바나듐 산화환원 흐름전지에 적용하기 위한 상용 음이온 교환막 특성평가

Abstract

신재생에너지는 간헐성의 문제가 존재하기 때문에 에너지저장시스템의 도입이 필요하며, 그 일환으로 바나듐 산화환원 흐름전지(all-vanadium redox flow battery, VRFB)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 VRFB에적용 가능한 탄화수소계 상용 음이온 교환막과 Nafion 212의 성능을 비교 분석하였다. 음이온 교환막은 Sustainion X37-50 grade T, PiperION®, FAA-3-50을 이용하였고, 주사전자현미경과 에너지 분산 X선 분광법, 열중량분석기, universal testing machine, 팽윤도, 수분함수율, 이온교환용량, 이온전도도 측정을 통해 기본적인 막 특성평가를 진행하였다. 이를 통해 산화환원 흐름전지 셀 성능평가를 통해 각 전류 밀도에서 상용막이 나타내는 쿨롱 효율, 전압 효율, 에너지효율을 확인 후, 장기 효율 변화를 확인하기 위해 75 mA/cm2에서 효율을 확인하였다. 본 연구에서 PiperION®은 최대97%의 쿨롱 효율을 나타내며 장기적인 관점에서 PiperION®의 우수성 및 적용 가능성이 확인되었으며, 용량을 유지할수 있는 능력인 자가방전 성능평가에서 PiperION®이 가장 오랜 시간(177 h)을 기록하는 것을 확인하였다.