• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.239-243
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• 2019

본 연구에서는 Anthraquinone-2,7-disulfonic acid (2,7-AQDS)와 Tiron을 수계 레독스 흐름 전지 음극 및 양극 활물질로 사용하며 기존의 황산 전해질 대신 중성인 염화암모늄 ($NH_4Cl$)을 전해질로 도입하였다. 이렇게 전해질을 변경함으로써, 황산 전해질의 낮은 셀 전압(0.76 V)을 1.01 V까지 향상시킬수 있다. 성능 최적화를 위해 염화암모늄 전해질에 0.1 M로 활물질 농도를 맞춰 컷-오프 전압에 변화를 주며 완전지셀 성능을 평가하였다. 0.2~1.6 V 구간의 컷-오프 전압으로 $40mA/cm^2$ 하에서 20 사이클 동안 완전지셀을 테스트한 결과, 충전 동안 수소가 발생하였다. 이에 컷-오프 전압 조절로 충전 전압을 낮춰서 수소 발생을 제한하고자 0.2~1.2 V 구간으로 $40mA/cm^2$ 하에서 완전지셀 테스트를 진행하였다. 수소 발생은 없었으며, 전류 효율 99%, 방전 용량 3.3 Ah/L의 성능을 보였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권2호
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• pp.155-161
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• 2017

Carbon felts were prepared under various thermal conditions to improve the electrochemical properties of vanadium redox flow batteries. The number of C-O and/or C-OH functional groups on the surface of the electrodes treated under airless conditions was much larger than that of the untreated and partially oxygen-treated electrodes. The carbon felt treated under airless conditions had the lowest surface area. The overall kinetic properties of the redox reaction were greatly improved for the carbon felt treated under airless conditions; i.e., the reversibility of the anodic and cathodic reactions associated with the $VO_2{^+}/VO^{2+}$ couple became more reversible. Single-cell tests indicated that the carbon felt exhibited an excellent discharge capacity of $3.1Ah{\cdot}g^{-1}$ at $40mA{\cdot}cm^{-2}$, and the corresponding Coulombic, voltage, and energy efficiencies were 89.5%, 91.8%, and 82.2%, respectively.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권11호
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• pp.3589-3592
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• 2012

Carbon composite bipolar plates with various carbon black contents were prepared by a compression molding method. The electrical conductivity and electrochemical stability of the bipolar plates have been evaluated. It is found that the electrical conductivity increases with increasing carbon black contents up to 15 wt %. When the carbon black contents are greater than 15 wt %, the electrical conductivity decreases because of a poor compatibility between epoxy resin and carbon black, and a weakening of compaction in the carbon composite bipolar plate. Based on the results, it could be concluded that there are optimum carbon black contents when preparing the carbon composite bipolar plate. Corrosion tests show that the carbon composite bipolar plate with 15 wt % carbon black exhibits better electrochemical stability than a graphite bipolar plate under a highly acidic condition. When the optimized carbon composite bipolar plate is applied to vanadium redox flow cells, the performance of flow cells with the carbon composite bipolar plate is comparable to that of flow cells with the graphite bipolar plate.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.150-156
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• 2014

본 연구는 바나듐 레독스 흐름전지에서 속도 결정단계인 양극 반응($[VO]^{2+}/[VO_2]^+$)을 개선하여 바나듐 반응의 속도를 증가시켜 흐름전지 성능을 향상시키고자 하는 목적으로 진행하엿다. 이를 위해, 다공성 촉매인 CMK3를 사용하여 일반적으로 사용되는 탄소 (Vulcan(XC-72)) 및 상용 Pt/C 촉매 (Johnson-Matthey사 Pt 20wt.%)와 그 성능을 비교하였다. 반응성은 순환주사전류법으로, 구조적 특성은 TEM과 BET&BJH을 이용하여 분석하였다. 또한, 완전지 실험을 통하여 전기화학적으로 나타난 결과가 어떻게 충방전에 적용되는지 확인하였다. 결과, CMK3는 Vulcan(XC-72)보다 6배 향상된 촉매 활성과 2배 이상 향상된 반응가역성이 나타남을 확인하였고, CMK3의 다공성 구조로 인해 Vulcan(XC-72) 보다 큰 표면적을 가지고 있음을 확인하였다. 아울러, CMK3는 백금 촉매가 없음에도, 상용 Pt/C 촉매의 85% 이상의 반응성과 가역성을 나타내었다. 완전지 실험에서 충방전 곡선은 CMK3를 적용한 흐름전지가 오히려 상용 Pt/C 촉매를 적용한 흐름전지보다 좋은 모습을 나타내었다.

• 분석과학
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• 제28권5호
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• pp.341-346
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• 2015

In order to understand the counter anionic effects in a non-aqueous vanadium redox flow battery (VRFB), we synthesized four types of electrolyte salts (1-ethyltriethamine tertafluoroborate, [E-TEDA]⁺[BF₄]⁻, 1-ethyltriethamine hexafluorophosphate, [E-TEDA]⁺[PF₆]⁻, 1-butyltriethylamine tertafluoroborate, [B-TEDA]⁺[BF₄]⁻, and 1-buthyltriethamine hexafluorophosphate [B-TEDA]⁺[PF₆]⁻) by counter anion exchange reaction after the SN₂ reaction. We confirmed the successful synthesis of the electrolyte salts [E-TEDA]⁺[Br]⁻ and [B-TEDA]⁺[Br]⁻ via ¹H-NMR spectroscopy and GC-mass analysis before the counter anion exchange reaction. The electric potential of the vanadium acetylacetonate, V(acac)₃, as an energy storage chemical was shown to be 2.2 V in the acetonitrile solvent with each of the [E-TEDA]⁺[BF₄]⁻, [E-TEDA]⁺[PF₆]⁻, [B-TEDA]⁺[BF₄]⁻, and [B-TEDA]⁺[PF₆]⁻ electrolyte salts. In a non-aqueous VRFB with a commercial Neosepta AFN membrane, the maximum voltages reached 1.0 V and 1.5 V under a fixed current value of 0.1 mA in acetonitrile with the [E-TEDA]⁺[BF₄]⁻ and [E-TEDA]⁺[PF₆]⁻ electrolyte salts, respectively. The maximum voltage was 0.8 V and 1.1 V under a fixed current value of 0.1 mA in acetonitrile with the [B-TEDA]⁺[BF₄]⁻ and [B-TEDA]⁺[PF₆]⁻ electrolyte salts, respectively. From these results, we concluded that in the non-aqueous VRFB more of the [PF₆]⁻ counter anion than the [BF₄]⁻ counter anion was transported onto the commercial Neosepta AFN anion exchange membrane.

• 청정기술
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• 제23권3호
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• pp.308-313
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• 2017

본 연구에서는 Graphite Felt (GF) 전극의 표면에 산소와 질소의 도핑을 통하여 전기화학적 특성을 개선하고, 이의 촉매화학적 효과를 바나듐 레독스 흐름전지의 양극과 음극의 특성비교를 통하여 관찰하였다. 탄소전극 표면의 산소와 질소 동시 도핑은 GF 샘플을 773 K에서 암모니아-공기 ($NH_3=50%$, $O_2=10%$) 혼합가스에 노출시켜 Chemical Vapor Deposition (CVD) 방법으로 제조하였다. 이러한 산소-질소 동시 도핑의 전기화학적 효과는 산소만으로 도핑 처리된 GF 샘플과 비교하여 분석, 평가하였다. 탄소전극 샘플들의 표면 구조와 화학적 조성은 Scanning Electron Microscopy (SEM)와 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 방법을 통하여 분석하였다. 결과물로 얻어진 탄소전극은 바나듐 레독스-흐름전지의 양극과 음극에 동시 적용하여 충-방전 사이클을 진행하고, 각 전극이 흐름전지의 효율과 양극과 음극에서의 전기화학적 특성에 미치는 효과를 비교하여 분석하였다. 산소와 질소의 동시 도핑으로 처리된 GF 전극은 산소만으로 활성화된 전극에 비하여 흐름전지의 전압 및 에너지 효율에서 2% 이상의 향상 효과를 보여주었다. 특히, 탄소전극 표면의 산소-질소의 동시 도핑은 음극반응에서 우수한 전기화학적 특성을 유도하는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.351-362
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• 2021

전 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB)는 유망한 대용량 에너지 저장 기술 중 하나이다. 이온교환막은 VRFB의 충·방전 성능 및 내구성을 좌우하는 핵심 구성 요소이다. 본 연구에서는 기존 탄화수소계 이온교환막의 단점을 보완하기 위해 우수한 물리적 및 화학적 안정성을 갖는 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 지지체의 세공에 불소부가 포함된 탄화수소계 이오노머를 충진하는 방식으로 세공충진 음이온교환막(PFAEMs)을 제조하였다. 얇은 다공성 PTFE 지지체의 사용으로 전기적 저항을 현저히 낮출 수 있었으며 PTFE 지지체의 사용과 더불어 충진 이오노머에 불소부를 도입함으로써 막의 산화 안정성을 크게 향상시킬 수 있었다. 충·방전 성능 평가 결과, PFAEM에 불소부의 함량이 증가할수록 높은 전류 효율을 나타내었으며 낮은 전기적 저항으로 상용막 대비 우수한 전압 효율 및 에너지 효율을 보였다. 또한, 산화 안정성 및 충·방전성능의 관점에서 소수성 PTFE 지지체의 사용이 더 바람직함을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.123-126
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• 2002

레독스-흐름 2차 전지는 레독스 쌍이 녹아있는 수용액을 탱크에 저장한 다음 펌프로 유통형 전해 셀에 공급해 충방전하는 2차 전지의 한 종류이며, 종래의 2차 전지와는 다른 재생형 연료전지 중의 하나이다[1]. 이러한 전지의 원리는 19세기말부터 알려져 있었지만, 중량과 용적이 컸기 때문에 소형화, 경량화가 중시되는 2차 전지로서는 부적당하였고, 수용액을 사용하기 때문에 기전력이 낮다는 결점이 있었다.(중략)

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1993년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.63-64
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• 1993

레독스-흐름 2차전지는 발전소의 잉여전력, 태양전지 및 전기자동차 등 응용 분야가 넓은 유망한 에너지 저장 방법의 하나이다[1,2]. Fe-Cr계 2차전지와 비교하여 수소 가스의 발생이 없고 양쪽 액의 확산에의한 혼합으로 전지의 용량이 떨어지지 않고 rebalance의 필요가 없는 등 많은 장점을 가지고 있으며 조작이 간단하며 기전력 (1,4 V)과 에너지 밀도가 높기 때문에 compact화가 가능하다[1].

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.393-394
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• 2014

This paper proposes advanced RFB PCS for islanded environment. To accommodate islanded system, power conditioning needs voltage control authority changing. Dualbuck inverter topology is designed for the high efficiency. In order to reduce voltage error the repetitive controller is used in this paper. The control performance has been verified with computer simulation.