• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.175.2-175.2
• /
• 2011

바나듐 3, 4, 5가 이온은 공기 중에서 안정하지만, 바나듐 2가 이온은 쉽게 산화된다. 그러므로 바나듐 2가 이온이 담겨져 있는 음극 탱크가 공기와 접촉하지 않게 하는 것이 중요하다. 충전 중 음극 탱크에 공기가 침투되면, 바나듐 2가 이온은 3가 이온으로 산화되기 때문에 음극과 양극의 전해질에 불균형을 초래한다. 이러한 불균형은 바나듐 레독스 흐름전지 용량저하의 원인이 된다. 본 연구에서는 공기 중 2가 이온 산화에 의한 전해질의 불균형 현상을 쉽게 보여주기 위해, 공기노출과 차단조건에서 충방전 중에 발생한 음극과 양극의 바나듐 이온 상태변화량을 UV-Visible spectrophotometer를 이용해 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 공기노출 조건에서 음극의 충전 시, 충방전 cycle이 진행 될수록 바나듐 2가 이온의 양이 현격히 줄어들었지만, 공기차단 조건에서는 2가 이온의 양이 공기노출 조건보다 훨씬 더 적게 줄어들었다. 즉, 공기차단 조건에서는 바나듐 2가 이온이 3가로 산화되지 않아서 음극의 충전 후 바나듐 3가에서 2가로 전환되는 양이 공기노출 조건보다 더 많은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 영향으로 인해, 충방전 10th cycle을 진행해 본 결과, 공기차단 조건에서는 충방전 용량감소가 거의 없었지만 공기노출 조건에서는 현격한 충방전 용량 감소를 보였다.

• 전기화학회지
• /
• 제2권4호
• /
• pp.202-208
• /
• 1999

[ $50/50 vol\%$ ] LSM-YSZ의 양극은 콜로이드 증착법에 의해 YSZ 전해질상에 증착하였다. 양극 특성은 주사전자현미경과 임피던스 분석기에 의해 고찰하였다. LSM-YSZ양극의 제조 조건에 따른 영향을 관찰하였으며, 그 영향에 대한 개선책이 고체산화물 연료전지의 성능향상을 위해 제시되었다. 임피던스에 대한 온도, YSZ전해질로의 양극 접착에 대한 표면 오염, 사용하는 Pt 페이스트, 미세구조에 대한 곡표면에 가해진 연무질 분사기술과 셀과 셀의 변동성에 대한 영향들은 각각 $900^{\circ}C$ 측정, YSZ표면 연마, 일단의 Pt페이스트 사용, 평편한 YSZ판의 사용과 일관된 절차와 기술의 사용에 의해 해결되었다. 이때 재현성 있는 임피던스 스펙트럼들이 향상된 셀을 사용함으로써 얻어졌고, $900^{\circ}C$에서 (공기)LSM-YSZ/YSZ/LSM-YSZ(공기) 셀에 대해 측정된 전형적인 임피던스 스펙트럼들은 2개의 불완전한 호로 구성되었다. 또한 LSM-YSZ 양극의 임피던스 특성은 촉매층, 양극 조성, 인가 전류 등과 같은 실험 조건들에 의해서도 영향을 받았다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기화학회 2004년도 춘계총회 및 학술발표회
• /
• pp.61-61
• /
• 2004

• 에너지공학
• /
• 제4권3호
• /
• pp.354-363
• /
• 1995

차세대 연료전지인 용융탄산염 연료전지의 운전조건을 확립하기 위하여 운전변수와 단위전지 성능과의 관계를 살표보았다. 용융탄산염 연료전지에 산화제로 공기를 사용하는 경우 양극가스에 질소가 포함된다. 그리고 연료전지의 작동압력을 높이면 출력을 크게 할 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 에너지 및 물질수지를 이용하여 양극가스내 질소 조성과 작동압력 변화에 따른 전지내의 온도분포 및 성능변화를 구하였다. 본 연구팀이 이미 발표한 용융탄산염 단위 연료전지의 전류밀도의 온도분포를 구하기 위한 수치모사가 이용되었다. 가스흐름의 형태는 십자류를 선택하였다. 양극가스내 질소의 영향은 냉각효과로 나타났다. 작동압력이 증가할수록 전지의 성능은 증가하였고, 기전력[mV]변화 대 압력[atm]의 상용대수값의 변화(즉, ΔV 대 Δ(log))의 1차함수 그래프 기울기는 79.9로 문헌상의 실험치와 유사하게 나타났다.

• 융합정보논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.134-141
• /
• 2022

알루미늄-공기 전지의 성능을 향상시키기 위해서는 전극의 전기화학적 특성에 미치는 전해질의 영향을 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 NaCl, LiCl, CaCl₂, ZnCl₂와 같이 동일한 음이온을 가지나 양이온이 다른 전해질을 사용하여 음극과 양극에서 진행되는 전기화학적 산화·환원 반응에 미치는 전해질 양이온의 영향에 관하여 조사하였다. 전극의 방전 전위 및 비용량에 전해질 양이온이 영향을 준다는 것이 방전 시험, 주사전자현미경과 X-선 회절 분석에 의해 확인되었다. NaCl과 LiCl 전해질 용액 중에서 상대적으로 높은 셀 전압과 비용량이 얻어졌다. 양극 표면에는 Ca²⁺와 Zn²⁺ 이온에 의해 전극 반응을 방해하는 침전물이 생성되었으며, 이로 인해 양극 성능이 저하되었다. 게다가 Ca²⁺ 이온은 음극의 부동태화를 유발하면서 음극의 성능 저하를 촉진시켰다. 이것은 전해질의 양이온이 양극과 음극의 전기화학적 성능에 각각 다른 영향을 주고 있음을 시사하는 것이다.

• 상하수도학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.355-360
• /
• 2012

The characteristics of power generation were investigated by changing the electrical conductivity from 10 to 40mS/cm using air-cathode microbial fuel cell, which had graphite fiber fabric(GFF) anode. There were three kinds of cathode used: one was carbon cloth cathode coated with Pt, another was carbon nanotube(CNT) cathode with non-precious catalyst of Fe-Cu-Mn, and the other was carbon nanotube(CNT) cathode without any catalyst. When it was operated in batch mode, power density of 1369.5mW/$m^2$ was achieved at conductivity of 20mS/cm. Power density from MFC with CNT cathode coated with multi-catalyst of Fe-Cu-Mn was shown about 985.55mW/$m^2$, which was 75.1% compared the power density of carbon cloth coated with Pt. This meant that CNT cathode coated with multi-catalyst of Fe-Cu-Mn could be an alternative of carbon cloth cathode.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.74.1-74.1
• /
• 2010

수치해석을 이용하여 형상 및 운전 조건에 따른 금속공기전지의 전기화학적 성능 변화를 조사하였다. 저전류밀도 영역에서의 전지 성능은 농도손실에 의한 영향이 미미하므로 활성화 손실과 저항손실만을 고려한 수치해서 모델을 적용하였다. 지배방정식은 전기전도식을 이용하였으며 전극 표면의 활성화손실을 모사하기위해 아연극(음극)에는 butler-volmer식을, 공기극(양극)에는 tafel식을 적용하였다. 실험결과와의 비교/분석을 통하여 수치해석 모델의 타당성을 검증하였다. 또한, 아연극과 공기극 사이의 간격과 전해질 농도 변화에 따른 아연공기전지 내부에서의 전류밀도분포를 조사하였으며, 분극곡선을 통해 전기화학적 성능을 평가하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.50-56
• /
• 2016

본 연구에서는 습식분쇄, 분무건조 및 열처리 공정을 통해 알루미늄 및 마그네슘이 치환된 구형의 스피넬계 $Li_{1.10}Mn_{1.86}Al_{0.02}Mg_{0.02}O_4$ 양극재료를 합성하였다. 이때 공정변수로는 전구체를 만드는 분무건조공정에서 고형분(20~30 wt%)을, 열처리 공정에서는 산소분위기 유무를 변수로 하였다. 제조된 모든 양극재료는 상온에서 매우 우수한 전지특성을 보여주었으나, 출력특성에 있어서는 5C 방전곡선이 기준이 되는 0.1C 방전곡선 대비 서로 상이한 거동을 보임을 확인하였다. 이러한 고출력 거동의 차이는 첫째, 충방전 곡선상에서 3.3 V(vs. $Li/Li^+$) plateau 구간의 반응 용량 측정을 통해 양극재료의 산소결함 수준의 차이로 인한 것임을 확인하였다. 공기분위기에서 제조한 양극재료는 산소분위기에서 제조한 것에 비해 두 배 이상의 plateau 거동을 보이고 있으며, 이러한 현상으로부터 제조된 양극재료의 산소결함 정도와 방전초기 과전압 정도는 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 둘째로는 임피던스 측정을 통해 산출된 확산계수로부터 고형분이 상대적으로 낮은 상태에서 제조된 양극재료가 그렇지 않은 양극재료에 비해 상대적으로 절반 이하 낮은 값을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 입자 내부 형상 분석을 통한 내부 치밀도 및 임피던스 분석을 통한 확산속도의 차이를 확인함으로써, 방전 말단의 과전압 거동은 입자 내부의 리튬이온 확산속도와 관련이 있음을 확인하였다. 확산계수는 고형분이 상대적으로 낮은 20 wt% 상태에서 제조된 양극재료의 경우가 가장 낮으며, 이는 동일 양극재료의 내부 공극률이 가장 높은 결과와 부합하는 것이다.

• 공업화학
• /
• 제23권3호
• /
• pp.247-252
• /
• 2012

전기자동차, 하이브리드 자동차의 필요성과 스마트 IT 기기의 급속한 발전으로 인한 고용량 고출력 전지의 수요가 급증하고 있다. 현재 상용화 된 리튬이온전지는 기술적 문제에 의해 제한된 에너지 밀도만이 이용되고 있어서 보다 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬-황 및 리튬-공기전지 개발이 주목 받고 있다. 새로운 Li 배터리 시스템의 양극물질인 황과 산소는 유사한 물리화학적 특성을 갖고 풍부한 자원 매장량으로 상용화가 어렵지 않을 것으로 전망한다. 따라서 본 총설에서는 리튬-황 및 리튬-공기 전지 시스템의 다공성 구조 양극개발, 양극과 전해질의 계면반응 최적화 및 높은 내구성이 있는 리튬음극 개발과 같은 공통 이슈를 해결하고자 하는 비전을 제시하고자 한다.

• 전기화학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.48-52
• /
• 2003

일반적으로 연료전지 제어의 주목표는 연료와 공기의 반응이 원활하게 이루어져 출력을 연속적이고 안정되게 얻어지도록 공정설비를 제어함에 있다 연료전지의 과부하에 따른 성능저하 및 급격한 유량증가에 따른 양극간의 압력차로 인한 전극손상이 발생하지 않도록 하기 위해, 연료전지의 제어조건을 고려한 동적모델링이 필요하다. 전극간 압력차이를 허용범위 이하로 유지하며 급격한 부하요구가 발생하더라도 부하에 적합한 이용율 이상으로 부하가 걸리지 않도록 공기이용률 제어를 이용하였다. 10kW고분자 연료전지(PEMFC)의 전산모사를 통해 모델의 타당성을 검토하였고 제어성능을 수행하여 1초 내의 부하추종성능을 얻을 수 있었으며, 0.01atm내의 양극간 압력차를 유지시킬 수 있었다.