본 연구에서는 레독스 흐름 전지(VRFB)용 고분자 전해질 막으로서 많이 사용되는 양이온 교환막인 Nafion막 외에, 음이온 교환막 또는 이온교환성능이 없는 다공성 세퍼레이터를 이용하여 VRFB 적용 시의 가능성을 확인하였다. 상기 고분자 전해질 막 및 세퍼레이터의 기본 성능을 판단하고자 함수율, 치수변화, 이온 전도도, 투과도 및 선택도를 측정하였으며, 각 고분자 전해질 막에서의 ...
본 연구에서는 레독스 흐름 전지(VRFB)용 고분자 전해질 막으로서 많이 사용되는 양이온 교환막인 Nafion막 외에, 음이온 교환막 또는 이온교환성능이 없는 다공성 세퍼레이터를 이용하여 VRFB 적용 시의 가능성을 확인하였다. 상기 고분자 전해질 막 및 세퍼레이터의 기본 성능을 판단하고자 함수율, 치수변화, 이온 전도도, 투과도 및 선택도를 측정하였으며, 각 고분자 전해질 막에서의 바나듐 이온의 투과 경향을 살펴보기 위해 바나듐의 이동수를 계산하였다. 실제 셀에서의 성능을 평가하기 위해 용량감소에 영향을 미치는 인자인 전류밀도, 유속의 변화에 따른 VRFB 단위 셀의 용량 감소를 측정하였다. 양/음이온 교환 막 및 세퍼레이터의 이온 전도도 분석결과, 세퍼레이터는 이온전도도가 관찰되지 않았으나, 음이온 교환 막에서는 이온의 전도도가 관찰되었다. 바나듐 투과도 실험결과, 다공성 세퍼레이터에서 가장 높은 투과가 관찰되었으며, 음이온 교환막에서 가장 낮은 투과가 관찰되었다. 이를 통해, 선택도를 계산한 결과 음이온 교환막 > 양이온 교환막 > 다공성 세퍼레이터 순으로 선택도가 높았다. 이온교환막 내에서의 바나듐 이온의 이동도를 통해 이온교환막에 따라 바나듐 이온의 투과경향이 다름을 확인하였다. VRFB 단위 셀 실험을 통해 전류밀도, 유속 변화에 지배를 받는 막의 종류가 다름을 확인하였다.
본 연구에서는 레독스 흐름 전지(VRFB)용 고분자 전해질 막으로서 많이 사용되는 양이온 교환막인 Nafion막 외에, 음이온 교환막 또는 이온교환성능이 없는 다공성 세퍼레이터를 이용하여 VRFB 적용 시의 가능성을 확인하였다. 상기 고분자 전해질 막 및 세퍼레이터의 기본 성능을 판단하고자 함수율, 치수변화, 이온 전도도, 투과도 및 선택도를 측정하였으며, 각 고분자 전해질 막에서의 바나듐 이온의 투과 경향을 살펴보기 위해 바나듐의 이동수를 계산하였다. 실제 셀에서의 성능을 평가하기 위해 용량감소에 영향을 미치는 인자인 전류밀도, 유속의 변화에 따른 VRFB 단위 셀의 용량 감소를 측정하였다. 양/음이온 교환 막 및 세퍼레이터의 이온 전도도 분석결과, 세퍼레이터는 이온전도도가 관찰되지 않았으나, 음이온 교환 막에서는 이온의 전도도가 관찰되었다. 바나듐 투과도 실험결과, 다공성 세퍼레이터에서 가장 높은 투과가 관찰되었으며, 음이온 교환막에서 가장 낮은 투과가 관찰되었다. 이를 통해, 선택도를 계산한 결과 음이온 교환막 > 양이온 교환막 > 다공성 세퍼레이터 순으로 선택도가 높았다. 이온교환막 내에서의 바나듐 이온의 이동도를 통해 이온교환막에 따라 바나듐 이온의 투과경향이 다름을 확인하였다. VRFB 단위 셀 실험을 통해 전류밀도, 유속 변화에 지배를 받는 막의 종류가 다름을 확인하였다.
This research studies the mass transfer inside VRFB by using Nafion, F-series membrane, and porous PE separator which are used as polyelectrolyte membrane for Vanadium Redox Flow Battery(VRFB). In order to confirm the fundamental properties of polymer electrolyte membrane and separator, their water ...
This research studies the mass transfer inside VRFB by using Nafion, F-series membrane, and porous PE separator which are used as polyelectrolyte membrane for Vanadium Redox Flow Battery(VRFB). In order to confirm the fundamental properties of polymer electrolyte membrane and separator, their water uptake, dimensional change, ion conductivity, permeability, and selectivity are measured. To assess the effect of mass transfer phenomena through the membrane of unit cell, current density and performance and capacity loss of unit cell in regard to difference in flow rates are measured. As the result of cation/anion exchange membrane and separator's ion conductivity test, separator shows low ion conductivity while cation/anion exchange membrane shows relatively high ion conductivity. As the result of vanadium ion permeability test, porous PE separator has highest permeability while anion exchange membrane shows the lowest permeability. By measuring selectivity from these results, selectivity is highest to lowest in the order of anion exchange membrane > cation exchange membrane > porous PE separator. Mobility in cation exchange membrane followed the order of V2+ > V4+ > V5+ > V3+. Meanwhile, mobility in anion exchange membrane followed V4+ > V5+ > V2+ > V3+. On the other hand, mobilities of VO2+ and VO2+ are high as 0.309 and 0,308, respectively, while mobilities of V2+ and V3+ are low as 0.191 and 0.189, respectively. As the result of VRFB unit cell test, there is a huge effect of current density in ion exchange membrane while flow rate affects largely in porous PE separator. Therefore, this study is contributable to understanding the mass transfer in the future development of polymer electrolyte membrane for VRFB.
This research studies the mass transfer inside VRFB by using Nafion, F-series membrane, and porous PE separator which are used as polyelectrolyte membrane for Vanadium Redox Flow Battery(VRFB). In order to confirm the fundamental properties of polymer electrolyte membrane and separator, their water uptake, dimensional change, ion conductivity, permeability, and selectivity are measured. To assess the effect of mass transfer phenomena through the membrane of unit cell, current density and performance and capacity loss of unit cell in regard to difference in flow rates are measured. As the result of cation/anion exchange membrane and separator's ion conductivity test, separator shows low ion conductivity while cation/anion exchange membrane shows relatively high ion conductivity. As the result of vanadium ion permeability test, porous PE separator has highest permeability while anion exchange membrane shows the lowest permeability. By measuring selectivity from these results, selectivity is highest to lowest in the order of anion exchange membrane > cation exchange membrane > porous PE separator. Mobility in cation exchange membrane followed the order of V2+ > V4+ > V5+ > V3+. Meanwhile, mobility in anion exchange membrane followed V4+ > V5+ > V2+ > V3+. On the other hand, mobilities of VO2+ and VO2+ are high as 0.309 and 0,308, respectively, while mobilities of V2+ and V3+ are low as 0.191 and 0.189, respectively. As the result of VRFB unit cell test, there is a huge effect of current density in ion exchange membrane while flow rate affects largely in porous PE separator. Therefore, this study is contributable to understanding the mass transfer in the future development of polymer electrolyte membrane for VRFB.
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