[보고서]무인 잠수정 에너지 저장 시스템 구축을 위한 바나듐 레독스 흐름 전지 시스템 개발

이대길

무인 잠수정 에너지 저장 시스템 구축을 위한 바나듐 레독스 흐름 전지 시스템 개발
Development of the VRFB system for the energy storage system for USMVs 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology
연구책임자	이대길
참여연구자	김민국 , 이동영 , 임준우 , 이진이 , 김진환 , 남수현 , 최재헌
보고서유형	1단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2015-12
과제시작연도	2015
주관부처	미래창조과학부 KA
사업 관리 기관	한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology
등록번호	TRKO201600002238
과제고유번호	1711032555
DB 구축일자	2016-06-04
키워드	바나듐 레독스 흐름 전지,탄소 복합재료 분리판,탄성중합체 복합재료 FF,양성자 교환막,무인 잠수정 에너지 저장 시스템Vanadium redox flow battery,carbon composite bipolar plate,elastomer composite flow frame (FF),proton exchange membrane,energy storage system for USMV

초록

○ 복합재료 분리판 내구성 평가 방법 제시 및 내구성 개선 방법 제시
○ 스택 내 유동 및 저항 손실 평가 및 손실 최소화를 위한 굴곡을 갖는 복합재료 분리판 설계 및 개발
○ 불소탄성중합체를 이용한 복합재료 Flow Frame (FF) 제작 공정 개발
○ PEEK를 이용한 새로운 소재의 양성자 교환막 개발 가능성 확인

Abstract ▼

Ⅳ. Research Outcomes
(1) Development of durability test method for graphite coated composite bipolar plate and improvement of durability of the graphite coating method for bipolar plate
(2) Measurement of the pumping and resistance losses in VRFB stack and development of corrugated composite bipolar plate to optimize the losses in VRFB stack
(3) Development of fabrication method and design of fluoroelastomer/glass composite flow frame
(4) Development of the new proton exchange membrane with PEEK

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 4
SUMMARY ... 6
CONTENTS ... 8
목차 ... 9
제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 10
제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 10
제 2 절 연구개발의 범위 ... 11
제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
제 1 절 국내외 에너지 저장 시스템 기술 개발 현황 ... 13
제 2 절 국내외 레독스 흐름 전지 기술 개발 현황 ... 17
제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 18
제 1 절 복합재료 분리판 내구성 검증 및 최적화 ... 18
제 2 절 스택 내 유동 및 전기 저항 손실 모델 및 최적화 ... 28
제 3 절 탄성중합체 복합재료 플로우 프레임 개발 ... 36
제 4 절 PEEK 양성자 교환막 개발 ... 42
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 48
1. 계획대비 달성도 ... 48
제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 49
제 6 장 연구 시설ㆍ장비 현황 ... 50
1. 사용 연구시설 및 장비 현황 ... 50
제7장 참고문헌 ... 51
끝페이지 ... 52

표/그림 (44)

표 Background and current status of the ESS market.
표 Applicable technologies for ESSs
표 Current supply status of ESSs.
표 Prospects of the ESS market: (a) total power; (b) market size.
표 SWOT analysis of various ESS technologies
표 Properties of the graphite foils
표 Schematic illustration of the experimental setup for the electro-chemical aging test.
표 Average mass loss rate per unit area of the graphite foils
표 Measured permeability coefficient of the graphite foils
표 SEM images: (a) pyrolytic graphite before aging and (b) after aging; (c) expanded flake-type graphite before aging and (d) after aging.
표 Properties of the plain weave carbon/epoxy prepreg (WSN 1k, SK Chemicals, Republic of Korea)
표 Schematic illustration of the fabrication of a bipolar plate.
표 Schematic illustration of the experimental setup for the resistance measurement.
표 Measured ASR of (a) graphite and (b) the bipolar plate.
표 Young’s modulus of the pyrolytic graphite foils with different porosities
표 ASR of the bipolar plate with respect to the modulus of graphite E 0.5G with the linear trend line.
표 Representative charge/discharge curve of the single cell test.
표 Schematic illustration of (a) the ASR measurement equipment and (b) the permeability measurement of carbon fiber felt electrode.
$Measured properties of carbon felt w. r. t. the fiber volume fraction: (a) ASR and applied compaction pressure; (b) permeability.$ 표 Measured properties of carbon felt w. r. t. the fiber volume fraction: (a) ASR and applied compaction pressure; (b) permeability.
$Sum of ohmic and pumping loss per unit area w. r. t. the average fiber volume fraction of carbon fiber felt electrode.$ 표 Sum of ohmic and pumping loss per unit area w. r. t. the average fiber volume fraction of carbon fiber felt electrode.
표 Schematic illustration of the calculation model using sectional elements of width of 0.1 mm.
$Results of the calculations: (a) ASR; (b) permeability w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.$ 표 Results of the calculations: (a) ASR; (b) permeability w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.
$Results of the loss calculations: (a) ohmic loss; (b) pumping loss per unit area w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.$ 표 Results of the loss calculations: (a) ohmic loss; (b) pumping loss per unit area w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.
$Sum of ohmic and pumping loss per unit area w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.$ 표 Sum of ohmic and pumping loss per unit area w. r. t. the amplitude of corrugation and average fiber volume fraction.
표 Photographs of the fabricated specimen.
표 Areal specific resistances (ASR) of the carbon felt electrode with and with out the designed bipolar plate.
표 Measured permeabilities of the carbon felt electrode with and without the designed bipolar plate.
표 Components of the VRFB unit cell: conventional (left); with gasket-integrated flow frame (right)
표 Fluoroelastomer compound.
표 Surface treatment methods for the glass fabric.
표 Experimental setup and results of flexural strength: (a) dimension and configuration of the specimen for three-point bending test; (b) flexural strength.
표 Cyclic pressurizing method for curing the fluoroelastomer/glass composite: (a) viscosity of the fluoroelastomer; (b) curing condition and cyclic pressure during curing process.
표 Fabricated fluoroelastomer/glass composite: (a) fabricated specimen; (b) cross section images of the fabricated specimens.
표 Dimension of the tension test specimen (left) and stress-strain curve (right).
표 Tensile properties of the fluoroelastomer/glass composite: (a) tensile modulus; (b) tensile strength.
표 Dimension of the fluoroelastomer/glass composite flow frame specimen for leakage test.
표 Equipment for the leakage test.
표 Sulfonation process of the PEEK to fabricate SPEEK.
표 Fabricated SPEEK: (a) SPEEK cleaned with DI water; (b) SPEEK dried at 100℃.
표 Casting process of the SPEEK/NMP solution; (b) fabricated PEEK membrane.
표 Permeability test equipment for the PEEK membrane specimen.
표 IEC measurement from the back-titration method.
표 IEC and swelling ratio w. r. t. the sulfonation time of PEEK
표 Charge-discharge test of the developed PEEK proton exchange membrane with VRFB unit cell.

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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