KR20220163772A - Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same - Google Patents
Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220163772A KR20220163772A KR1020210072350A KR20210072350A KR20220163772A KR 20220163772 A KR20220163772 A KR 20220163772A KR 1020210072350 A KR1020210072350 A KR 1020210072350A KR 20210072350 A KR20210072350 A KR 20210072350A KR 20220163772 A KR20220163772 A KR 20220163772A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- aluminum
- kale
- electrolyte
- air battery
- extract
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 235000003899 Brassica oleracea var acephala Nutrition 0.000 claims abstract description 86
- 240000007124 Brassica oleracea Species 0.000 claims abstract description 85
- 235000012905 Brassica oleracea var viridis Nutrition 0.000 claims abstract description 84
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 66
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 60
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 24
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 23
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical group [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 15
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 32
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 12
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010828 elution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 abstract 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 11
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 235000011301 Brassica oleracea var capitata Nutrition 0.000 description 1
- 235000001169 Brassica oleracea var oleracea Nutrition 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000128884 Zier Kohl Species 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002475 indoles Chemical class 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 208000004296 neuralgia Diseases 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 235000012045 salad Nutrition 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 알루미늄 공기전지용 전해액 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 알칼리 전해액 첨가제인 케일 추출물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물 추출물 제조 방법, 알루미늄 공기전지용 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 알루미늄 공기전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte solution for an aluminum-air battery and a method for preparing the same. The present invention relates to a kale extract as an alkaline electrolyte solution additive, and more particularly, to a method for preparing a plant extract, an electrolyte solution additive for an aluminum air battery, and an aluminum air battery including the same.
높은 이론적 에너지 용량 (2980 Ah/kg) 및 기전력(-1.66 V)을 가지는 알루미늄 공기전지는 알루미늄과 공기 중 산소의 전기화학적 반응에 의해 전력을 생산하는 전지시스템이다. 이러한 알루미늄 공기전지는 크게 음극(anode), 양극(cathode) 및 전해액(electrolyte)로 구성된다. 음극은 연료로써 소모되어 전자를 생성하는 금속 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 양극은 전자를 받아 물과 산소를 환원시킬 수 있는 탄소전극 등을 포함한다. 또한, 전해액에서는 전극의 전기화학적 반응이 일어나고 이온의 교환이 일어난다. 즉, 알루미늄 공기전지는 음극인 알루미늄 금속의 이온화 과정 중에서 전자가 생성되고, 생성된 전자가 도선을 따라 이동하여 양극인 공기극으로 이동하여 공기 중의 산소와 물을 환원시킴으로서 전기를 생성하는 작동원리를 가진다. 알루미늄 공기전지의 반응식은 아래와 같다An aluminum air battery with a high theoretical energy capacity (2980 Ah/kg) and electromotive force (-1.66 V) is a battery system that produces power by an electrochemical reaction between aluminum and oxygen in the air. These aluminum-air batteries are largely composed of an anode, a cathode, and an electrolyte. The cathode is made of metal aluminum or an aluminum alloy that is consumed as fuel to generate electrons, and the anode includes a carbon electrode that can receive electrons and reduce water and oxygen. Also, in the electrolyte solution, an electrochemical reaction of electrodes occurs and ion exchange occurs. That is, the aluminum-air battery has an operating principle in which electrons are generated during the ionization process of aluminum metal, which is the cathode, and the generated electrons move along the wire to the air electrode, which is the anode, and reduce oxygen and water in the air to generate electricity. . The reaction formula of an aluminum-air battery is as follows:
- 알루미늄 산화반응 : Al + 4OH- → Al(OH)4 - + 3e- (-2.38 VSHE) - Aluminum oxidation reaction: Al + 4OH - → Al(OH) 4 - + 3e - (-2.38 V SHE )
- 공기 전극 환원반응 : O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (0.4 VSHE) - Air electrode reduction reaction: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH - (0.4 V SHE )
- 전체전지반응 : 4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al(OH)3 - Total cell reaction: 4Al + 3O 2 + 6H 2 O → 4Al(OH) 3
- 기생 부식 반응 : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 - Parasitic corrosion reaction: 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2
알루미늄-공기전지는 아래와 같은 3가지 문제점을 갖는다. (1) 알루미늄 산화 반응을 통해 생성된 전자가 외부 회로를 통해 전지의 출력에 기여하는 것이 가장 이상적이지만, 실제로는 알루미늄과 전해질 간의 화학 반응에 의한 기생 부식반응을 통한 전자의 손실이 전지 성능이 저해되는 문제점이 있다. (2) 또한 위와 같은 기생부식 반응으로 인해 전기를 생산하지 않는 휴지 상태에서도 알루미늄 전극이 소모되어 전지의 전력 손실이 발생하는 문제가 발생한다. (3) 알루미늄 산화 반응에 의해 생성된 수산화 알루미늄이 전극 표면에 재흡착하여 알루미늄 전극의 산화 반응을 방해하여, 전지의 기전력을 낮추는 문제가 있다. The aluminum-air battery has the following three problems. (1) It is most ideal that electrons generated through the aluminum oxidation reaction contribute to the output of the battery through an external circuit, but in reality, the loss of electrons through the parasitic corrosion reaction caused by the chemical reaction between aluminum and the electrolyte deteriorates the battery performance. There is a problem being (2) In addition, due to the above parasitic corrosion reaction, the aluminum electrode is consumed even in an idle state in which electricity is not generated, resulting in a problem of power loss of the battery. (3) Aluminum hydroxide generated by the aluminum oxidation reaction is re-adsorbed on the surface of the electrode to hinder the oxidation reaction of the aluminum electrode, thereby lowering the electromotive force of the battery.
본 발명은 알루미늄 공기전지의 출력특성 및 에너지 밀도를 향상시키는 전해액 첨가제를 개발하기 위한 것으로, 기존의 알칼리 수용액에 수소발생을 지연시킴과 동시에 알루미늄 전극 표면에 생성되는 수산화알루미늄 의 재흡착을 억제하는 물질인 케일 추출물을 첨가한다. 이를 통해 기생 부식반응을 억제하고 알루미늄 이온이 용출되는 반응을 촉진시켜 기전력을 높게 형성함으로써 전지 성능을 향상시키며, 전지의 휴지 시 수명과 방전 시 안정성 향상을 목적으로 한다. The present invention is to develop an electrolyte solution additive that improves the output characteristics and energy density of an aluminum-air battery, which delays the generation of hydrogen in an existing alkaline aqueous solution and at the same time suppresses the re-adsorption of aluminum hydroxide generated on the surface of an aluminum electrode. Add phosphorus kale extract. Through this, the parasitic corrosion reaction is suppressed, and the reaction in which aluminum ions are eluted is promoted to form a high electromotive force to improve battery performance, and to improve battery life during rest and stability during discharge.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액은, 알칼리염을 포함한 수용액; 및 케일(Kale) 추출물 첨가제를 포함하고, 상기 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제한다.An electrolyte solution for an aluminum-air battery according to an embodiment of the present invention includes an aqueous solution containing an alkali salt; and a Kale extract additive, wherein the Kale extract additive inhibits hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide.
상기 알칼리염은 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이 이용된다. 상기 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M인 것이 바람직하다.As the alkali salt, potassium hydroxide or sodium hydroxide is used. The concentration of the alkali salt is preferably 1M to 8M.
상기 케일 추출물은 0 초과 2.0 g/L 이하로 첨가된다. The kale extract is added above 0 and below 2.0 g/L.
상기 케일 추출물은 하기 방법을 통해 얻어지며, 케일 추출물을 얻는 방법은, 케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계; 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계; 케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계; 및 환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계를 포함한다.The kale extract is obtained through the following method, and the method of obtaining the kale extract includes washing kale in deionized water and drying it in an oven; Grinding the dried kale to prepare it in powder form; Mixing kale powder with deionized water to reflux; and separating the refluxed solution through a filtration device to obtain an extract.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법은, 탈이온수에 알칼리염을 용해시킨 전해액을 제조하는 단계; 및 상기 전해액에 케일 추출물 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하고, 상기 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제한다.A method for preparing an electrolyte solution for an aluminum-air battery according to an embodiment of the present invention includes preparing an electrolyte solution in which an alkali salt is dissolved in deionized water; and adding a kale extract additive to the electrolyte solution, wherein the kale extract additive inhibits hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide.
상기 알칼리염은 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이고, 상기 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M인 것이 바람직하다.The alkali salt is potassium hydroxide or sodium hydroxide, and the concentration of the alkali salt is preferably 1M to 8M.
상기 케일 추출물은 0 초과 2.0 g/L 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.The kale extract is preferably added in an amount greater than 0 and less than 2.0 g/L.
상기 케일 추출물은 하기 방법을 통해 얻어지며, 케일 추출물을 얻는 방법은, 케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계; 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계; 케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계; 및 환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계를 포함한다.The kale extract is obtained through the following method, and the method of obtaining the kale extract includes washing kale in deionized water and drying it in an oven; Grinding the dried kale to prepare it in powder form; Mixing kale powder with deionized water to reflux; and separating the refluxed solution through a filtration device to obtain an extract.
본 발명에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액은 기존의 알칼리 수용액에 수소발생을 지연시킴과 동시에 알루미늄 전극 표면에 생성되는 수산화알루미늄 의 재흡착을 억제하는 물질인 케일 추출물을 포함하고 있어서, 이를 통해 기생 부식반응을 억제하고 알루미늄 이온이 용출되는 반응을 촉진시켜 기전력을 높게 형성함으로써 전지 성능을 향상시키며, 전지의 휴지 시 수명과 방전 시 안정성을 향상시킨다.The electrolyte for an aluminum-air battery according to the present invention contains a kale extract, which is a material that delays the generation of hydrogen in a conventional alkaline aqueous solution and at the same time suppresses re-adsorption of aluminum hydroxide generated on the surface of an aluminum electrode, thereby preventing a parasitic corrosion reaction. It suppresses and promotes the reaction in which aluminum ions are eluted to form a high electromotive force, thereby improving battery performance, improving battery life at rest and stability during discharge.
도 1은 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제를 포함하는 알루미늄 공기전지의 부식 반응에 의한 알루미늄 손실량(Weight loss)을 나타내는 그래프이다.
도 2는 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제가 2.0 g L-1첨가된 전해액 각각에 1 시간 동안 침지한 후 관찰한 알루미늄 표면을 비교한 그림이다.
도 3은 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제를 포함하는 알루미늄 공기전지의 10 mA/cm2 정전류 방전에 따른 전압을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케일 추출물을 얻는 방법에 대한 순서도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 is a graph showing weight loss of aluminum due to a corrosion reaction between an aluminum air battery and an aluminum air battery including a 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor.
Figure 2 is an aluminum air battery and 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor 2.0 g L -1 is added to each of the electrolyte solution for 1 hour after immersion for a comparison of the aluminum surface observed.
3 is a graph showing voltage according to constant current discharge of 10 mA/cm 2 of an aluminum air battery and an aluminum air battery including a 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor.
Figure 4 shows a flow chart for a method for obtaining a kale extract according to an embodiment of the present invention.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numbers are used throughout the drawings to indicate like elements. In this specification for purposes of explanation, various descriptions are presented to provide an understanding of the present invention. However, it is apparent that these embodiments may be practiced without this specific description. In other instances, well-known structures and devices are presented in block diagram form in order to facilitate describing embodiments.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention may have various changes and various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features or steps However, it should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.
기존에 사용되는 수소 발생 억제제는 알루미늄 표면에 흡착하여 기생 부식반응을 억제한다. 그러나 기존의 수소 발생 억제제는 알루미늄 표면에 흡착하기 때문에 전력을 생산하는 알루미늄 용해 반응 또한 억제하여 전력을 저하시킨다. 그리고 기존 발명에서는 As, P, Sb, Bi, Sn, Pb, Hg, Te, S 등의 금속 화합물을 전해질에 첨가하거나, 해당 원소들을 활용해 알루미늄 합금을 개발하여 부식 반응을 억제하였다. 그러나 본 발명에서는 식물에서 추출한 물질(케일 추출물)을 첨가제로 적용하여 부식 반응을 억제하였으며, 부식 반응 억제 효과와 산화알루미늄의 재흡착을 억제하는 두 가지 효과를 동시에 나타낸다는 점에서 차별성을 가지고 있다Existing hydrogen generation inhibitors adsorb on the surface of aluminum to suppress parasitic corrosion reactions. However, since existing hydrogen generation inhibitors adsorb on the aluminum surface, they also suppress the aluminum dissolution reaction that generates power, thereby reducing power. In addition, in the existing invention, metal compounds such as As, P, Sb, Bi, Sn, Pb, Hg, Te, and S were added to the electrolyte or an aluminum alloy was developed using the elements to suppress the corrosion reaction. However, in the present invention, the corrosion reaction was suppressed by applying a material extracted from a plant (kale extract) as an additive, and it has a difference in that it exhibits both the effect of inhibiting the corrosion reaction and the re-adsorption of aluminum oxide at the same time.
첫째로, 부식반응을 억제하는 메커니즘은 다음과 같다. 전해질 내 알루미늄 전극 표면에 검은 침전물(철, 구리, 탄소 등과 같은 불순물)이 생성되며, 이는 부분적인 양극 영역으로써 작용하게 된다. 이 부분적인 양극 영역에서 부식 반응이 가속화되는데 케일 추출물 첨가제를 첨가하게 되면 알루미늄 전극 표면에서의 양극 영역 생성이 눈에 띄게 저하된다. 결과적으로 이는 부식 반응을 억제하며, 부식 반응으로 인한 수소 기체의 발생이 감소한다. 이러한 부식 반응의 억제는 전력이 생산되지 않는 휴지 상태에서도 동일하게 작용하여 알루미늄-공기전지의 휴지 시 수명과 방전 시 안정성을 향상 시킨다.First, the mechanism for suppressing the corrosion reaction is as follows. Black precipitates (impurities such as iron, copper, carbon, etc.) are formed on the surface of the aluminum electrode in the electrolyte, which acts as a partial anode region. The corrosion reaction is accelerated in this partial anode area, and when the kale extract additive is added, the formation of the anode area on the surface of the aluminum electrode is noticeably reduced. As a result, it inhibits the corrosion reaction, and the generation of hydrogen gas due to the corrosion reaction is reduced. The suppression of this corrosion reaction works the same even in the idle state in which power is not produced, improving the lifespan of the aluminum-air battery at rest and the stability during discharge.
둘째로, 수산화알루미늄 재흡착을 억제하는 메커니즘은 다음과 같다. 알루미늄 전극에서 전해질로 용출된 Al3+ 이온과 전해질 내의 OH- 이온 간 화학반응에 의해 Al(OH)1 2+, Al(OH)2 +, Al(OH)3 등이 생성된다. 이 생성물들은 다시 알루미늄 표면에 흡착하여 복합적인 수산화알루미늄 피막을 형성하게 된다. 케일 추출물을 첨가한 경우, 첨가제 내부의 음의 전하를 띄는 하이드록실기 작용기가 용출된 Al3+ 이온에 대해서 OH- 이온과 경쟁적으로 결합을 하게 된다. Al3+ 이온이 케일 추출물 첨가제와 결합하게 되는 경우, 이는 상대적으로 수산화알루미늄의 재흡착을 억제하게 되고 알루미늄 이온의 용출 반응을 촉진시켜 알루미늄 공기전지의 성능을 향상시킨다.Second, the mechanism for suppressing aluminum hydroxide re-adsorption is as follows. Al(OH) 1 2+ , Al(OH) 2 + , Al(OH) 3 , etc. are produced by a chemical reaction between Al 3+ ions eluted from the aluminum electrode into the electrolyte and OH - ions in the electrolyte. These products are adsorbed on the aluminum surface again to form a complex aluminum hydroxide film. When the kale extract is added, the negatively charged hydroxyl functional group inside the additive competes with OH - ions for the eluted Al 3+ ions. When the Al 3+ ion is combined with the kale extract additive, it relatively suppresses the re-adsorption of aluminum hydroxide and promotes the elution reaction of aluminum ion, thereby improving the performance of the aluminum air battery.
위의 두 가지 효과는 동시에 작용하며, 이를 통해 알루미늄 전극의 부식 억제 효과 및 배터리 방전 특성을 포함한 알루미늄 공기전지의 성능이 향상된다.The above two effects work simultaneously, and through this, the performance of the aluminum-air battery, including the corrosion inhibitory effect of the aluminum electrode and the battery discharge characteristics, is improved.
케일(Kale)은 십자화과의 2년생 또는 다년생 식물로, 곱슬케일·쌈케일·꽃케일 등의 종류가 있다. 양배추의 선조격으로, 녹즙이나 쌈채소, 샐러드용으로 쓰인다. 신경통 치료와 정장(整腸)의 효과가 있고, 고혈압증 개선과 혈당치 회복의 효과도 있다. 발암물질을 해독하는 인돌화합물이 함유되어 있다.Kale is a biennial or perennial plant of the cruciferous family, and there are types such as curly kale, ssam kale, and flower kale. As an ancestor of cabbage, it is used for green juice, ssam vegetables, and salads. It has the effect of treating neuralgia and purifying the intestines, and also has the effect of improving hypertension and restoring blood sugar levels. It contains indole compounds that detoxify carcinogens.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액은, 알칼리염을 포함한 수용액; 및 케일(Kale) 추출물 첨가제를 포함한다.An electrolyte solution for an aluminum-air battery according to an embodiment of the present invention includes an aqueous solution containing an alkali salt; and a Kale extract additive.
알칼리염을 포함한 수용액은 탈이온수에 알칼리염을 용해시켜 얻게 된다. 알칼리염으로는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이 이용될 수 있다. 또한, 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M이 바람직하다.An aqueous solution containing an alkali salt is obtained by dissolving an alkali salt in deionized water. As the alkali salt, potassium hydroxide or sodium hydroxide may be used. In addition, the concentration of the alkali salt is preferably 1M to 8M.
케일 추출물은 전해액에 0 초과 2.0 g/L 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 이러한 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제하여 궁극적으로는 전지 성능을 향상시키며, 전지의 휴지 시 수명과 방전 시 안정성을 향상시킨다. 케일 추출물의 함량은 위와 같이 제어되는 것이 중요한데, 왜냐하면 알루미늄 부식의 관점에서는 케일 추출물이 많을수록 유리한 것이지만, 전체적인 배터리 시스템에서는 케일 추출물의 양이 많을수록 이온 전도도가 하락하는 문제점이 발생되기 때문이다. 따라서, 이온 전도도의 큰 하락 없이 알루미늄의 부식을 막을 수 있는 기생 부식 반응을 억제하는 최적의 케일 추출물의 농도는 0 초과 2.0 g/L 이하이다.Kale extract is preferably added to the electrolyte solution in an amount greater than 0 and less than 2.0 g/L. These kale extract additives inhibit hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide, ultimately improving battery performance, improving battery life at rest and stability during discharge. It is important that the content of the kale extract is controlled as above, because from the viewpoint of aluminum corrosion, the more kale extract is advantageous, but in the overall battery system, the greater the amount of kale extract, the lower the ion conductivity. Therefore, the optimum concentration of the kale extract that inhibits the parasitic corrosion reaction capable of preventing corrosion of aluminum without a significant drop in ionic conductivity is greater than 0 and less than or equal to 2.0 g/L.
케일 추출물은 아래와 같은 방법에 의해 얻을 수 있으며, 구체적인 방법에 대한 순서도는 도 4에서 도시된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케일 추출물을 얻는 방법에 대한 순서도를 도시한다.Kale extract can be obtained by the following method, and a flow chart for a specific method is shown in FIG. Figure 4 shows a flow chart for a method for obtaining a kale extract according to an embodiment of the present invention.
케일 추출물을 얻는 방법은, 케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계(S 410); 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계(S 420); 케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계(S 430); 및 환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계(S 440)를 포함한다. A method of obtaining a kale extract includes washing kale in deionized water and drying it in an oven (S 410); Grinding the dried kale to prepare it in powder form (S 420); Mixing kale powder with deionized water to reflux (S 430); and separating the refluxed solution through a filtration device to obtain an extract (S440).
S 410 단계에서는 케일을 탈이온수(DI water)에서 세척하여 오븐에서 일정 시간 및 일정 온도의 건조 과정을 진행하고, S 420 단계에서는 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하며, S 430 단계에서는 케일 분말을 탈이온수와 섞어서 환류 장치에서 일정 시간 및 일정 온도에서 환류시키고, S 440 단계에서는 환류가 완료된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 최종적으로 케일 추출물을 얻게 된다.In
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액에 대해 설명하였으며, 이하에서는 알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법에 대해 설명하도록 하겠다.So far, the electrolyte solution for an aluminum-air battery according to an embodiment of the present invention has been described, and hereinafter, a method for manufacturing the electrolyte solution for an aluminum-air battery will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법은, 탈이온수에 알칼리염을 용해시킨 전해액을 제조하는 단계; 및 상기 전해액에 케일 추출물 첨가제를 첨가하는 단계를 포함한다. A method for preparing an electrolyte solution for an aluminum-air battery according to an embodiment of the present invention includes preparing an electrolyte solution in which an alkali salt is dissolved in deionized water; and adding a kale extract additive to the electrolyte solution.
알칼리염으로는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이 이용될 수 있고, 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M이다. As the alkali salt, potassium hydroxide or sodium hydroxide may be used, and the concentration of the alkali salt is 1M to 8M.
케일 추출물은 0 초과 2.0 g/L 로 첨가되고, 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제한다. 케일 추출물은 하이드록실기가 포함되어 있다.The kale extract is added at 2.0 g/L above zero, and the kale extract additive inhibits hydrogen evolution and inhibits re-adsorption of aluminum hydroxide. Kale extract contains hydroxyl groups.
케일 추출물을 얻는 방법은, 케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계; 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계; 케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계; 및 환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계를 포함한다.A method of obtaining a kale extract includes washing kale in deionized water and drying it in an oven; Grinding the dried kale to prepare it in powder form; Mixing kale powder with deionized water to reflux; and separating the refluxed solution through a filtration device to obtain an extract.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the content of the present invention will be further described with specific examples.
실시예 1에서는 전해액을 제조하였다.In Example 1, an electrolyte solution was prepared.
본 특허에서 검증하는 기본전해액은 전기저항이 15 MΩ 이상인 탈이온수(DI water)에 수산화 나트륨(NaOH)를 용해시켜 4M NaOH을 기본용액으로 하는 전해액을 제조하였다. NaOH를 DI water에 용해시키면 나트륨이온(Na+)과 수산화이온(OH-)으로 해리된다. 수산화이온(OH-)은 알루미늄과 반응하는 물질로, 알루미늄의 전력 생산 반응을 촉진시켜주는 물질로서 작용한다. 또한 상기 기본전해액에 수소 발생 억제와 수산화알루미늄의 재흡착을 동시에 억제하는 첨가제인 케일 추출물 첨가제를 2 g/L 이하로 첨가한다. The basic electrolyte verified in this patent was prepared by dissolving sodium hydroxide (NaOH) in deionized water (DI water) having an electrical resistance of 15 MΩ or more to prepare an electrolyte solution using 4M NaOH as a basic solution. When NaOH is dissolved in DI water, it dissociates into sodium ion (Na + ) and hydroxide ion (OH - ). Hydroxide ion (OH - ) is a material that reacts with aluminum and acts as a material that accelerates the power generation reaction of aluminum. In addition, a kale extract additive, which is an additive that suppresses hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide at the same time, is added to the basic electrolyte in an amount of 2 g/L or less.
첨가제를 제조하는 방법은 다음과 같다. (1) 케일을 DI water에 세척하여 오븐에서 70 ℃, 72 시간 건조 과정을 진행한다. (2) 건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 만든다. (3) 20 g 의 케일 분말과 100 ml 의 DI water와 섞어, 환류 장치에서 120 ℃, 3 시간 환류(Reflux) 시킨다. (4) 환류가 완료된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는다. The method for preparing the additive is as follows. (1) Wash the kale with DI water and dry it in an oven at 70 ℃ for 72 hours. (2) Grind the dried kale into powder form. (3) Mix 20 g of kale powder and 100 ml of DI water and reflux at 120 ° C for 3 hours in a reflux device. (4) The refluxed solution is separated through a filtration device to obtain an extract.
실시예 2에서는 실시예 1의 전해액을 이용하여 전지 셀을 제조하였다.In Example 2, a battery cell was manufactured using the electrolyte solution of Example 1.
전해액에 따른 전지특성을 평가하기 위해 전지시스템을 구성하였다. 본 발명에 따른 알루미늄 공기전지를 제조하기 위해, 폭이 5 mm인 아크릴 수조의 양측에 지름 1 cm의 구멍을 내어 본체를 만든 후, 각각의 구멍에 오링 및 압착장치를 이용하여 제1전극과 제2전극을 고정시켰다. A battery system was constructed to evaluate the battery characteristics according to the electrolyte. In order to manufacture the aluminum-air battery according to the present invention, after making a hole with a diameter of 1 cm on both sides of an acrylic water tank having a width of 5 mm to make a body, using an O-ring and a compression device in each hole, the first electrode and the battery 2 electrodes were fixed.
본체는 알루미늄 공기전지용 전해액을 수용할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있고, 내부에는 알루미늄 공기전지용 전해액이 수용될 수 있도록 제조하였다. 상기 제1전극은 본체의 일측과 결합하고, 본체 내부에 수용된 알루미늄 공기전지용 전해액과 접촉하도록 제조하였다. 제2전극는 제1전극과 대향하는 본체의 타측과 결합하고, 본체 내부에 수용된 알루미늄 공기전지용 전해액과 접촉하도록 제조하였다. 상기 제1전극과 상기 제2전극의 간격은 1 cm로 일정하게 유지하였다.The main body has a space formed therein to accommodate the electrolyte for an aluminum-air battery, and is manufactured to accommodate the electrolyte for an aluminum-air battery inside. The first electrode is coupled to one side of the body and made to come into contact with the electrolyte for an aluminum-air battery accommodated inside the body. The second electrode was coupled to the other side of the body facing the first electrode, and was manufactured to come into contact with the electrolyte for an aluminum-air battery accommodated inside the body. The distance between the first electrode and the second electrode was kept constant at 1 cm.
실험예 1Experimental Example 1
상온에서의 수소 발생량 평가Evaluation of hydrogen production at room temperature
기본전해액인 4M NaOH 수용액에 케일 추출물을 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 g L-1 농도로 용해시켰다. 각 기생 부식 반응 억제제를 첨가한 알루미늄 공기전지용 전해액이 25 ml 포함된 코니칼 튜브에 1 cm x 1 cm x 0.34 cm 로 제어된 99.99% 순도의 알루미늄을 1 시간 동안 침지하여 알루미늄 손실양을 확인하였다.The kale extract was dissolved in 4M NaOH aqueous solution, which is a basic electrolyte, at concentrations of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 g L -1 . 99.99% pure aluminum controlled to 1 cm x 1 cm x 0.34 cm was immersed for 1 hour in a conical tube containing 25 ml of electrolyte for an aluminum air battery to which each parasitic corrosion inhibitor was added, and the amount of aluminum loss was confirmed.
실험예 2Experimental Example 2
상온에서의 알루미늄 표면 관찰을 통한 부식 저항성 평가Corrosion resistance evaluation through observation of aluminum surface at room temperature
기본전해액인 4M NaOH 수용액에 케일 추출물을 2.0 g L-1 농도로 용해시켰다. 각 기생 부식 반응 억제제를 첨가한 알루미늄 공기전지용 전해액이 25 ml 포함된 코니칼 튜브에 1cm x 1cm x 0.34 cm 로 제어된 99.99% 순도의 알루미늄을 1 시간 동안 침지하여 표면을 SEM(Scanning electron microscopy)과 AFM(Atomic force microscopy)를 통해 관찰하였다.The kale extract was dissolved in a 4M NaOH aqueous solution, which is a basic electrolyte, at a concentration of 2.0 g L -1 . 99.99% pure aluminum controlled to 1 cm x 1 cm x 0.34 cm was immersed for 1 hour in a conical tube containing 25 ml of electrolyte for an aluminum air battery to which each parasitic corrosion inhibitor was added, and the surface was examined by scanning electron microscopy (SEM). It was observed through atomic force microscopy (AFM).
실험예 3 Experimental Example 3
방전효율 및 에너지밀도 평가Discharge efficiency and energy density evaluation
기본전해액인 4M NaOH 수용액에 케일 추출물을 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 g L-1 농도로 용해시켰다. 각 기생 부식 반응 억제제를 첨가한 알루미늄 공기전지용 전해액을 상기 전지 셀의 제조에 적용하였다. 상온 25 ℃에서 10 mA/cm2 전류를 일정하게 방전시켰으며 이를 2 시간동안 진행하였다. 정전류 방전 실험을 통하여 질량 및 전압 변화를 측정하였고 이로부터 방전 효율 및 에너지 밀도를 산출하였다.The kale extract was dissolved in 4M NaOH aqueous solution, which is a basic electrolyte, at concentrations of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 g L -1 . Electrolytes for aluminum-air batteries to which each parasitic corrosion inhibitor was added were applied to the manufacture of the battery cells. A 10 mA/cm 2 current was constantly discharged at room temperature of 25° C., and this was carried out for 2 hours. Mass and voltage changes were measured through a constant current discharge experiment, and discharge efficiency and energy density were calculated therefrom.
실험예 1의 결과Results of Experimental Example 1
도 1은 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제를 포함하는 알루미늄 공기전지의 부식 반응에 의한 알루미늄 손실량(Weight loss)을 나타내는 그래프이다. 아래 표 1은 도 1에 대응하는 기생 부식 억제 효율(Inhibition efficiency)을 산출한 도표이다. 케일 추출물 첨가에 따라 농도에 따른 기생 부식반응 억제 효과의 차이를 나타내었으며, 2.0 g L-1 이 첨가된 용액에서 가장 큰 부식 억제 효과를 보였다.1 is a graph showing weight loss of aluminum due to a corrosion reaction between an aluminum air battery and an aluminum air battery including a 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor. Table 1 below is a chart in which inhibition efficiency corresponding to FIG. 1 is calculated. According to the addition of kale extract, the difference in the parasitic corrosion inhibitory effect according to the concentration was shown, and the largest corrosion inhibitory effect was shown in the solution to which 2.0 g L -1 was added.
실험예 2의 결과Results of Experimental Example 2
도 2는 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제가 2.0 g L-1첨가된 전해액 각각에 1 시간 동안 침지한 후 관찰한 알루미늄 표면을 비교한 그림이다. 케일 추출물이 첨가된 알루미늄의 경우 표면의 조도차이가 크지 않고 반응 면이 반응 부산물이 관찰되지 않는 반면에, 4M 수산화나트륨만이 용해된 수용액의 경우 표면에 반응 부산물 및 큰 조도차이를 보이는 것이 확인된다. 이러한 표면 조도의 차이는 부식 억제와 큰 상관관계를 갖으며, 첨가제로 인해 부식 반응이 억제된다는 것을 보여준다.Figure 2 is an aluminum air battery and 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor 2.0 g L -1 is added to each of the electrolyte solution for 1 hour after immersion for a comparison of the aluminum surface observed. In the case of aluminum with kale extract added, the difference in roughness of the surface is not large and no reaction by-product is observed on the reaction surface, whereas in the case of an aqueous solution in which only 4M sodium hydroxide is dissolved, it is confirmed that the reaction by-product and a large difference in roughness are shown on the surface. . This difference in surface roughness has a great correlation with corrosion inhibition, and shows that the corrosion reaction is inhibited due to the additive.
실험예 3의 결과Results of Experimental Example 3
도 3은 알루미늄 공기전지와 4M NaOH 전해액 및 케일 추출물 부식 억제제를 포함하는 알루미늄 공기전지의 10 mA/cm2 정전류 방전에 따른 전압을 나타내는 그래프이다. 아래 표 2는 도 3에 대응되는 방전 효율에 관한 도표이다. 3 is a graph showing voltage according to constant current discharge of 10 mA/cm 2 of an aluminum air battery and an aluminum air battery including a 4M NaOH electrolyte and a kale extract corrosion inhibitor. Table 2 below is a chart of discharge efficiency corresponding to FIG. 3 .
케일 추출물을 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 g L-1 의 농도로 전해질에 첨가하였으며 그에 따른 방전효율을 도식화 하였다. 첨가제가 포함되지 않은 전해질에 비해 높은 방전 전압과 휴지 시 수명을 나타내었으며, 이는 같은 전류 대비 높은 전력밀도로 전기를 생산함을 의미한다. 또한 기본전해액(Blank)에 비해 높은 방전 용량(Capacity density)과 방전 효율(Utilization efficiency)를 보여준다.Kale extract was added to the electrolyte at concentrations of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 g L -1 and the corresponding discharge efficiency was plotted. Compared to the electrolyte without the additive, it showed a higher discharge voltage and a longer life at rest, which means that electricity is produced with a higher power density compared to the same current. In addition, it shows higher discharge capacity (Capacity density) and discharge efficiency (Utilization efficiency) compared to the basic electrolyte (Blank).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.
Claims (12)
케일(Kale) 추출물 첨가제를 포함하고,
상기 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제하는,
알루미늄 공기전지용 전해액.
Aqueous solutions containing alkali salts; and
Contains a Kale extract additive,
The kale extract additive inhibits hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide,
Electrolyte for aluminum-air batteries.
상기 알칼리염은 수산화칼륨 또는 수산화나트륨인,
알루미늄 공기전지용 전해액.
According to claim 1,
The alkali salt is potassium hydroxide or sodium hydroxide,
Electrolyte for aluminum-air batteries.
상기 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M인,
알루미늄 공기전지용 전해액.
According to claim 1,
The concentration of the alkali salt is 1M to 8M,
Electrolyte for aluminum-air batteries.
상기 케일 추출물은 0 초과 2.0 g/L 이하로 첨가되는,
알루미늄 공기전지용 전해액.
According to claim 1,
The kale extract is added in an amount greater than 0 and less than 2.0 g/L,
Electrolyte for aluminum-air batteries.
상기 케일 추출물은 하기 방법을 통해 얻어지며,
케일 추출물을 얻는 방법은,
케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계;
건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계;
케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계; 및
환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계를 포함하는,
알루미늄 공기전지용 전해액.
According to claim 1,
The kale extract is obtained through the following method,
How to obtain kale extract,
washing kale in deionized water and drying in an oven;
Grinding the dried kale to prepare it in powder form;
Mixing kale powder with deionized water to reflux; and
Comprising the step of obtaining an extract by separating the refluxed solution through a filtration device,
Electrolyte for aluminum-air batteries.
An aluminum air battery comprising the electrolyte for an aluminum air battery according to any one of claims 1 to 5.
상기 전해액에 케일 추출물 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하고,
상기 케일 추출물 첨가제는 수소 발생을 억제하고 수산화알루미늄의 재흡착을 억제하는,
알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법.
Preparing an electrolyte solution by dissolving an alkali salt in deionized water; and
Adding a kale extract additive to the electrolyte solution,
The kale extract additive inhibits hydrogen generation and re-adsorption of aluminum hydroxide,
A method for producing an electrolyte solution for an aluminum-air battery.
상기 알칼리염은 수산화칼륨 또는 수산화나트륨인,
알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법.
According to claim 7,
The alkali salt is potassium hydroxide or sodium hydroxide,
A method for producing an electrolyte solution for an aluminum-air battery.
상기 알칼리염의 농도는 1M 내지 8M인,
알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법.
According to claim 7,
The concentration of the alkali salt is 1M to 8M,
A method for producing an electrolyte solution for an aluminum-air battery.
상기 케일 추출물은 0 초과 2.0 g/L 이하로 첨가되는,
알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법.
According to claim 7,
The kale extract is added in an amount greater than 0 and less than 2.0 g/L,
A method for producing an electrolyte solution for an aluminum-air battery.
상기 케일 추출물은 하기 방법을 통해 얻어지며,
케일 추출물을 얻는 방법은,
케일을 탈이온수에서 세척하여 오븐에서 건조시키는 단계;
건조된 케일을 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 단계;
케일 분말을 탈이온수와 섞어 환류(reflux)시키는 단계; 및
환류된 용액을 여과 장치를 통해 분리하여 추출물을 얻는 단계를 포함하는,
알루미늄 공기전지용 전해액의 제조 방법.
According to claim 7,
The kale extract is obtained through the following method,
How to obtain kale extract,
washing kale in deionized water and drying in an oven;
Grinding the dried kale to prepare it in powder form;
Mixing kale powder with deionized water to reflux; and
Comprising the step of obtaining an extract by separating the refluxed solution through a filtration device,
A method for producing an electrolyte solution for an aluminum-air battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072350A KR102535066B1 (en) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072350A KR102535066B1 (en) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220163772A true KR20220163772A (en) | 2022-12-12 |
| KR102535066B1 KR102535066B1 (en) | 2023-05-26 |
Family
ID=84391606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210072350A KR102535066B1 (en) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102535066B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150096250A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 성균관대학교산학협력단 | Electrolyte for aluminum-air battery and aluminum-air battery containing the same |
| JP2017195843A (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 奥長良川名水株式会社 | Hydrogen water, and production method thereof |
| KR20200092118A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-03 | 성균관대학교산학협력단 | Electrolyte for aluminum air battery and aluminum air battery comprising the same |
-
2021
- 2021-06-03 KR KR1020210072350A patent/KR102535066B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150096250A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 성균관대학교산학협력단 | Electrolyte for aluminum-air battery and aluminum-air battery containing the same |
| JP2017195843A (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 奥長良川名水株式会社 | Hydrogen water, and production method thereof |
| KR20200092118A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-03 | 성균관대학교산학협력단 | Electrolyte for aluminum air battery and aluminum air battery comprising the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102535066B1 (en) | 2023-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5876950B2 (en) | Negative electrode material for magnesium fuel cell | |
| Park et al. | Bismuth oxide as an excellent anode additive for inhibiting dendrite formation in zinc-air secondary batteries | |
| WO2017181532A1 (en) | Lithium metal secondary battery, and negative terminal and porous copper current collector thereof | |
| RU2288524C2 (en) | Method and products for improving performance characteristics of batteries/fuel cells | |
| JP6314152B2 (en) | Prevention of deterioration of solid alkali ion conductive membrane | |
| CN103811766A (en) | Preparation method of current collector | |
| US20170288287A1 (en) | Rechargeable aluminum-air electrochemical cell | |
| Ji et al. | A perspective: the technical barriers of Zn metal batteries | |
| KR102535066B1 (en) | Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same | |
| Deutscher et al. | Investigations on an aqueous lithium secondary cell | |
| KR102639459B1 (en) | Electrolyte for aluminum air battery and method of fabricating the same | |
| KR101573596B1 (en) | Electrolyte for aluminum-air battery and aluminum-air battery containing the same | |
| KR20240031590A (en) | Electrolyte for aluminum air battery, and aluminum air battery comprising the same | |
| US3565695A (en) | Method of forming an amalgamated zinc electrode | |
| US2863789A (en) | Electrolyte for an air-depolarized cell | |
| JP2015046312A (en) | Magnesium battery | |
| CN102867961A (en) | Electrode material for disposable alkaline battery | |
| WO2023033113A1 (en) | Battery having electronic conduction function via electric double layer capacitor | |
| CN116581437A (en) | Quasi-solid electrolyte for air battery and preparation method and application thereof | |
| JP2024034840A (en) | Battery with electron conduction function via electric double layer capacitor | |
| US20190131679A1 (en) | Energy storage device electrolyte additive | |
| JP2024034270A (en) | Air battery using metallic copper or its alloy as an oxygen-reducing air electrode | |
| AU2022339328A1 (en) | Air battery in which metallic copper or alloy thereof serves as oxygen reducing air electrode | |
| KR20140143528A (en) | Aluminum alloy anode for aluminum-air battery and aluminum-air battery comprising the same | |
| CN116247312A (en) | Water system sodium ion battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |