• 대한화학회지
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• 제68권1호
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• pp.9-11
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• 2024

• 전기화학회지
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• 제16권4호
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• pp.204-210
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• 2013

Thin pore-filled cation and anion-exchange membranes (PFCEM and PFAEMs, $t_m=25-30{\mu}m$) were prepared using a porous polymeric substrate for efficient all-vanadium redox flow battery (VRB). The electrochemical and charge-discharge performances of the membranes have been systematically investigated and compared with those of commercially available ion-exchange membranes. The pore-filled membranes were shown to have higher permselectivity as well as lower electrical resistances than those of the commercial membranes. In addition, the VRBs employing the pore-filled membranes exhibited the respectable charge-discharge performances, showing the energy efficiencies (EE) of 82.4% and 84.9% for the PFCEM and PFAEM, respectively (cf. EE = 87.2% for Nafion 1135). The results demonstrated that the pore-filled ion-exchange membranes could be successfully used in VRBs as an efficient separator by replacing expensive Nafion membrane.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권12호
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• pp.769-776
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• 2016

본 연구는 화학종을 포함한 반응을 위해 종합적인 보존법칙과 운동학적 모델을 사용하여 수치해석을 진행하였다. 삼차원 형상으로 전극 전위, 바나듐 이온농도, 과전압 그리고 저항손실을 계산하였다. 셀의 온도, 초기 바나듐 이온농도를 변수로 설정하고 각 변수에 따른 전압과 손실을 계산하였다. 계산된 양극, 음극에서의 과전압과 전해액 상의 저항 손실을 통해 각각의 변수가 바나듐 레독스 플로우 배터리의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 수치해석적으로 예측하고 분석하였다. 셀의 온도가 $20^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$로 증가되면 전압효율은 89.34%에서 87.29%로 2.05% 감소한다. 바나듐 농도가 $1500mol/m^3$에서 $3000mol/m^3$으로 증가되면 전압효율은 88.65%에서 89.25%로 0.6% 상승하였다.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.141-147
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• 2011

바나듐 레독스-흐름 전지 (V-RFB)용 격막으로 사용하기 위해 폴리설폰(psf)에 폴리페닐렌설파이드설폰(PPSS)을 블록 공중합 시킨 폴리머와 여기에 TPA (tungstophosphoric acid)를 첨가하여 양이온교환막을 제작하였다. 제작한 막은 1M $H_2SO_4$용액을 사용하여 막 저항을 평가하였다. 제작한 Psf-PPSS와 Psf-TPA-PPSS 양이온교환막의 막 저항은 약 $0.94{\Omega}{\cdot}cm^2$를 나타냈다. 제작한 양이온교환막과 Nafion117을 격막으로 사용하여 V-RFB의 전기화학적 특성을 평가하였다. 4 A의 전류에서 측정한 V-RFB의 충 방전 셀 저항은 막의 종류에 따라 Nafion117 < Psf-TPA-PPSS < Psf-PPSS 의 순서로 값이 낮았다. 막을 5가 바나듐 수용액에 침적하여 침적시간 변화에 따른 V-RFB의 총 방전 셀 저항을 측정함으로써 내구성을 평가하였다. 내구성은 제작한 Psf-PPSS 막이 가장 우수하였으며, Nafion117막과 제작한 Psf-TPA-PPSS막이 서로 동등하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권3호
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• pp.330-338
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• 2021

An integral electrode-bipolar plate assembly, which is composed of electrode, conductive adhesive film (CAF) and bipolar plate, has been developed and evaluated for application with a vanadium redox flow battery (VRB) to decrease contact resistance between electrode and bipolar plate. The CAF, made of EVA (ethylene-vinyl-acetate) material with carbon black or CNT (Carbon Nano Tube), is applied between the electrode and the bipolar plate to enable an integral assembly by adhesion. In order to evaluate the integral assembly of VRB by adhesive film, the resistivity of integral assembly and the performance of single cell were investigated. Thus, it was verified that the integral assembly is applicable to redox flow battery. Through resistance and contact resistance of bare EVA and CAF films on bipolar plate were changed. Among the adhesive films, CAF film coated with carbon black showed the lowest value in through resistance, and CAF film coated with CNT showed the lowest value in contact resistance, respectively. The efficiency of VRB single cell was improved by applying CAF films coated with carbon black and CNT, resulting in the reduced overvoltage in charging process. Therefore, the energy efficiency of both CAF films, about 84%, were improved than that of blank cell, about 79.5 % under current density at 40 mA cm^-2. The energy efficiency of the two cells were similar, but carbon black coated CAF improved the coulomb efficiency and CNT coated CAF improved the voltage efficiency, respectively.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.175-179
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• 2023

본 연구에서는 음극 활물질로 폴리옥소메탈에이트(polyoxometalate, POM)인 포스포몰리브 산(phosphomolybdic acid)와 양극 활물질로 페로시아나이드(ferrocyanide)를 지지 전해질인 수산화나트륨 수용액을 이용하여 산화환원 흐름 전지(redox flow battery, RFB)를 구성하였다. 다양한 농도의 수산화나트륨 수용액(1.0 M, 1.2 M, 1.4 M, 1.5 M, 1.6 M)을 이용하여 배터리의 성능테스트를 진행하였으며, 각 물질에 대한 전기화학적 특성과 안정성에 대해 연구하였다. 지지 전해질의 농도는 음극 활물질인 포스포몰리브 산에 영향을 주며 최적 값이 존재하고 농도가 증가할수록 전해질 저항이 줄어들게 되며 1.5 M에서 가장 줄어드는 현상을 확인하였고 1.6 M로 농도가 증가할 시 전해질 저항이 다시 증가한다는 것을 확인하였다. 전해질 저항의 감소는 전체 에너지 효율에도 영향을 주어 농도가 증가됨에 따라 효율은 증가하며 1.5 M에서 가장 좋은 배터리 성능을 보인다는 것을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.99-110
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• 2013

레독스 플로우 전지(RFB)는 대형에너지 장치로서 신재생 에너지와 같은 전력발생이 일정하지 못한 상황이나 전력수요가 급증감하여 효율적인 에너지의 운용이 요구될 때 효과적으로 사용할 수 있는 전지모델이다. 일부 상용화된 종류도 있지만 다양한 레독스 쌍과 소재가 연구됨에 따라 개선의 여지가 많은 전지이다. 본 총설에서는 전지의 레독스 쌍(redox pair)의 종류들에 대한 설명을 통하여 레독스 플로우 전지의 전반적인 이해를 돕고자 한다. 레독스 쌍의 혼합오염, crossover, 이온 선택성, 용해도 등의 개선을 통해서 새로운 레독스 플로우 전지의 탄생을 기대할 수 있다. 용량의 개선을 위해서 다양한 수계 및 비수계 레독스 쌍의 연구가 되고 있는데 crossover에 의해 다소의 용량손실이 있다고 하더라도 혼합오염이 없는 전지라면 레독스 플로우 전지의 내구성의 장점을 살릴 수 있을 것이라 기대한다. 혼합오염이 없는 레독스 플로우 전지 중에는 멤브레인이 필요 없는 전지도 새로운 연구방향으로 모색되고 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.240-248
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• 2011

All-vanadium redox flow battery (VRFB) has been studied actively as one of the most promising electrochemical energy storage systems for a wide range of applications such as electric vehicles, photovoltaic arrays, and excess power generated by electric power plants at night time. Among consisting elements of the VRFB, the ion exchange membrane and the electrode play important roles. In this study, carbon PVC coposite sheets for the VRFB have been developed and electrochemical characteristics investigated. Current collector for VRFB, carbon PVC composite sheets (CPCS), were prepared with G-1028 as a conducting particle, PVC as a polymer, Dibutyl phthalate (DBP) as a plasticizer and fumed Silica (FS) as a dispersion agent. CPCS has been shown to have the characteristics as an excellent current collector for VRFB and electrochemical properties of specific resistivity 0.31 ${\Omega}cm$, which were composed of G-1028 80 wt%, PVC 10 wt%, DBP 5 wt% and FS 5 wt%.

• 전기화학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-5
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• 2018

본 연구에서는 수소화 붕소 나트륨 ($NaBH_4$)를 이용하여 고온에서 이산화탄소 ($CO_2$)를 환원시켜 붕소가 도핑된 카본을 제조하였고, 이를 카본 펠트에 코팅하여 바나듐 레독스 흐름전지용 전극으로 적용하였다. 전기화학적 성능 평가 결과, 순수 카본펠트 대비 붕소 도핑된 카본으로 코팅된 카본펠트의 가역성이 약 20% 향상되었고 전하 전달 저항이 60% 감소하였다. 충/방전 결과에서는, 에너지 밀도와 에너지 효율이 각각 21%와 12.4% 향상되었다. 이러한 결과는 $CO_2$를 환원시켜 제조한 탄소가 레독스 흐름전지용 전극소재로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권1호
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• pp.61-67
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• 2018

High-power lithium batteries are suitable for equipment with high power output needs, such as for ESS's initial start-up. However, their management cost is increased by the installation of air-conditioning to minimize the risk of explosion due to internal temperature rise and also by a restriction on the number of charge/discharge cycles. High-capacity flow batteries, on the other hand, have many advantages. They can be used for over 20 years due to their low management costs, resulting from no risk of explosion and a high number of charge/discharge cycles. In this paper, we propose an ESS based on hybrid batteries that uses a lithium iron phosphate battery (LiFePO) at the initial startup and a vanadium redox flow battery (VRFB) from the end of the transient period, with a bi-directional PCS to operate two batteries with different DC voltage levels and using an efficient energy management control algorithm.