에너지연, 불 안나는 바나듐 레독스 흐름전지 촉매 반응기 개발

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에너지연 에너지소재연구실이 자체개발한 40LPH급 대용량·고순도 바나듐 전해액 제조용 촉매반응 시스템(참여기업 ㈜이에스 협력사업장, 대화공단 내 설치) (에너지연 제공) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국에너지기술연구원은 에너지소재연구실 이신근 박사 연구진이 KAIST 등과 공동으로 바나듐 전해액 대량생산이 가능한 촉매반응 시스템 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

바나듐 레독스 흐름전지는 양극과 음극에 사용되는 바나듐 전해액의 산화, 환원 반응으로 충전과 방전이 되는 에너지저장장치다.

리튬이온전지와 비교해 인체유해성, 인화성, 화학반응성의 위험도가 낮은 것은 물론 수명이 20년 이상으로 길고 용량 설계가 유연한 장점이 있다.

하지만, 높은 가격이 시장 확대에 걸림돌이 되고 있다.

바나듐 레독스 흐름전지의 부품 중 바나듐 전해액은 전지의 용량, 수명, 성능을 결정하는 핵심소재다.

이는 전체 전지가격의 약 절반을 차지하기 때문에 바나듐 레독스 흐름전지 시장의 확대를 위해서는 성능이 우수한 바나듐 전해액을 값싸게 만드는 것이 핵심이다.

연구진이 개발한 바나듐 전해액 대량생산 촉매반응 시스템은 3.5가의 전해액을 고순도로 연속적으로 제조할 수 있다.

전기분해법에 비해 시간당 생산 속도가 약 2.7배 높고, 시스템의 크기가 작아 부지시설 비용과 전력소비가 저감돼 전해액의 가격을 혁신적으로 낮출 수 있다.

연구진은 또 촉매의 불균일 흐름 현상을 방지할 수 있는 촉매 반응기를 독자 개발했다.

연구진은 더 나아가 일반적인 반응기에서 흔히 발생하는 반응 불균일 현상 및 열분배 등을 극복할 수 있도록 반응기를 특수하게 고안했다.

그 결과 반응효율을 급격히 증가시켜 고가의 귀금속 촉매 사용량을 개발 목표대비 5분의1 이하로 줄일 수 있었다.

연구진은 이런 방식으로 대량 생산된 전해액을 ㈜이에스가 설치한 INVINITY사의 40kWh급 바나듐흐름전지에 장입해 성능검증까지 완료했다.

연구진은 향후 확보된 대용량 바나듐 전해액 제조기술을 기반으로 국내 에너지저장장치시장에 진출할 예정이다.

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