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2015년 12월 24일 목요일

새로운 저비용 플루 배터리 개발




(PNNL’s all-organic aqueous flow battery uses two inexpensive and readily available electrolytes, one containing methyl viologen and another with 4-HO-TEMPO
(Credit: Pacific Northwest National Laboratory))


(A diagram showing how flow batteries work while charging. Electrolytes are pumped from the external tanks into a central stack where they are separated by a membrane. Ions pass through the membrane, causing electrochemical reactions and generating electricity
(Credit: Pacific Northwest National Laboratory))​


 플로우 배터리(Flow Battery/흐름전지)는 액체 상태의 전해질을 이용한 배터리로 전해질 교체로 간단히 충전을 대신할 수 있고 전해질 탱크의 크기를 늘리는 방식으로 쉽게 용량을 증가시킬 수 있어 주로 에너지 저장 부분에서 주목을 받는 기술입니다. 물론 최근에는 이를 이용한 전기 자동차도 같이 연구되고 있습니다.


 플로우 배터리가 분명 대용량화에 장점은 있지만, 아직 기존의 리튬 기반 배터리에 비해서 에너지 저장 밀도가 많이 낮은 편이라서 널리 상용화는 못되고 있습니다. 하지만 리튬 배터리처럼 플로우 배터리의 단가를 낮추고 성능을 높이는 연구가 계속 진행됨에 따라 미래에는 상황이 바뀔수도 있습니다.


 최근 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory)의 화학자들은 플로우 배터리의 비용을 크게 줄일 수 있는 새로운 기술을 발표했습니다. 이들이 만든 것은 유기 수액 흐름전지(organic aqueous flow battery)로 음극액(catholyte)은 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl, 양극액(anolyte)은 메틸 비올로겐(methyl viologen)을 사용합니다.


 바나듐 레독스 플로우 배터리(VRFB)처럼 현재 나와있는 플로우 배터리들은 독성이 있는 금속 소재를 사용해서 그 용도가 아무래도 제한적일 수밖에 없고 가격도 좀 비싼 편입니다. 유기물 플로우 배터리는 훨씬 안전하고 비교적 가격도 저렴해질 가능성이 있습니다. 연구팀에 의하면 새로 개발된 유기물 플로우 배터리가 바나듐 기반 배터리보다 60%는 저렴한 가격 (KWh 당 180달러) 으로 에너지를 저장할 수 있다고 합니다.


 갑작스런 정전 등에 대비한 에너지 저장 시스템(ESS)은 이미 산업적으로 매우 중요합니다. 여기에 더해 최근에는 불규칙하게 에너지를 생산하는 풍력이나 태양광 같은 에너지원에서 초과 생산되는 에너지를 저장하는 용도로 주목을 받고 있습니다. 따라서 ESS 시장의 앞날은 매우 밝다고 할 수 있습니다.


 연구팀은 현재 600mW의 소규모 장치로 실험을 하고 있지만, 앞으로 훨씬 큰 대형 시스템을 개발하려 하고 있습니다. 안전하고 저렴한 대용량 플로우 배터리가 개발된다면 앞으로 여러 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다.


 참고



  

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