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양승철(SeungCheol Yang),김하은(Haeun Kim),김동현(Donghyun Kim),정연길(Yeon-Gil Jung),권화빈(Hwabhin Kwon),박희성(Heesung Park),이동수(Dongsoo Lee),황인성(Insung Hwang),송태섭(Taeseup Song) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5
염분차발전은 해수와 담수 사이의 염분농도차를 이용해 전기를 생산하는 해양 신재생 에너지원이다. 최근 새로운 염분차발전 기술로 무한한 이온흡착용량을 지니는 흐름전극의 이온 흡착/탈착을 활용하는 흐름전극-축전식혼합 (F-Capmix, flow-electrode capacitive mixing)이 제안되었다. 하지만, F-Capmix는 타 염분차발전 기술 대비 낮은 출력밀도를 지니고 있어 향후 상용화를 위해 이를 개선해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 F-Capmix 염분차발전 기술의 낮은 출력밀도의 개선을 위해, (1) 흐름전극 내 다공성 탄소 입자 사이의 효율적인 charge percolation을 위한 개선된 조성을 지니는 흐름전극, (2) 그래파이트가 코팅된 금속 집전체를 활용해 전기저항이 낮아진 집전체, (3) 집전체와 흐름전극 내 다공성 탄소 입자 사이의 효율적인 charge percolation을 위한 유로 디자인에 대한 연구를 수행하였다. 이를 통해, F-Capmix 염분차발전의 낮은 출력밀도가 개선되었음을 확인했다. Salinity differential power generation (SGP) is a marine renewable energy that generates electricity by salt concentration difference between seawater and freshwater. As a new SGP technology, flow-electrode capacitive mixing (F-Capmix) has been proposed that utilizes ion adsorption/desorption of a flow-electrode with infinite ion adsorption capacity. However, F-Capmix has a lower power density compared to other SGP technologies, so it needs to be improved for commercialization. In this study, in order to improve the low power density of the F-Capmix, we conducted various studies on (1) a flow-electrode with an improved composition for efficient charge percolation between porous carbon particles in the flow-electrode, (2) a current collector with low electrical resistance by using a graphite-coated metal current collector, and (3) flow path design for efficient charge percolation between the current collector and the porous carbon particles in the flow electrode. Through this, it was confirmed that the low power density of the F-Capmix was improved.