| 초록 |
징크 브롬 흐름 전지(zinc-bromine flow battery : ZBB)는 브롬 이온과 아연 이온의 전기화학적 반응을 통해 에너지를 생성 및 저장할 수 있는 에너지 저장 시스템이다. 양극 전해질로 사용되어지는 아연은 충전시 전해질에 녹아있던 아연 이온이 전자를 받으면서 금속 아연으로 석출되어진다. ZBB의 수명과 전류효율 향상을 위해서는 충전 시 음극표면(: anode surface)에 증착되는 아연 형상이 균일한 표면을 가지면서 아연 돌기의 성장이 없어야 한다. 특히 아연 돌기의 성장은 셀 내부의 분리막 손상을 가져오기 때문에 ZBB 내구성에 치명적인 영향을 끼친다. 따라서 충전 시간(storage of charge : SOC)에 따른 음극표면에 금속화되어 코팅되는 아연의 양을 추정하고 이를 모델링하는 것은 필요하다. 본 논문에서는 ZBB 셀에서 SOC에 따른 음극표면 위에 증착되는 아연 질량 간의 상관관계에 대하여 다루었다. 실험에 사용한 ZBB 셀과 전해질은 자체 개발한 "6cm2 miniature flow cell"과 2.0M ZnBr2 솔루션을 사용하였으며, 실험 조건으로는 균일 충전 전류 밀도 20mA/cm2 로 하여 SOC를 5%씩 증가시켜 충전 후 증착된 아연의 무게와 두께를 측정하였다. 실험 결과 시간당 증착되는 아연의 무게는 충전시간에 비례하여 거의 선형적으로 증가함을 나타냈으며, 이론적인 추정 값과도 매우 유사함을 확인하였다. 결론적으로 SOC에 따른 아연증착 양 추정 이론은 향후 ZBB의 내구성 판단에 많은 기여를 할 것으로 판단된다. |
