초록 ▼

□ 연구개요
- Zn-Br 레독스 흐름 전지에서 가장 큰 문제점 중 하나인 충전 과정 중 발생하는 Br₂의 분리막 crossover에 의한 자가 방전 반응을 막기 위해 quaternary ammonium bromide (QBr)를 양극제에 첨가해 줌. 양극에서 발생한 Br₂은 QBr과 반응하여 물과 상이 분리되는 QBr_2n+1을 형성하게 됨으로써 Br₂ crossover를 막아주고 결과적으로 자가 방전 반응을 효과적으로 억제시킴.

- 전

□ 연구개요
- Zn-Br 레독스 흐름 전지에서 가장 큰 문제점 중 하나인 충전 과정 중 발생하는 Br₂의 분리막 crossover에 의한 자가 방전 반응을 막기 위해 quaternary ammonium bromide (QBr)를 양극제에 첨가해 줌. 양극에서 발생한 Br₂은 QBr과 반응하여 물과 상이 분리되는 QBr_2n+1을 형성하게 됨으로써 Br₂ crossover를 막아주고 결과적으로 자가 방전 반응을 효과적으로 억제시킴.

- 전기화학적으로 형성된 QBr_2n+1의 전기화학적 특성은 Zn-Br 레독스 흐름 전지에서의 구동 메커니즘을 보다 정확하고 깊이 있게 이해하는 데 직접적 연관성이 있기 때문에 생성된 QBr_2n+1 한 방울에서의 전기화학적 거동을 측정하고 분석하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있음. 하지만 기존까지 QBr_2n+1의 전기화학적 거동 및 특성에 대해 보고된 바가 전혀 없었음.

- 본 연구는 전기화학적 Br^- 산화 반응에 의해 형성된 QBr_2n+1 방울의 전기화학적 거동 메커니즘을 Pt 초소형전극 (Pt ultramicroelectrode, 이하 UME) 을 통해 밝히는 것이 그 최종 목표라 하겠음. QBr_2n+1 방울에서의 Br^- 전기화학 산화 반응을 관측하는 분석법으로는 입자 충돌 전기화학법 (particle impact electrochemistry, 이하 PIE)를 이용하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 입자 충돌 전기화학법 (particle impact electrochemistry, PIE)을 통한 QBr_2n+1 방울에서의 전기화학 분석
- QBr에서 Q⁺의 chemical structure에 따른 Br^- 전기화학 특성 의존성 연구
- QBr_2n+1 방울로의 Br^- 이동에 대한 연구
- PIE 분석법을 통한 QBr_2n+1 방울로의 이온 전달 분배 계수 연구
- Voltammetric Br₃^- titration을 통한 QBr_2n+1 조성 연구
- QBr 수용액에서 QBr_2n+1에 의한 전류 증폭 현상 메커니즘 연구
- QBr_2n+1 방울의 전기화학적 환원 반응 메커니즘 연구

□ 연구개발결과의 중요성
- 본 과제에서의 연구를 통해, Zn-Br 레독스 흐름 전지에서 자가 방전을 막기 위해 넣어주는 QBr이 충전과정에서 생성된 Br₂과 안정한 상을 형성하는 complexation agent로 쓰이는 것 이외에 형성된 QBr_2n+1 이 전기화학 반응에 직접적으로 참여한다는 사실을 밝혔음.

- 이는 Zn-Br 레독스 흐름 전지의 전기화학 반응을 고려할 때 수계에서의 레독스 반응만을 고려해서는 안 되고 형성된 polybromide 상에서의 전기화학 반응도 같이 고려를 해야 전체적인 전지 성능을 향상시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있음.

- 본 연구팀은 이 과제를 통해 학계 및 산업계에 처음으로 QBr_2n+1의 전기화학 반응 메커니즘에 대해 PIE 분석법을 통해 밝혔다는 점에 그 의미가 크다고 할 수 있음.

- 또한 이러한 liquid QBr_2n+1은 고농도 Br^-와 Br₃^-가 용해될 수 있는 미디엄이기 때문에, dye sensitized solar cell (DSSC)의 redox mediator 전해질로서의 응용도 가능하다고 판단됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2015-2016년 ... 4
• 2017년 ... 5
• 2018년도 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 14
• 끝페이지 ... 31