폴리파라페닐렌계 양이온전도체 제조 및 바나듐 레독스 흐름전지용 전해질 막으로의 적용 연구

Abstract

전 세계적으로 많은 화석연료의 사용으로 인하여 환경오염의 문제가 발생하고 있다. 이와 함께 신재생에너지의 중요성이 대두되고 있으며, 나아가 신재생 에너지원의 전력 안정화를 위한 에너지 저장 장치가 주목 받고 있다. 에너지 저장 장치 중 대용량 전력 저장이 가능한 레독스 흐름전지에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전해액의 활물질이 같은 바나듐 레독스 흐름전지의 핵심소재인 고분자 전해질 막을 제조하여 평가를 진행하였다. 본연구에서는 폴리파라페닐렌계를 기반으로 강직한 주쇄를 갖는 고분자를 제조함으로서, 물리, 화학적 내구성을 증대시키는 효과를 가져왔다. 또한 친수성 영역과 소수성 영역의 뚜렷한 상분리로 인해 효율의 향상을 가져올 수 있도록 강직한 주쇄에 멀티페닐펜던트형태를 도입하였다. 도입된 멀티페닐펜던트는 국부적으로 밀집된 형태의 술폰산기를 지닐 수 있고, Post-sulfonation을 통해 술폰산기를 도입하여 최종적으로 양이온 교환소재를 제조하였다. 모노머간의 비율을 조절해 가며 이온교환용량에 따른 특성을 비교하였고, 최종적으로 바나듐 레독스 흐름전지 단위 셀 평가를 진행하였다. 즉, 저가형 고내구성, 고효율의 고분자 전해질 막을 제조하고 이를 바나듐 레독스 흐름전지에 적용하여 전망 있는 소재임을 확인하였다.