| 초록 |
바나듐 레독스 흐름 전지(vanadium redox flow battery; VRFB)는 다른 레독스 흐름 전지보다 상대적으로 높은 에너지효율과 긴 수명, 유지 보존이 뛰어나다는 많은 장점이 있으나 전극 개조를 통해 더욱 성능향상을 추구할 수 있다. 이러한 성능향상을 위해서는 새로운 촉매를 전극에 도입해 바나듐 레독스 쌍의 산화 환원 반응을 향상시키는 방법이 효과적인 것으로 알려져있다. 본 연구에서는, 이러한 반응을 촉진시키기 위해 탄소나노튜브 (Carbon nanotube; CNT) 기반 촉매를 개발하고 이용하였다. 이를 위해 Vanadium과 반응하여 반응을 활성화 시키는 Bismuth nanoparticle을 사용하였다. 초기에 CNT를 산처리하고 Bismuth nanoparticle을 습식 방법으로 디핑하였다. Bismuth nanoparticle은 농도 최적화를 통해 정해진 양을 사용하였다. 이러한 촉매를 이용한 초기 레독스 반응성 측정결과, 해당 촉매들은 VRFB의 양극 전해질에서의 산화 환원 반응쌍인 바나듐 4가/5가 (V4+/V5+) 산화 환원 반응을 촉진시키고 반응가역성이 증가된 것으로 분석되었다. 이러한 전기화학적 반응속도 분석 결과와 SEM, XPS 등 광학적/분광학적 분석 결과들을 통해 해당 촉매들의 V4+/V5+ 산화 환원 반응 촉진 원인을 밝혀내었고, 본 구조를 VRFB 단전지에 적용후 충/방전 성능 테스트를 한 결과, 타 단전지 구조에 비해 우수한 에너지효율과 낮은 캐퍼시티 손실율을 얻을 수 있었다. |
