초록 ▼

○ 연구개요
Redox flow battery(RFB)는 우수한 안정성 및 신뢰성, 높은 가격 경쟁력, 출력과 용량의 분리 등의 특성으로 인하여 대용량 에너지저장장치로 각광을 받고 있다. 일반적으로 RFB는 바나듐을 활물질로 사용하며 이외에도 크롬, 브롬, 염소 등이 사용되고 있다. 바나듐계 RFB의 경우 리튬이온전지와 비교하였을 경우 가격경쟁력이 우수하나 여전히 고가의 바나듐을 사용하므로 RFB의 에너지저장장치로의 대중화를 위해 보다 저가의 시스템을 구축해야 할 필요성이 있다. Fe/H₂ RFB는 posi

○ 연구개요
Redox flow battery(RFB)는 우수한 안정성 및 신뢰성, 높은 가격 경쟁력, 출력과 용량의 분리 등의 특성으로 인하여 대용량 에너지저장장치로 각광을 받고 있다. 일반적으로 RFB는 바나듐을 활물질로 사용하며 이외에도 크롬, 브롬, 염소 등이 사용되고 있다. 바나듐계 RFB의 경우 리튬이온전지와 비교하였을 경우 가격경쟁력이 우수하나 여전히 고가의 바나듐을 사용하므로 RFB의 에너지저장장치로의 대중화를 위해 보다 저가의 시스템을 구축해야 할 필요성이 있다. Fe/H₂ RFB는 positive 전극에 Fe²⁺/Fe³⁺와 negative 전극에 H₂/H⁺ redox couple을 이용한 RFB이다.

○ 연구 목표대비 연구결과
본 과제에서 제시한 연구 목표인 ‘고출력 및 저비용 Fe/H₂ RFB 전해액 기술 개발’, ‘촉매적용 및 표면특성개선을 통한 고출력 cathode 전극 기술 개발’, ‘단위 전지 셀구조 개발 및 최적화’에 대한 연구를 진행하여 가시적인 성과를 나타내 주요 목표를 달성할 수 있었다. 전해액 기술개발에서는 문헌 조사 및 연구내용 분석을 통하여 국내외 현황을 파악하였으며, 점도 및 전도도 분석을 통한 최적화된 전해액 개발을 완료하였다. 전극 기술 개발에서는 활용 가능한 전극을 비교 분석하여 성능을 파악하고, 고온 활성화 연구를 통하여 성능 개선 및 안정화를 이루었다. 셀 구조 개발에서는 신규 셀 개발을 통하여 안정적인 운전을 가능하도록 하였으며, 유로 구조에 대한 특징을 파악하는 연구를 진행하여 셀 최적화를 시도하였다. 정량 목표로는 국내학회발표 건수를 초과달성하였고, 국외학회발표 건수의 경우 2건 미달되었다. 새로운 기술에 대한 초기 연구인 관계로 논문 성과는 현재 진행 중이며, 금년 내 가시적인 성과를 나타낼 것으로 기대된다.

○ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 점도 및 전도도 분석을 통하여 Fe/H₂ RFB 시스템에 적합한 전해액 조성을 검토하였다. 전해액 조성은 RFB 성능의 결정적 역할을 하는 이온전도도와 직결되므로 이를 통한 고출력 성능 향상에 직접적으로 작용함을 확인할 수 있었다.
또한 셀 구조 개선을 통하여 보다 안정적인 구동을 가능하게 하였다. 셀 구조의 경우 유로의 종류에 따라 전해액의 흐름에 영향을 미치며 외부의 전해액을 반응이 일어나는 전극 표면에 균일하게 공급될 수 있도록 한다. 마지막으로 전극의 성능 향상을 위하여 활용 가능한 전극에 대한 검토를 통하여 성능 비교를 완료하였으며, 동시에 고온 활성화 실험을 통하여 최적화된 활성화 온도를 설정하였다. 본 활성화를 통하여 RFB 시스템의 성능향상을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 Fe/H₂ RFB 시스템의 성능 향상 및 지속적인 연구개발에 있어 중요한 기초 자료로 활용될 것으로 생각되며, 향후 Fe/H₂ RFB 시스템의 상용화에도 도움이 될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 개요 ... 4
• 1.2. 연구개발 대상의 국내·외 연구현황 ... 4
• 1.3. 연구개발의 목표 및 내용 ... 5
• 1.4. 연구개발 추진 전략·방법 ... 5
• 1.5. 연구개발 추진 일정 ... 6
• 1.6. 연구개발 결과의 기대효과 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1. 고출력 및 저비용 Fe/H2 RFB 전해액 기술 개발 ... 7
• 2.2. 단위 전지 셀 구조 개발 및 최적화 ... 9
• 2.3. 표면특성개선을 통한 고출력 cathode 전극 기술 개발 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 3.1. 기존 에너지저장장치의 현황 및 문제점 ... 12
• 3.2. Fe/H2 RFB의 에너지저장장치로의 우수성 및 차별성 ... 13
• 3.3. 연구 결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 15