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KR20150056953A - A redox flow battery with bipolar plates which can be aligned easily - Google Patents

A redox flow battery with bipolar plates which can be aligned easily

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Publication number
KR20150056953A
KR20150056953A KR1020130139639A KR20130139639A KR20150056953A KR 20150056953 A KR20150056953 A KR 20150056953A KR 1020130139639 A KR1020130139639 A KR 1020130139639A KR 20130139639 A KR20130139639 A KR 20130139639A KR 20150056953 A KR20150056953 A KR 20150056953A
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KR
South Korea
Prior art keywords
redox flow
pair
electrolyte
membrane
concave
Prior art date
Application number
KR1020130139639A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이대길
남수현
최재헌
김기현
이동영
최일범
김민국
임준우
유영호
김부기
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
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Abstract

The present invention relates to a redox flow battery and, more specifically, to a redox flow battery having a separation plate of a structure to be self-aligned and easily sealed without an additional alignment tool or device. According to the present invention, the redox flow battery comprises a plurality of unit cells including a pair of separation plates, a pair of electrodes which are placed between the separation plates, and membranes which are arranged between the electrodes. The separation plates includes uneven portions formed in the edge of the separation plate in order to align the separation plates fitting one another. The redox flow battery according to the present invention can be easily aligned using the uneven portions formed in the edge of the separation plate without an additional means for alignment. Moreover, the present invention is capable of sealing the unit cells using the uneven portions without using an additional gasket.

Description

정렬이 용이한 분리판을 구비한 레독스 흐름 전지{A redox flow battery with bipolar plates which can be aligned easily}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a redox flow battery having bipolar plates,

본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 정렬을 위한 도구나 장치 없이, 자체적으로 정렬이 가능하며, 밀폐도 용이한 구조의 분리판을 구비한 레독스 흐름 전지에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a redox flow cell, and more particularly, to a redox flow battery having a separation plate that is self-aligning and can be easily sealed without a separate alignment tool or apparatus .

최근 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 억제하기 위한 방법으로 태양광에너지나 풍력에너지 같은 재생에너지가 각광을 받고 있으며 이들의 실용화를 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 재생에너지는 입지환경이나 자연조건에 의해 크게 영향을 받는다. 더욱이, 재생에너지는 출력 변동이 심하기 때문에 에너지를 연속적으로 고르게 공급할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 재생에너지를 가정용이나 상업용으로 사용하기 위해서는 출력이 높을 때 에너지를 저장하고 출력이 낮을 때 저장된 에너지를 사용할 수 있는 시스템을 도입하여 사용하고 있다. Recently, renewable energy such as solar energy or wind energy is attracting attention as a method for suppressing greenhouse gas emission, which is a major cause of global warming. However, renewable energy is heavily influenced by location conditions and natural conditions. Moreover, since the output fluctuation is significant, the energy can not be continuously supplied uniformly. Therefore, in order to use renewable energy for home or commercial use, a system is used in which energy is stored when the output is high and energy stored when the output is low.

이러한 에너지 저장 시스템으로는 대용량 이차전지가 사용되는데, 일례로, 대규모 태양광발전 및 풍력발전 단지에는 대용량 이차전지 저장시스템이 도입되어 있다. 상기 대용량의 전력저장을 위한 이차전지로는 납축전지, NaS 전지 그리고 레독스 흐름 전지 (RFB, redox flow battery) 등이 있다. 상기 납축전지는 다른 전지에 비해 상업적으로 널리 사용되고 있으나 낮은 효율 및 주기적인 교체로 인한 유지보수 비용과 전지 교체시 발생하는 산업폐기물의 처리문제 등의 단점이 있다. NaS 전지의 경우 에너지 효율이 높은 것이 장점이나 300℃이상의 고온에서 작동하는 단점이 있다. 레독스 흐름 전지는 유지 보수 비용이 적고 상온에서 작동가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 2차 전지로 많은 연구가 진행되고 있다. As such an energy storage system, a large-capacity secondary battery is used. For example, a large-capacity secondary battery storage system is introduced into a large-scale solar power generation and wind power generation complex. The secondary battery for storing a large amount of electric power includes a lead storage battery, a NaS battery, and a redox flow battery (RFB). Although the lead-acid battery is widely used in comparison with other batteries, it has disadvantages such as low efficiency and maintenance cost due to periodical replacement and disposal of industrial waste generated when the battery is replaced. The NaS battery has a disadvantage in that it operates at a high temperature of 300 ° C or higher, although it has an advantage of high energy efficiency. Redox flow cells have a low maintenance cost and can be operated at room temperature. Since the capacity and output can be designed independently of each other, a lot of research has been conducted with a large capacity secondary battery.

레독스 흐름 전지는 멤브레인의 양측에 양극 전해질(Electrolyte)과 음극 전해질이 순환하면서 이온 교환이 이루어지고 이 과정에서 전자의 이동이 발생하여 충방전이 이루어진다. 이와 같은 레독스 흐름 전지는 기존 이차전지에 비해 수명이 길고 kW~MW급 중대형 시스템으로 제작할 수 있기 때문에 에너지 저장 시스템(Energy storage system, ESS)에 가장 적합한 것으로 알려져 있다.  In the redox flow cell, a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte are circulated on both sides of the membrane, and ion exchange is performed. In this process, electrons move and charge and discharge are performed. Such a redox flow battery is known to be most suitable for an energy storage system (ESS) because it can be manufactured as a medium to large-sized system of a kW to MW class as compared with a conventional secondary battery.

따라서, 최근 레독스 흐름 전지에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 10-2011-0119775호에는 양극 전극과, 음극 전극과, 이들 양 전극 사이에 개재되는 격막을 구비하는 전지 셀에 양극 전해액 및 음극 전해액을 공급하여 충방전을 행하는 레독스 흐름 전지에 있어서, 상기 양극 전해액은 망간 이온을 함유하고, 상기 음극 전해액은 티탄 이온, 바나듐 이온, 크롬 이온, 아연 이온 및 주석 이온 중에서 선택되는 1종 이상의 금속 이온을 함유하며, MnO2의 석출을 억제하는 석출 억제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 특허 제1176126호에는 바이폴라 플레이트와, 양전극과 음전극으로 구분되는 전극과, 멤브레인으로 구성된 전지셀이 다수 직렬적층하고, 적층된 다수의 바이폴라 플레이트에는 음극전해액과 양극전해액을 교차 공급시키는 레독스 흐름 전지 구조에 있어서, 상기 바이폴라 플레이트는 하부와 상부에 전해액 유입구와 전해액 배출구가 형성되고, 상기 전해액유입구와 전해액배출구 사이에는 전해액이 이동되도록 유로가 형성되고, 상기 전해액유입구와 전해액배출구의 수직선상으로 대칭되는 좌우 부분에는 다른 극을 갖는 전해액이 통과되는 유로통공이 형성되도록 하되, 상기 유로통공에는 통과되는 전해액과 바이폴라 플레이트의 접촉이 차단되도록 절연재질의 쇼트방지관이 삽설되며, 상기 쇼트방지관은 바이폴라 플레이트 외면으로 일부 돌출되도록 하여 적층시 바이플로 플레이트의 양측에 설치되는 전극에 압밀되어 바이폴라플레이트와 전극 사이로 전해액이 유출되는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 구조가 개시되어 있다.Therefore, recent studies on redox flow cell have been made. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0119775 discloses a lithium secondary battery in which a positive electrode electrolyte, a negative electrode, and a diaphragm interposed between the positive and negative electrodes are supplied to a battery cell, Wherein the anode electrolyte contains manganese ions and the cathode electrolyte contains at least one metal ion selected from titanium ion, vanadium ion, chromium ion, zinc ion and tin ion, and precipitation of MnO 2 And a precipitation inhibiting means for suppressing precipitation of the redox flow cell. In Korean Patent No. 1176126, a plurality of bipolar plates, an electrode divided into positive and negative electrodes, and a membrane are stacked in series, and a plurality of stacked bipolar plates are provided with redox The flow cell structure is characterized in that the bipolar plate has an electrolyte inlet and an electrolyte outlet formed at a lower portion and an upper portion of the bipolar plate, and a flow path is formed between the electrolyte inlet and the electrolyte outlet so as to move the electrolyte, and the electrolyte inlet and the electrolyte outlet A short-circuiting pipe made of an insulating material is inserted in the flow-through hole to prevent contact between the electrolytic solution passing through the through-hole and the bipolar plate, and the short- Outside the bipolar plate When the laminate to ensure that the projecting part is compacted electrodes that are provided on both sides of the flow plate by redox flow cell structure, characterized in that to prevent electrolyte leakage between the bipolar plate and the electrode is disclosed.

도 1은 종래의 레독스 흐름 전지의 구조를 설명하기 위한 개략 구조도이고, 도 2는 종래의 레독스 흐름 전지의 단위셀의 구조를 도식적으로 나타낸 단면도이다. 도 1과 2에 도시된 바와 같이, 레독스 흐름 전지는 연료전지와 유사하게 멤브레인(10), 전극(11, 12) 및 분리판(Bipolar plate, 20)이 직렬(Series)로 배치되어 스택(Stack)을 구성함으로써, 전기 에너지의 충방전이 가능한 이차전지(Secondary battery)의 기능을 가진다. FIG. 1 is a schematic structural view for explaining the structure of a conventional redox flow cell, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a unit cell of a conventional redox flow cell. As shown in FIGS. 1 and 2, a redox flow cell has a structure in which a membrane 10, electrodes 11 and 12, and a bipolar plate 20 are arranged in series, (Secondary battery) capable of charging and discharging electric energy.

대한민국 공개특허 10-2011-0119775호Korean Patent Publication No. 10-2011-0119775 대한민국 특허 제1176126호Korean Patent No. 1176126 대한민국 특허 제1149351호Korean Patent No. 1149351

기존의 레독스 흐름 전지는 분리판과 강성이 낮은 탄소 섬유 펠트(Felt), 직물(Fabric) 또는 매트(Mat)로 구성된 전극에 압축력을 가하여 조립한다. Conventional redox flow cells are assembled by applying compressive force to a separator and a rigid carbon fiber felt, fabric or mat.

이때, 밀폐성을 확보하기 위해서 프레임(Frame)과 분리판 사이에 개스킷을 배치하고 압력을 가하는 방법과, 프레임과 분리판 사이에 접합구조를 구성하여 밀폐성을 확보하는 방법이 고안되었다. 프레임은 레독스 흐름 전지 내에 전해질을 공급하고 배출하는 유로의 역할을 하게 되며, 기계가공을 통해서 생산된다. 프레임을 이용한 유로의 설계는 유로의 모양을 비교적 자유롭게 설계할 수 있다는 장점이 있으나, 프레임의 두께가 얇고, 면적이 넓기 때문에 가공 단가가 상당히 높다는 문제가 있다. 대량 생산 시에 플라스틱 사출 성형 방법을 사용하여 제조하는 것이 가능하나, 대용량의 ESS의 경우에 큰 프레임 구조 때문에 고가의 금형 및 대용량의 사출 성형기가 필요하다. In this case, a method of arranging a gasket between the frame and the separating plate and applying pressure, and a method of securing the hermeticity by constructing a bonding structure between the frame and the separating plate have been devised. The frame serves as a flow path for supplying and discharging the electrolyte in the redox flow cell, and is produced through machining. The design of the flow path using the frame has the advantage that the shape of the flow path can be designed relatively freely. However, since the thickness of the frame is thin and the area is wide, there is a problem that the processing cost is considerably high. Although it is possible to manufacture by using the plastic injection molding method in mass production, in the case of a large capacity ESS, an expensive mold and an injection molding machine of a large capacity are required because of a large frame structure.

기존의 구조에서 프레임과 분리판 사이에 개스킷을 사용하여 밀폐성을 확보하고자 하는 경우 조립 시간이 상당히 오래 걸리고, 부품의 정렬이 어려우며, 재 조립 및 추후의 수리 및 보완이 어려운 단점이 있다. In the conventional structure, when the gasket is used between the frame and the separator to secure airtightness, the assembling time is considerably long, the alignment of the components is difficult, and it is difficult to reassemble and repair or supplement it later.

또한, 아크릴 (Acrylic), 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리염화비닐 (Polyvinyl chloride, PVC) 등과 같은 플라스틱 재료를 프레임으로 사용할 경우, 산 환경에서 오랜 기간 노출될 경우에 전해액이 누설될 가능성도 있다.Also, when a plastic material such as acrylic, polypropylene, PP, polycarbonate (PC), or polyvinyl chloride (PVC) is used as a frame, There is a possibility that the electrolytic solution is leaked to the electrode.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 프레임이 없거나 프레임을 최소화할 수 있는 셀 구조를 갖는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 조립 시에 별도의 정렬 가이드 없이, 분리판을 정렬할 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a redox flow cell having a cell structure in which no frame or frame can be minimized. It is another object of the present invention to provide a redox flow cell capable of aligning a separation plate without a separate alignment guide at the time of assembly.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 한 쌍의 분리판, 한 쌍의 분리판 사이에 배치되는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이에 배치되는 멤브레인을 포함하는 복수의 단위 셀을 포함하는 레독스 흐름 전지로서, 상기 분리판들은, 상기 분리판을 서로 끼워 맞춰 정렬할 수 있도록, 상기 분리판의 가장자리에 형성된 요철부를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a redox flow cell comprising a pair of separation plates, a pair of electrodes disposed between the pair of separation plates, and a plurality of membranes disposed between the pair of electrodes Wherein the separator plates are provided with recesses and protrusions formed at edges of the separator plate so that the separator plates can be aligned with each other.

상술한 레독스 흐름 전지는 상기 요철부 사이에 배치되는 프레임을 더 포함할 수 있다. The redox flow battery may further include a frame disposed between the concavo-convex portions.

상기 요철부는 한쪽 방향으로 돌출되며, 돌출된 방향으로 진행할수록 서로 가까워지도록 경사진 한 쌍의 경사면을 구비하며, 이웃하는 요철부들은 상기 경사면들이 서로 접하도록 포개지는 것이 바람직하다.Preferably, the concave-convex part has a pair of inclined surfaces which are projected in one direction and are inclined so as to approach each other in a protruding direction, and neighboring concave-convex parts are overlapped such that the inclined surfaces are in contact with each other.

상술한 레독스 흐름 전지에 있어서, 전해질을 공급하는 유로와 수거하는 유로는 상기 요철부에 설치될 수 있다. In the redox flow cell described above, a flow path for supplying the electrolyte and a flow path for collecting the electrolyte may be provided in the uneven portion.

또한, 상술한 레독스 흐름 전지는 상기 요철부의 내측에 형성된 내측 요철부를 더 포함할 수 있으며, 전해질을 공급하는 유로와 수거하는 유로는 상기 내측 요철부에 설치될 수 있다.The redox flow cell may further include an inner convex / concave portion formed on the inner side of the concave / convex portion, and a flow path for supplying the electrolyte and a flow path for collecting the electrolyte may be provided on the inner convex / concave portion.

또한, 상기 멤브레인은 인접하는 상기 분리판들과 서로 끼워 맞춰 정렬할 수 있도록, 상기 분리판의 요철부에 대응하는 멤브레인 요철부를 구비할 수 있다. In addition, the membrane may include a membrane concavo-convex portion corresponding to the concavo-convex portion of the separation plate so that the membrane can be aligned with the adjacent separation plates.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는 별도의 정렬을 위한 수단 없이, 분리판의 가장자리에 형성된 요철부를 이용하여 용이하게 정렬할 수 있다. 또한, 별도의 개스킷을 사용하지 않고, 요철부를 이용하여 단위 셀을 밀봉할 수 있다. The redox flow cell according to the present invention can be easily aligned by using the uneven portion formed on the edge of the separator plate without any means for alignment. Further, the unit cell can be sealed by using the concave-convex portion without using a separate gasket.

도 1은 종래의 레독스 흐름 전지의 구조를 설명하기 위한 개략 구조도이다.
도 2는 종래의 레독스 흐름 전지의 단위셀의 구조를 도식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지의 일실시예의 단위 셀들의 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 단위 셀들의 각 부품이 분리된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5와 6은 단위 셀들의 다른 실시예들을 나타낸 개략도이다.
1 is a schematic structural view illustrating a structure of a conventional redox flow cell.
2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a unit cell of a conventional redox flow cell.
3 is a schematic view of unit cells of an embodiment of a redox flow cell according to the present invention.
4 is a schematic view showing a state in which the respective components of the unit cells shown in FIG. 3 are separated.
Figures 5 and 6 are schematic diagrams showing other embodiments of unit cells.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 3은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지의 일실시예의 단위 셀들의 개략도이다. 도 4는 도 3에 도시된 단위 셀들의 각 부품이 분리된 상태를 나타낸 개략도이다. 도 3과 4를 참고하면, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지의 단위 셀은 멤브레인(10), 한 쌍의 전극(11, 12), 및 한 쌍의 분리판(30)을 포함한다. 레독스 흐름 전지는 복수의 단위 셀과 단위 셀 스택의 양단에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트를 포함한다(도 1 참조).3 is a schematic view of unit cells of an embodiment of a redox flow cell according to the present invention. 4 is a schematic view showing a state in which the respective components of the unit cells shown in FIG. 3 are separated. Referring to FIGS. 3 and 4, the unit cell of the redox flow cell according to the present invention includes a membrane 10, a pair of electrodes 11 and 12, and a pair of separation plates 30. The redox flow cell includes a plurality of unit cells and a pair of end plates disposed at both ends of the unit cell stack (see FIG. 1).

한 쌍의 전극(11, 12)은 탄소 섬유(carbon fiber), 탄소 펠트(carbon felt), 흑연 섬유(graphite fiber), 흑연 펠트(graphite felt) 등 주로 카본계 물질로 구성될 수 있다. 이들 전극들의 전기화학적 활성도를 향상시키고 에너지 효율 및 내구성을 증가시키기 위해, 그 표면을 열처리(thermal treatment), 화염처리, 플라스마 처리, 감마레이 처리, 산처리(acidic treatment)할 수 있다.The pair of electrodes 11 and 12 may be composed mainly of a carbon material such as carbon fiber, carbon felt, graphite fiber, and graphite felt. In order to improve the electrochemical activity of these electrodes and increase energy efficiency and durability, the surface of the electrode can be subjected to thermal treatment, flame treatment, plasma treatment, gamma ray treatment, or acidic treatment.

분리판(30)은 단위 셀들을 분리하고, 전지에서 생성된 전류가 흐르는 통로가 된다. 분리판(30)은 금속 또는 전도성 고분자 물질로 제조할 수 있다.The separator 30 separates the unit cells and becomes a passage through which current generated in the battery flows. The separator plate 30 may be made of a metal or a conductive polymer material.

분리판(30)들의 가장자리에는 인접하는 분리판(30)들을 용이하게 정렬하기 위한 기준이 되는 요철부(35)가 형성되어 있다. 요철부(35)는 별도의 체결수단 없이 서로 끼워서 맞춰질 수 있는 구조로서, 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 그 단면이 일면이 개방된 사다리꼴 형태인 것이 바람직하다. At the edges of the separating plates 30, there are formed concave and convex portions 35 serving as a reference for easily aligning the adjacent separating plates 30. As shown in FIGS. 3 and 4, it is preferable that the concave-convex portion 35 has a trapezoidal shape in which one end face thereof is opened, as shown in FIGS.

또한, 요철부(35)에는 전해질 공급 및 배출을 위한 유로가 설치될 수 있다. 전해질 저장부(50, 60, 도 1 참조)에 저장된 전해질은 유로를 통해서 전지 스택으로 공급되며, 유로에는 각각의 단위 셀의 분리판(30)과 멤브레인(10) 사이의 공간들과 연통된 복수의 관통구멍이 형성되어 있어 단위 셀들에 전해액이 공급된다. The protrusions and depressions 35 may be provided with a flow path for supplying and discharging the electrolyte. The electrolyte stored in the electrolyte storage portions 50 and 60 (see FIG. 1) is supplied to the cell stack through a flow path, and a plurality of And an electrolyte solution is supplied to the unit cells.

레독스 흐름 전지의 양극(11)에서 수소의 산화반응에 의해서 발생한 수소 양이온은 멤브레인(10)을 통과하여 음극(12)으로 이동한다. 본 실시예에 있어서, 멤브레인(10)의 가장자리에는 인접하는 분리판(30)과 서로 끼워 맞춰 정렬할 수 있도록, 분리판(30)의 요철부(35)에 대응하는 멤브레인 요철부(15)이 형성된다. The hydrogen cations generated by the oxidation reaction of hydrogen in the anode 11 of the redox flow cell migrate to the cathode 12 through the membrane 10. The membrane irregularities 15 corresponding to the irregularities 35 of the separation plate 30 are formed at the edges of the membrane 10 so as to be aligned with the adjacent separation plates 30 .

인접한 분리판(30)들의 요철부(35)들과 멤브레인 요철부(15)들은 경사면들이 서로 접하도록 포개진 상태로 엔드 플레이트에 의해서 전지 스택에 압력이 가해지면, 요철부(35)들과 멤브레인 요철부(15)들이 서로 밀착되어, 분리판(30)들과 멤브레인(10) 사이의 공간이 밀봉된다. 따라서 요철부(35)들과 멤브레인 요철부(15)들이 분리판(30)들과 멤브레인(10)의 정렬뿐 아니라 단위 셀을 밀봉하는 개스킷의 역할도 하게 된다.The uneven portions 35 and the membrane irregularities 15 of the adjacent separating plates 30 are overlapped with the inclined surfaces so that when the pressure is applied to the cell stack by the end plates, The concave and convex portions 15 are brought into close contact with each other, and the space between the separating plates 30 and the membrane 10 is sealed. Therefore, the concave-convex portions 35 and the membrane concave-convex portions 15 serve not only to align the separation plates 30 and the membrane 10, but also to serve as a gasket for sealing the unit cells.

도 5와 6은 단위 셀들의 다른 실시예들을 나타낸 개략도이다.Figures 5 and 6 are schematic diagrams showing other embodiments of unit cells.

도 5에 도시된 바와 같이, 필요한 경우에는 요철부(35)들의 사이의 공간에 프레임(40)을 배치할 수도 있다. 이 경우 프레임(40)은 유로 형성만을 위해서 최소화될 수 있다.As shown in FIG. 5, if necessary, the frame 40 may be disposed in a space between the concave-convex portions 35. In this case, the frame 40 can be minimized only for flow passage formation.

도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 분리판(30)에 복수의 요철부를 형성할 수도 있다. 이때, 바깥쪽 요철부(35)는 밀폐력 확보 및 자체 정렬 기능을 제공하도록 하고, 안쪽 요철부(38)는 전해질 공급 및 배출을 위한 유로 설치에 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 멤브레인(10)에 요철부가 형성되어 있지 않으며, 인접하는 분리판(30)의 요철부(35)들이 서로 밀착되면서 단위 셀이 밀봉된다. As shown in FIG. 6, a plurality of concavities and convexities may be formed on one separator plate 30. At this time, the outer concave / convex portion 35 provides a sealing force and a self-aligning function, and the inner convex / concave portion 38 can be used for installing a flow path for supplying and discharging the electrolyte. In this embodiment, the concave and convex portions are not formed on the membrane 10, and the unit cells are sealed while the concave and convex portions 35 of the adjacent separating plate 30 are in close contact with each other.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

예를 들어, 요철부의 단면은 일면이 개방된 사각형이나 반원형 등 일 수도 있다.For example, the cross-section of the concavo-convex portion may be a quadrilateral or semicircular opening with one side open.

10: 멤브레인 11, 12: 전극
30: 분리판 35: 요철부
40: 프레임
10: membrane 11, 12: electrode
30: separation plate 35: concave /
40: frame

Claims (7)

한 쌍의 분리판, 한 쌍의 분리판 사이에 배치되는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이에 배치되는 멤브레인을 포함하는 복수의 단위 셀을 포함하는 레독스 흐름 전지에 있어서,
상기 분리판들은, 상기 분리판을 서로 끼워 맞춰 정렬할 수 있도록, 상기 분리판의 가장자리에 형성된 요철부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
A redox flow cell comprising a plurality of unit cells including a pair of separators, a pair of electrodes disposed between the pair of separators, and a membrane disposed between the pair of electrodes,
Wherein the separating plates are provided with recesses and protrusions formed on edges of the separating plates so that the separating plates can be aligned with each other.
제1항에 있어서,
상기 요철부 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
And a frame disposed between the concave and convex portions.
제1항에 있어서,
상기 분리판은 상기 요철부의 내측에 형성된 내측 요철부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the separation plate further comprises an inner convex / concave portion formed inside the convexo-concave portion.
제1항에 있어서,
상기 요철부는 한쪽 방향으로 돌출되며, 돌출된 방향으로 진행할수록 서로 가까워지도록 경사진 한 쌍의 경사면을 구비하며, 이웃하는 요철부들은 상기 경사면들이 서로 접하도록 포개지는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the convexo-concave portion is protruded in one direction and has a pair of inclined surfaces that are inclined so as to approach each other in a protruding direction, and adjacent convexo-concave portions are overlapped such that the inclined surfaces are in contact with each other.
제1항에 있어서,
전해질을 공급하는 유로와 수거하는 유로는 상기 요철부에 설치되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the flow path for supplying the electrolyte and the flow path for collecting are provided in the uneven portion.
제3항에 있어서,
전해질을 공급하는 유로와 수거하는 유로는 상기 내측 요철부에 설치되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
The method of claim 3,
Wherein a flow path for supplying the electrolyte and a flow path for collecting the electrolyte are provided in the inner convexo-concave portion.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인은 인접하는 상기 분리판들과 서로 끼워 맞춰 정렬할 수 있도록, 상기 분리판의 요철부에 대응하는 멤브레인 요철부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.

The method according to claim 1,
Wherein the membrane has a membrane irregular portion corresponding to the concavo-convex portion of the separation plate so that the membrane can be fitted and aligned with the adjacent separation plates.

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KR20180033812A (en) * 2016-09-26 2018-04-04 주식회사 엘지화학 Flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack
KR20180035587A (en) * 2016-09-29 2018-04-06 롯데케미칼 주식회사 Vibration welding device
CN114068981A (en) * 2021-11-11 2022-02-18 犀望新能源科技(昆山)有限公司 Zinc-bromine flow battery pole plate

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