[发明专利]包括通道型液流电极单元结构的电化学电池

说明书

本发明涉及一种具有通道型液流电极单元的电化学电池。根据本发明的通道型液流电极结构具有至少两个通道型液流电极单元，将电极容量扩展为适合于用于发电、储能和脱盐等的大型设备的同时，通过减少部件数量能够显著地降低制造成本和安装空间。此外，通道型流电极结构不仅可以应用于电容式液流电极装置和/或氧化还原液流电池装置，还可以应用于用于使离子或质子移动的同时发电、储能和脱盐的所有装置。

技术领域

本发明涉及一种包括通道型液流电极单元结构的电化学电池。

背景技术

近年来，为了解决大气环境污染和全球变暖问题，许多国家为开发清洁能源替代品做出了巨大努力。特别是，最近的海洋盐度梯度发电受到了很多关注。

同时，能够存储由各种替代能源产生的电能的大容量电力存储技术的发展已成为未来绿色产业的基础的关键点。大多数这些未来的电力存储技术都基于离子吸收(充电)和解吸(放电)原理，例如锂离子电池或超级电容器，因此世界各国正在进行广泛的研究和开发工作，以通过改进材料和部件的充电和放电特性来实现高效的致密化和容量扩展。

另一方面，这些原理最近已用于包括净化水或废水的处理的水处理应用以及海水淡化等，从而以与现有蒸发或反渗透(RO)方法相比大幅减少的能量成本对水进行处理；也就是说，电容去离子(CDI：capacitive deionization)工艺正在被开发。

对于使用与上述相同原理的电力存储和水处理系统，最重要的问题是设备的高成本和容量扩展的效率降低。换句话说，由于放大用的电极的表面积增加，电极的电场分布不规则，涂布在集电器上的薄膜电极中的活性材料的量受到限定，在涂布过程中通过粘合剂结合的活性材料与电解质之间的接触面积减少，充放电效率降低等，所以单元电池的数量必须堆叠，从而导致设备成本高，特别是电容去离子(CDI)工艺遇到由于堆液流中的水(电解质)压力的损失而导致的工作成本增加的问题。

为了解决上述问题，本申请人已经开发了一种电容式液流电极装置(韩国专利No.10-1233295)，并将其用于开发(韩国专利No.10-1318331)、储能(韩国专利No.10-1210525)和水处理(韩国专利No.10-1221562)。

尽管通过上述发明中提出的液流电极可以向单元电池提供具有无限电极容量的电极，但是需要诸如使用液流电极的包括氧化还原液流电池的装置等的现有技术来增加电极面积或者被堆叠以提供大容量。然而，在现有技术中，包括正电极集电器和负电极集电器的构成单元元件被无限堆叠。

其结果，单元电池的堆叠不仅导致体积大幅增加，而且还具有由于各种液流通道而导致部件数量增加的问题，从而增加了设备的制造成本。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种液流电极结构，其中，液流电极单元由通过液体可透过壁或离子可交换膜限定的通道构成，并且多通道型液流电极单元以高密度的方式(例如格形状)布置，同时其形成作为供应电解质的支架的基本框架，从而在应用于发电、能量存储、脱盐等的大型电力设备时降低制造成本和安装空间的同时获得大容量。

技术方案

本发明的第一方面提供一种通道型液流电极单元，包括：通道型液体可透过壁，所述通道型液体可透过壁将电极单元的结构限定为支架；以及离子可交换集电器，所述离子可交换集电器使正离子或负离子通过并且具有导电性，所述离子可交换集电器置于所述液体可透过壁的内表面上；以及电极流动通道，所述电极流动通道通过离子可交换集电器与液体可透过壁分隔开，沿所述电极流动通道的内部流动从通道入口引入并排出到通道出口的含电极活性材料的流体。