 관통홀(30)과 함께 가로 프레임(1b)에 형성된 제4 관통홀(50)에는 연결되지 않는다.The
제4 관통홀(50) 및 제2 그루브(70)는 제2 그루브(70)의 형상에 의하여 연결되지 않거나 후술 될 가이드 격벽에 의하여 연결되지 않을 수 있다.The fourth through
본 발명의 일실시예에서, 특히, 제1 면(1)에 형성되어 제1 그루브(60)와 연결되지 않는 제3 관통홀(40)의 주변 및 제2 그루브(70)와 연결되지 않는 제4 관통홀(40)의 주변에는 용액이 흘러 들어가는 것을 방지하는 제1 폐쇄부(42,52)가 형성된다.In particular, in one embodiment of the present invention, the periphery of the third through
제3 및 제4 그루브(80,90)들은 각각 몸체(10)의 제2 면(2)의 가로 프레임(1a,1b)들에 형성된다.The third and
제3 그루브(80)는 몸체(10)의 가로 프레임(1a)으로부터 오목하게 형성된 그루브(groove) 형상의 홈이다.The
제3 그루브(80)는 제3 관통홀(40)에는 연결되며, 제3 관통홀(40)과 함께 가로 프레임(1a)에 형성된 제1 관통홀(20)에는 연결되지 않는다.The
제1 관통홀(20) 및 제3 그루브(80)는 제3 그루브(80)의 형상에 의하여 연결되지 않거나 후술 될 가이드 격벽에 의하여 연결되지 않을 수 있다.The first through
제3 그루브(80)의 일측은 제3 관통홀(40)과 연결되며, 제3 그루부(80)의 일측과 대향 하는 타측은 가로 프레임(1a)의 중앙부로 연장된다.One side of the
제4 그루브(90)는 몸체(10)의 가로 프레임(1b)으로부터 오목하게 형성된 그루브 형상의 홈이다.The
제4 그루브(90)는 제4 관통홀(50)에는 연결되며, 제4 관통홀(50)과 함께 가로 프레임(1b)에 형성된 제2 관통홀(30)에는 연결되지 않는다.The
제2 관통홀(30) 및 제4 그루브(90)는 제4 그루브(90)의 형상에 의하여 연결되지 않거나 후술 될 가이드 격벽에 의하여 연결되지 않을 수 있다.The second through
본 발명의 일실시예에서, 특히, 제2 면(2)에 형성되어 제3 그루브(80)와 연결되지 않는 제1 관통홀(20)의 주변 및 제4 그루브(80)와 연결되지 않는 제2 관통홀(30)의 주변에는 용액이 흘러 들어가는 것을 방지하는 제2 폐쇄부(25,35)가 형성된다.In particular, in the embodiment of the present invention, the periphery of the first through
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 커버(200)는 몸체(10)의 가로 프레임(1a,1b)에 배치되며, 커버(200)는 제1 내지 제4 그루브(60,70,80,90)들을 덮는다.1 to 3, the
커버(200)는 제1 내지 제4 그루브(60,70,80,90)들을 덮으며, 커버(200) 및 제1 내지 제4 그루브(60,70,80,90)들 사이에는 갭이 형성된다.The
가이드 격벽(300)은 커버(200) 및 제1 내지 제4 그루브(60,70,90)들에 의하여 형성된 바닥판 사이에 형성되며, 가이드 격벽(300)은 제1 내지 제4 그루브(60,70,90)들의 단부에 연결된다.The
가이드 격벽(300)은 제1 내지 제4 그루브(60,70,90)들의 단부가 배치된 가로 프레임(1a, 1b)들의 중앙부로부터 세로 프레임(1c,1d)을 향해 격벽 형태로 형성되며, 가이드 격벽(300)은 제1 내지 제4 그루브(60,70,90)를 통해 제공된 용액이 가이드 프레임(1a,1b)의 중앙부로부터 상부를 향해 제공되도록 하여 용액이 가로 프레임(1a, 1b) 및 세로 프레임(1c,1d)들이 만나는 코너 부분에 정체되지 않도록 한다.The
본 발명의 일실시예에서, 가이드 격벽(300)은 제1 가이드 격벽(310) 및 제2 가이드 격벽(320)을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the
제1 가이드 격벽(310)은 가로 프레임(1a,1b)의 중앙부로부터 세로 프레임(1c,1d) 중 어느 하나로 격벽 형태로 연장되며, 제2 가이드 격벽(320)은 가로 프레임(1a,1b)의 중앙부로부터 세로 프레임(1c,1d) 중 나머지 하나로 격벽 형태로 연장된다.The first
본 발명의 일실시예에서, 제1 및 제2 가이드 격벽(320)은 가로 프레임(1a,1b)을 기준으로 둔각의 각도로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first and
한편, 가이드 격벽(300)의 전방에는 가이드 격벽(300)으로부터 제공된 용액을 넓게 스프레드 시키기 위하여 복수개의 분배부(330)들이 형성될 수 있다.A plurality of
분배부(330)들은 복수개가 단속적으로 형성되며, 분배부(330)는, 평면상에서 보았을 때, 기둥 형상으로 형성될 수 있다.A plurality of distributing
분배부(330)들 중 가이드 격벽(300)과 마주하는 부분은 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 평면상에서 보았을 때, 분배부(330)들의 폭은 가로 프레임(1a,1b)들의 중앙부로부터 세로 프레임(1c,1d)로 갈수록 점차 얇게 형성될 수 있는데, 이는 가이드 격벽(300)이 가로 프레임(1a,1b)을 기준으로 둔각의 각도로 형성되기 때문이다.The portion of the
도 4는 인너 프레임의 일부를 절단하여 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a part of the inner frame.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 인너 프레임(100)의 사이에 개재된 집전판(5)의 일측면에는 제1 관통홀(20), 제1 그루브(60) 및 가이드 격벽(300)을 통해 제공된 제1 용액에 젖는 제1 카본 펠트(510)가 배치된다.1 through 4, a first through
또한, 인너 프레임(100)의 사이에 개재된 집전판(5)의 일측면과 대향하는 타측면에는 제3 관통홀(40), 제3 그루브(80) 및 가이드 격벽(300)을 통해 제공된 제2 용액에 젖는 제2 카본 펠트(520)가 배치된다.The other side of the
도 5는 엔드 플레이트의 사시도이다..5 is a perspective view of the end plate.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 인너 프레임(100)들이 복수개 적층 된 상태에서 적층 된 인너 프레임(100)들의 양측에는 각각 엔드 플레이트(600)들이 배치된다.1, 5, and 6,
한 쌍의 엔드 플레이트(600)들은 상호 마주하게 배치되며, 한 쌍의 엔드 플레이트(600)들은 상호 동일한 구조를 갖고 상호 대칭 형상으로 배치된다.The pair of
각 엔드 플레이트(600)는 사각판 형상을 갖는 엔드 프레임(610), 금속판(620), 엔드 집전판(630) 및 커버판(140)을 포함한다.Each
엔드 플레이트(600)에는 제1 내지 제4 관통홀(20,30,40,50)과 대응하는 관통홀(615)들이 형성된다.The
도 6은 인너 프레임, 미들 플레이트 및 엔드 플레이트의 관계를 도시한 블럭도이다.6 is a block diagram showing the relationship between the inner frame, the middle plate, and the end plate.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 인너 프레임(100)들이 복수매 적층된 상태에서, 인너 프레임(100)의 양측에는 각각 도 5에 도시된 엔드 플레이트(600)가 배치된다.Referring to FIGS. 1, 5 and 6, the
한편, 이와 같이 인너 프레임(100)들을 복수매 적층하고 인너 프레임(100)의 집전판(5)의 일측면에 제1 용액을 제공하고, 집전판(5)의 타측면에 제2 용액을 제공할 경우 전류량이 인너 프레임(100)의 일측에서 타측으로 갈수록 감소되는 문제가 발생 될 수 있다.A plurality of
이와 같이 전류량이 감소 되는 것을 방지하기 위해서 인너 프레임(100)의 가운데 부분에는 미들 플레이트(700)가 배치될 수 있으며, 미들 플레이트(700)는 도 5에 도시된 엔드 플레이트(600)와 동일한 구성을 가질 수 있다.In order to prevent the current amount from decreasing, the
도 6에는 인너 프레임(100), 엔드 플레이트(600) 및 미들 플레이트(700)를 지정된 위치에 정렬 및 상호 분리되는 것을 방지하기 위해 인너 프레임(100), 엔드 플레이트(600) 및 미들 플레이트(700)에는 각각 정렬 홀이 형성되고, 정렬 홀에는 정렬 바(710)가 결합될 수 있다.6 shows an
도 6에 도시된 인너 프레임(100)은 도 1의 구성과 동일한 구성을 갖고, 도 6에 도시된 엔드 플레이트(600) 및 미들 플레이트(700)는 도 5의 구성과 동일한 구성을 갖는다.The
또한, 인너 프레임(100), 엔드 플레이트(600) 및 미들 플레이트(700)가 상호 분리되는 것을 방지하기 위해 엔드 플레이트(600)의 양측에는 고정판(720)들이 배치되고, 고정판(720)들은 고정 부재(730)에 의하여 상호 견고하게 고정될 수 있다.In order to prevent the
인너 프레임(100)들 사이에는 개스킷 및 이온 교환막이 배치되는 바, 개스킷 및 이온 교환막은 종래 기술과 동일하기 때문에 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.A gasket and an ion exchange membrane are disposed between the
도 7은 흐름 전지 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 7에 도시된 흐름 전지 시스템은 제1 및 제2 용액 제공 유닛을 제외하면 앞서 도 1 내지 도 6에 도시된 kW급 흐름 전지와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 부분에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 부분에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.7 is a block diagram illustrating a flow cell system. The flow cell system shown in Fig. 7 is substantially the same as the kW-class flow cell shown in Figs. 1 to 6 except for the first and second solution supply units. Therefore, redundant description of the same parts will be omitted, and the same parts and the same reference numerals will be given to the same parts.
도 1 및 도 7을 참조하면, 흐름 전지 시스템은 인너 프레임(100)에 결합된 집전판(5)의 일측으로 제1 용액을 제공하는 제1 용액 제공 유닛(800) 및 집전판(5)의 타측으로 제2 용액을 제공하는 제2 용액 제공 유닛(900)을 포함한다.1 and 7, the flow cell system includes a first
제1 용액 제공 유닛(800)은 제1 용액 저장통(805), 제1 온도 조절 유닛(810), 제1 유량 센서(815) 및 제1 펌프(820)를 포함한다.The first
제1 용액 저장통(805)은 제1 용액을 저장하는 용기를 포함하며, 제1 온도 조절 유닛(810)은 제1 용액을 냉각하여 전지의 충방전 운전중에 일어날 수 있는 전해액의 온도 상승을 방지하기 위하여 제1 용액의 온도를 조절한다.The
제1 유량 센서(815)는 인너 프레임(100)의 집전판의 일측면, 미들 플레이트(600) 및 엔드 플레이트(700)로 제공되는 제1 용액의 유량을 센싱하며, 제1 펌프(820)는 제1 유량 센서(815)에서 센싱된 제1 용액의 유량에 대응하여 제1 용액의 유량을 증가 또는 감소시킨다.The
제2 용액 제공 유닛(900)은 제2 용액 저장통(905), 제2 온도 조절 유닛(10), 제2 유량 센서(915) 및 제2 펌프(920)를 포함한다.The second
제2 용액 저장통(905)은 제2 용액을 저장하는 용기를 포함하며, 제2 온도 조절 유닛(910)은 제2 용액을 냉각하여 전지의 충방전 운전중에 일어날 수 있는 전해액의 온도 상승을 방지하기 위해 제2 용액의 온도를 조절한다.The
제2 유량 센서(915)는 인너 프레임(100)의 집전판(5)의 일측면과 대향하는 타측면, 미들 플레이트(600) 및 엔드 플레이트(700)로 제공되는 제2 용액의 유량을 센싱하며, 제2 펌프(920)는 제2 유량 센서(915)에서 센싱된 제2 용액의 유량에 대응하여 제2 용액의 유량을 증가 또는 감소시킨다.The
본 발명의 일실시예에서, 제1 용액의 일부 및 제2 용액의 일부는 취출 되어 작은 사이즈로 형성된 레퍼런스 흐름 전지(950)로 제공되는데 레퍼런스 흐름 전지(950)는 작은 사이즈로 형성된 인너 프레임(100), 미들 플레이트(600) 및 엔드 플레이트(700)로 구성된다. 레퍼런스 흐름 전지(950)의 구성은 도 5에 도시된 흐름 전지와 동일한 구성을 갖는다.In one embodiment of the present invention, a portion of the first solution and a portion of the second solution are taken out and provided to a
레퍼런스 흐름 전지(950)는 제1 용액 및 제2 용액을 각각 샘플링하여 용액 상태를 측정할 뿐만 아니라 레퍼런스 흐름 전지(950)에서 샘플링된 제1 용액 및 제2 용액의 상태에 따라서 메인 흐름 전지의 충전 또는 방전을 제어할 수 있도록 한다.The reference-
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 양극 전해액 및 음극 전해액의 누설을 방지함은 물론 집전판의 일측 및 타측에서 각각 독립적으로 흐르는 음극 전해액 및 양극 전해액의 흐름 특성을 개선하여 흐름 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.As described above in detail, it is possible to prevent the leakage of the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, and to improve the flow characteristics of the negative electrode electrolyte and the positive electrode electrolyte independently flowing at one side and the other side of the current collector plate, .
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
100...인너 프레임 200...커버
300...가이드 격벽 510,520...카본 펠트
600...엔드 플레이트 700...미들 플레이트
800...제1 용액 제공 유닛 900...제2 용액 제공 유닛100 ...
300 ... guide
600 ...
800 ... First
Claims (13)
상기 제1 내지 제4 그루브들을 덮으며 상기 몸체에 결합 된 커버들;
상기 커버들 및 상기 몸체 사이에 형성되어 상기 제1 내지 제4 그루브들의 단부에 연결되며 상기 가로 프레임의 중앙으로부터 세로 프레임을 향해 형성된 가이드 격벽; 및
상기 인너 프레임에 결합된 집전판을 포함하는 kW급 흐름 전지.
First through fourth through holes formed in corners of the body, first through fourth through holes formed in a first diagonal direction of the first through fourth through holes, First and second grooves connected to the first and second through holes and extending to the center of the transverse frame and a second surface opposed to the first surface, An inner frame including third and fourth grooves connected to the third and fourth through-holes arranged in the second diagonal direction, the third and fourth grooves extending to the center of the horizontal frame;
Covers covering the first to fourth grooves and coupled to the body;
A guide partition wall formed between the covers and the body and connected to the ends of the first to fourth grooves and extending from the center of the horizontal frame toward the vertical frame; And
And a current collector coupled to the inner frame.
상기 제1면에는 상기 제3 및 제4 관통홀들 주변을 폐쇄하는 제1 폐쇄부가 형성되며, 상기 제2 면에는 상기 제1 및 제2 관통홀들 주변을 폐쇄하는 제2 폐쇄부가 형성된 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
The first surface being formed with a first closing portion for closing the periphery of the third and fourth through holes and the second surface being formed with a second closing portion for closing the periphery of the first and second through holes, Flow cell.
상기 가이드 벽은 상기 가로 프레임의 중앙부로부터 상기 세로 프레임들 중 어느 하나로 연장된 제1 가이드 벽 및 상기 가로 프레임의 중앙부로부터 상기 세로 프레임들 중 나머지 하나로 연장된 제2 가이드 벽을 포함하는 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the guide wall comprises a first guide wall extending from a central portion of the transverse frame to one of the longitudinal frames and a second guide wall extending from a central portion of the transverse frame to the other of the longitudinal frames, .
상기 제1 및 제2 가이드벽들은 상호 둔각의 각도로 형성된 kW급 흐름 전지.
The method of claim 3,
Wherein the first and second guide walls are formed at mutually obtuse angles.
상기 가로 프레임 및 상기 커버 사이에 상기 가로 프레임과 평행하게 복수개가 단속적으로 배치된 분배부들을 더 포함하는 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of distributing units intermittently disposed between the horizontal frame and the cover in parallel with the horizontal frame.
상기 집전판의 일측면에 부착되어 상기 제1 관통홀 및 상기 가이드 벽을 통해 제공된 제1 용액에 젖는 제1 카본 펠트; 및
상기 집전판의 상기 일측면과 대향하는 상기 타측면에 부착되어 상기 제3 관통홀을 통해 제공된 제2 용액에 젖는 제2 카본 펠트를 더 포함하는 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
A first carbon felt attached to one side of the current collector plate and wetted with a first solution provided through the first through hole and the guide wall; And
Further comprising: a second carbon felt attached to the other side opposite to the one side of the current collector plate and wetted with a second solution provided through the third through hole.
상기 인너 프레임은 두 개로 분할된 상태에서 접착제로 상호 부착되며, 상기 집전판은 분할된 상기 인너 프레임의 내측면에 형성된 단턱에 배치되는 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the inner frame is mutually attached with an adhesive in a state that the inner frame is divided into two, and the current collecting plate is disposed at a step formed on an inner side surface of the divided inner frame.
복수매가 적층 된 상기 인너 프레임들의 양쪽에 배치되며 각각 금속판 및 집전판을 포함하는 엔드 플레이트들을 더 포함하는 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
And a plurality of end plates disposed on both sides of the inner frames, the end plates including a metal plate and a current collecting plate.
전류량 감소를 방지하기 위해 상기 인너 프레임들의 사이에 개재되며, 금속판 및 집전판을 포함하는 한 쌍의 미들 플레이트들을 더 포함하는 kW급 흐름 전지.
9. The method of claim 8,
Further comprising a pair of middle plates interposed between the inner frames to prevent a decrease in the amount of current, the middle plate comprising a metal plate and a current collecting plate.
상기 인너 프레임의 모서리에는 정렬 바가 결합 되기 위한 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 kW급 흐름 전지.
The method according to claim 1,
And at least two guide holes are formed in the corners of the inner frame for coupling the alignment bars.
상기 제1 내지 제4 그루브들을 덮으며 상기 몸체에 결합 된 커버들;
상기 커버들 및 상기 몸체 사이에 형성되어 상기 제1 내지 제4 그루브들의 단부에 연결되며 상기 가로 프레임의 중앙으로부터 세로 프레임을 향해 형성된 가이드 격벽;
상기 인너 프레임에 결합된 집전판;
상기 인너 프레임의 상기 제1 면으로 제1 용액을 제공하는 제1 용액 제공 유닛; 및
상기 인너 프레임의 상기 제2 면으로 제2 용액을 제공하는 제2 용액 제공 유닛을 포함하는 흐름 전지 시스템.
First through fourth through holes formed in corners of the body, first through fourth through holes formed in a first diagonal direction of the first through fourth through holes, First and second grooves connected to the first and second through holes and extending to the center of the transverse frame and a second surface opposed to the first surface, An inner frame including third and fourth grooves connected to the third and fourth through-holes arranged in the second diagonal direction, the third and fourth grooves extending to the center of the horizontal frame;
Covers covering the first to fourth grooves and coupled to the body;
A guide partition wall formed between the covers and the body and connected to the ends of the first to fourth grooves and extending from the center of the horizontal frame toward the vertical frame;
A current collector coupled to the inner frame;
A first solution supply unit for supplying a first solution to the first surface of the inner frame; And
And a second solution supply unit for supplying a second solution to the second surface of the inner frame.
상기 제1 용액 제공 유닛은 상기 제1 용액의 온도를 조절하는 제1 온도 조절 유닛, 상기 제1 용액의 유량을 측정하는 제1 유량 센서 및 상기 제1 유량 센서에 의하여 센싱된 유량에 의하여 상기 제1 용액의 제공량을 변경하는 제1 펌프를 포함하고,
상기 제2 용액 제공 유닛은 상기 제2 용액의 온도를 조절하는 제2 온도 조절 유닛, 상기 제2 용액의 유량을 측정하는 제2 유량 센서 및 상기 제2 유량 센서에 의하여 센싱된 유량에 의하여 상기 제2 용액의 제공량을 변경하는 제2 펌프를 포함하는 흐름 전지 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the first solution supply unit includes a first temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the first solution, a first flow rate sensor for measuring a flow rate of the first solution, and a second flow rate sensor for measuring the flow rate of the first solution by the flow rate sensed by the first flow rate sensor. 1 < / RTI > solution,
Wherein the second solution supply unit includes a second temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the second solution, a second flow rate sensor for measuring the flow rate of the second solution, and a second flow rate sensor for measuring the flow rate of the second solution, 2 < / RTI > solution.
상기 제1 용액 및 제2 용액을 각각 샘플링 하여 용액 상태를 측정 및 제1 용액 및 제2 용액의 상태에 따라서 충방전을 제어하기 위한 레퍼런스 흐름 전지를 더 포함하는 흐름 전지 시스템. 12. The method of claim 11,
Further comprising a reference flow cell for sampling the first solution and the second solution to measure the solution state and to control the charge and discharge according to the states of the first solution and the second solution.
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