Article
  • Development of Carbon-Polymer Composite Bipolar Plates for Vanadium Redox Flow Battery
  • Mina Jung, Ji Woo Han, Seoung Eun Park, Kyubin Lee, and Ki Jae Kim

  • Department of Energy Engineering, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea

  • 바나듐 레독스 흐름 전지용 탄소-고분자 복합 분리판의 개발
  • 정미나 · 한지우 · 박성은 · 이규빈 · 김기재

  • 건국대학교 미래에너지공학과

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Abstract

Composite bipolar plates for vanadium redox flow battery (VRFB) were fabricated with the expanded graphite and poly(vinylidene fluoride) (PVDF).Swelling in the 5 M sulfuric acid and surface morphology of the bipolar plates were measured for the PVDF content of 3, 6, and 9%. Swelling ratio and cracks on the surface of the bipolar plates decreased with increase of the PVDF content. Swelling ratio was negligible when PVDF content is over 6%. It is because the hydrophobic and acid resistant PVDF was introduced into porous expanded graphite matrix. Based on this result, vanadium permeability test, corrosion test, through-plane resistance measurement were conducted for the bipolar plate with 6% PVDF. Smooth surface and 5 times reduced vanadium permeability was observed for the PVDF added bipolar plate. And it showed enhanced corrosion resistance and slight increase for through-pane resistance. As these results, it is considered that this composite bipolar plate is suitable for VRFB


팽창 흑연(expanded graphite)과 폴리(플루오르화 비닐리덴)(poly(vinylidene fluoride), PVDF)를 혼합하여 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB)용 분리판을 제작하였다. PVDF를 3, 6, 9% 첨가하였고 제작된 분리판의 표면 분석과 5 M 황산에 대한 팽윤율 측정을 시행하였다. PVDF의 함량이 증가할수록 분리판 표면의 크랙과 팽윤율이 감소하였다. 또한 PVDF 첨가량이 6% 이상일 경우 팽윤 정도가 미미했다. 이는 소수성과 내산성을 가진 PVDF가 팽창 흑연의 갈라진 틈 사이를 채워 표면의 크랙을 감소시키고 팽윤을 억제했다고 볼 수 있다. 이 결과를 토대로 6% PVDF가 첨가된 분리판에 대하여 표면 분석, 바나듐 투과도 측정, 내식성 평가, 관통 저항 측정을 수행하였다. PVDF가 첨가된 분리판에 대하여 더 고른 표면이 관찰되었으며 바나듐 투과도가 5배 감소하였다. 또한 팽창 흑연 분리판 대비 향상된 내식성을 나타냈다. PVDF의 첨가로 인해 관통 저항은 소폭 증가하였다. 위의 결과를 고려하였을 때 팽창 흑연-PVDF 복합 분리판은 VRFB에의 적용이 적합할 것으로 판단된다


Keywords: composite bipolar plates, expanded graphite, poly(vinylidene fluoride), vanadium redox flow battery

  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
  • 2018 Impact Factor : 0.500
  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2021; 45(2): 309-313

    Published online Mar 25, 2021

  • 10.7317/pk.2021.45.2.309
  • Received on Dec 2, 2020
  • Revised on Dec 14, 2020
  • Accepted on Dec 14, 2020

Correspondence to

  • Ki Jae Kim
  • Department of Energy Engineering, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea

  • E-mail: kijaekim@konkuk.ac.kr