출처(영문):

http://en.wikipedia.org/wiki/Flow_battery

흐름 전지의 개념도

흐름전지(flow battery)란 재충전이 가능한 연료전지이다.

흐름전지 내부에는 여러 종류의 전기활성물질을 포함하고 있는 전해질이 있는데,

해당 전해질이 전기화학반응기를 통해 흐르면서 화학적 에너지가 전기 에너지로 변환된다.

(여기서 '전기활성물질'이란 전해질에 포함되어 있어 전극반응에 참여하거나 전극에 흡수될 수 있는 물질을 말한다)

추가 전해질은 외부(일반적으로 저장탱크)에 저장하며, 일반적으로 펌프를 통하여 전기화학반응기에 주입하지만,

중력을 이용하여 전해질을 공급하는 시스템도 존재한다.

흐름전지는 전해질을 교체함으로써 빠르게 재충전할 수 있으며(마치 내연기관의 작동을 위해 휘발유를 탱크에 채우는 것과 같다)

수거된 기존의 전해질은 재충전한 다음 재활용할 수 있다.

다시 말해서 흐름전지는 연료전지와 크게 다를 바가 없다.

단지 전해질이 전기화학반응기 내부에 저장되는 것이 아니라 그 바깥에 저장된다는 점,

그리고 전기를 생성하기 위해서 전해질을 전기화학반응기 내부에 주입한다는 점만이 다를 뿐이다.

생성될 수 있는 전기의 총량은 저장탱크의 크기에 비례한다.

흐름전지의 종류와 성능

전해질 최대 전압(V) 평균전극전력밀도(W/m^2) 평균전해질에너지밀도(Wh/kg)

브로민-수소 7,950

철-주석 0.62 <200

철-티타늄 0.43 <200

철-크롬 1.07 <200

바나듐-브롬화바나듐 1.40 ~800 25

바나듐-황산바나듐 50

나트륨-다황화브로민 1.54 ~800

아연-브로민 1.85       ~1,000 75

납-메탄술폰산 1.82       ~1,000

아연-메탄술폰화세륨 2.43      <1,200~2,500

흐름전지는 그 구조를 자유롭게 변형시킬 수 있으며, 긴 작동수명, 빠른 반응시간,  전지 내 '균등한' 충전,

그리고 유해물질을 배출하지 않는다는 장점을 가진다.

몇몇 흐름전지는 위에서 말한 것 외에도 충전상태 측정이 간단하다는 점, 낮은 유지보수 비용 

및 초과충전/초과방전에 저항력을 가진다.

그러나 흐름 전지의 작동에는 펌프, 센서, 제어유닛 및 보조저장탱크가 필요하기 대문에 일반 전지들보다 매우 복잡한 구조를 가진다.

또한, 비록 에너지 밀도가 흐름 전지의 종류에 따라 큰 차이를 보이나 일반적으로 리튬-이온전지 같은 휴대용 전지보다

낮은 에너지 밀도를 가진다. 

현재 흐름 전지는 대용량 전기설비(1 kWh - 10 MWh)에 응용될 것으로 예상되고 있다. 

여기에는 발전소에서 생산되는 전기에너지를 저장하여 피크 시간대에 방출, 재생에너지원에서 생산되는 전기에너지의 저장,

주요 에너지설비가 고장났을 경우 보조에너지원으로 사용, 전력변환(충전되는 전지와 방전되는 전지의 수를 다르게 하여 

AC/DC, AC/AC 또는 DC/AC로의 전력변환이 가능하다), 전기자동차, 독립전력시스템이 포함된다.