신기술 소개
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… NICE, 제36권 제3호, 2018망간과 수소로 만들어진 새로운 배터리는 그리드 의 에너지를 저장하기 위해 쉽게 확장 될 수 있다고 연구자들은 말한다. 배터리에는 많은 양의 에너지가 저장되고 오랜 시간이 소요되며 작업을 수행하기에 충분히 저렴할 수 있다.
그리드 스토리지를 위한 완벽한 배터리를 찾는 것은 연구원들에게는 여전히 성배이다. 이상적인 그 리드 배터리는 많은 양의 에너지를 소량으로 채워야 하며 미국 에너지부의 요구 사항에 따라 kWh당 100 달러 이하로 저장해야 한다. 스탠포드 대학의 Yi Cui 교수는 또한 수명이 길어야 한다고 말한다. “10,000
회 충전 주기 이상으로 작동시키며 25 년이 지속되 어야 한다.”
현재의 대부분의 배터리 기술은 적어도 하나의 영역에서 부족하다. 랩톱 및 전기 자동차에 전력을 공급하는 리튬 이온 배터리는 200 Wh/kg 이상의 에 너지 밀도를 갖지만 DOE 요구 사항의 두 배 이상의 비용이 든다. 산화 환원 배터리는 또한 비싸다. 한편 납 축전지는 값이 싸지만 500 사이클만 지속되며 에 너지 밀도는 낮다. 연구자들은 최근에 전해질로서 아연과 나트륨 이온의 수용액으로 저비용의 배터리 를 만들었지만 낮은 에너지 밀도와 짧은 사이클 수
새로운 그리드 배터리
Prachi Patel, VOLUME 96, ISSUE 19 C&EN
https://cen.acs.org/energy/energy-storage-/New-battery-serve-grid/96/i19
새로운 전지에서 충전하는 동안 황산 망간 전해질 용액의 망간 이온(적색)은 음극에서 탄소 섬유 기반 직물(녹색)에 침착되는 반면, 양극 직물(보라색)에서 백금 촉매(황색)는 물로부터 수소 가스를 만든다. 방전 중에는 역반응이 일어난다.
신기술 소개
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 36, No. 3, 2018 …
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명을 가진다.Cui 그룹은 풍부하게 존재한 망간으로 바꾸었다.
그는 새로운 배터리가 그리드의 모든 중요한 요구 사항을 충족한다고 말한다. 망간과 수소가 풍부하기 때문에 저비용일 가능성이 있다. 그것은 약 140Wh/
kg의 에너지 밀도를 가지며 납산의 에너지 밀도의 3 배이다. 그리고 10,000주기 이상의 매우 긴 수명을 자랑한다(Nat. Energy 2018, DOI : 10.1038 / s41560- 018-0147-7).
새로운 배터리는 백금 촉매가 담지된 탄소 섬유 기반의 천으로 만들어진 양극을 가지고 있다. 음극 은 일반 탄소 섬유이며, 전해질은 망간 황산염의 수 용액이다. 배터리가 충전되면, 백금 촉매가 양극에 서 물을 감소 시킴에 따라 수소 가스가 거품을 일으 킨다. 한편, 전해질의 망간 이온은 산소와 결합하여 고체 이산화 망간으로 음극에 침착한다. 방전 중에 는 반대 과정이 발생한다. 망간 이온은 전해액으로 다시 용해되고 수소는 산화되어 물을 형성하며, 전
자는 외부 회로를 통해 이동한다.
배터리 셀을 만들기 위해 연구원들은 음극 조각 을 감아서 표준 C 배터리의 크기 정도의 스테인레스 스틸 실린더 안에 부착한다. 그들은 용기의 중간에 작은 양극을 고정시키고 전해질로 전극 사이의 틈새 를 채우고 셀을 밀봉한다.
“이 장치는 실험실에서 일반적으로 테스트 된 것 보다 훨씬 더 크고 확장성이 뛰어나다.”라고 Cui는 말한다. 실제 장치에는 수소를 수용하기 위한 대형 의 가압 강철 탱크가 포함된다.
“탱크 크기는 중요한 고려 사항이 될 것이다”고 에너지 저장 재료를 디자인한 캘리포니아 대학교, 샌디에이고의 Ping Liu는 말한다. “탱크는 값이 비싸 고 부피가 크다. 그러나, 이것도 극복할 수 없는 문제 는 아니다. 솔루션을 찾을 수 있다면, 재료 비용은 매 우 낮다.” 이 팀은 백금을 대체할 저비용 촉매를 개 발했으며 배터리 성능을 향상시키기 위해 다른 음극 재료를 실험하고 있다.
