혼합한 첨가제를 이용한 바나듐레독스 흐름전지용 열적안전성 전해액제조 (Preparation of Electrolyte for Vanadium Redox Flow Battery with Thermal Stability Using Mixing Additives)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 1호 / 191 ~ 197페이지
· 저자명 : 김용철, 강형선, 강웅일

초록

바나듐 레독스 흐름전지용 전해액의 열적안정성을 향상시켜 바나듐 이온의 고온에서 석출이 일어나는 것을 방지하기 위해 전해액에 SPD(Sodium Pyrophosphate Dibasic) 및 SPD/FA(Formic Acid) 혼합한 첨가제를 사용하였다.
최적 농도를 찾기 위해 CV(Cyclic Voltammetry)분석으로 가장 높은 전류 피크를 얻은 0.05M FA 와 0.05M SPD 농도를 선택하였다. EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 통한 전기화학적 실험을 행하여 물질전달 및전하이동을 분석하였다. 또한 제조한 전해액의 충방전 실험을 진행하여 전류효율, 에너지효율, 전압효율 등을 평가하였다. 고온안정성 분석결과는 SPD/FA 혼합첨가제를 넣어 만든 V5+ 전해질이 60℃에서 28일 이상이 지나도 침전물 형성이 보이지 않았다. 단위셀 시험을 통해서 첨가제를 혼합 한 것과 하지 않은 것을 비교 했을 때 V5+, V5+/SPD 및V5+/SPD/FA 전해질에 따라서 EE(Energy Efficiency)이 70.1%, 81.0% 및 81.9% 순으로 나타내었다. SPD/FA 혼합첨가제로 제조한 전해질은 전극과 전해질의 계면에서 확산속도가 증가함에 따라 전극표면에서 발생하는 편극저항이 감소하여 전압손실을 줄임으로서 EE효율이 증가함을 알 수 있었다.

영어초록

In vanadium redox flow batteries, SPD/FA as mixing additives is used to improve the thermal stability of the electrolyte solution and prevent the precipitation of vanadium ions at high temperatures.
The highest current peak determined by CV was obtained at the optimal concentrations of 0.05M FA and 0.05M SPD. The mass transfer and charge transfer obtained through electrochemical experiments were analyzed by EIS. The prepared electrolytes were also evaluated for CE(Current Efficiency), EE(Energy Efficiency), and VE(Voltage Efficiency) by performing charging/discharging experiments. Results of high temperature stability analysis revealed that the V5+ electrolyte made using SPD/FA mixing additives showed no precipitation at 60℃ after 28days or more. A comparison of the electrolytes with and without additives revealed EE values of 70.1%, 81.0%, and 81.9% in V5+, V5+/SPD, and V5+/SPD/FA, respectively.
As the diffusion rate increased at the interface between the electrode and the electrolyte, the polarization resistance generated on the electrode surface decreased, and the voltage loss was reduced.
Our results indicate that the electrolyte prepared with SPD/FA mixing additives shows increased energy efficiency.

참고자료

· 없음