| 초록 |
징크브롬 흐름 전지(Zinc-Bromine Flow Battery : ZBFB)는 저비용의 높은 에너지 밀도와 확장의 용이성으로 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. ZBFB는 충전 과정에서 음극 표면에 징크 플레이팅(plating)이 발생하게 되는데 충분한 방전이 이뤄지지 않을 경우 반복적인 불완전한 충•방전으로 인하여 전극 표면에 징크 퇴적(decomposition)에 따른 징크 돌기(dendrite)가 생성된다. 이 징크돌기의 성장은 분리막을 손상시켜 전지의 에너지 효율 및 내구성을 감소시킨다. 징크돌기의 성장은 전해질의 농도, pH, 온도 등에 의하여 크게 영향을 받는데, 본 논문에서는 전해질의 온도에 따른 영향을 분석하였다. 성능 평가를 위하여 “100cm2 flow cell” 단전지를 실험에 사용하였으며, 이 단전지는 이온 분리막- nafion 115(dupont, 127㎛), 전극-TF6(SGL, 0.6 mm), 플로우 프레임-PVDF로 설계 및 구현되었다. 또한 단전지 운전을 위해 0.5M ZnBr2 200ml전해질을 17°C, 25°C 조건에서 각각 실험에 사용하였다. 이때, 충•방전 운전 조건으로 20 mA/cm2@50 cycle, 유속은 100ml/min로 하였다. 실험 결과 전해질 온도 17°C인 실험에서 충•방전 시간 쿨롬 효율(coulombic efficiency)이 약 1% 정도 높게 나타났고, 충•방전 전압 효율(voltaic efficiency)과 에너지 효율(energy efficiency) 모두 평균적으로 약 3% 이상 높게 나타났다. 결과적으로 전해질의 온도가 낮을 경우 징크의 반응을 제어함으로써 과다 플레이팅되는 것을 방지하여 내구성 향상을 가져올 수 있음을 확인하였다. |
