| 초록 |
최근 신재생에너지 분야의 발전과 더불어, 에너지저장장치(ESS)의 중요성이 부각되고 있다. ESS 중에서, 수계 기반 안전성이 우수하고, 용량과 출력 설계가 자유로운 레독스 흐름 전지(RFB)의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 고효율 RFB설계를 위해서는 전해질 용액이 흐르는 유로 구조의 최적화가 필수적이다. 그러나 레독스 흐름 전지가 다물리 현상, 스케일과 복잡 구조에 따른 실험, CFD 해석 기반 최적 설계를 수행하기에는 많은 비용이 필요하다. 본 연구에서는 유로 망이론과 전기 회로 모델을 RFB 유로설계에 적용하여, 유로 최적화를 수행할 수 있는 사전 해석 모델을 개발하였다. RFB 성능 평가에 주요한 변수는 전해질 용액순환을 위한 펌프 파워와 누설 전류량이다. 또한 화학 반응의 균일성을 보장하기 위한 각 셀과 셀 스택에 흐르는 유동의 균일성이다. 제시된 모델은 VRFB 선행 연구의 실험 및 수치해석 결과와 비교하여 유효성을 검증하였다. 특히, 철-크롬 RFB 설계 시, 4만 여개의 유로 형상에 대한 변수에 대한 최적화를 수행하였다. 최적화된 유로 구조에 대한 CFD 해석 결과와 모델 검증 및 유동 균일성의 평가를 하였다. |
