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저렴한 플로우 배터리 기술 - iron-AQDS 배터리


(How the redox flow battery works. Credit: USC)


  서던 캘리포니아 대학의 화학과 교수인 스리 나라얀 (Sri Narayan)이 이끄는 연구팀이 레독스 플로우 배터리 (redox flow battery)의 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 배터리를 선보였습니다. 플로우 배터리는 전해질을 이용한 배터리로 현재 많이 사용되는 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 저장 밀도는 낮지만, 배터리 용량을 늘리기 위해서 단지 전해질 탱크에 더 많은 전해질을 담으면 되기 때문에 대용량 배터리를 만들기가 쉽다는 장점이 있습니다. 하지만 현재 많이 사용되는 바나듐 기반 전해질 용액은 유독할 뿐 아니라 경제적이지 못해 과학자들은 보다 경제적이고 안전한 대안을 찾고 있습니다. 




 서던 캘리포니아 대학의 연구팀이 만든 플로우 배터리는 광산에서 부산물로 생산되는 흔한 물질인 황산철(Iron sulfate)과 Anthraquinone disulfonic acid (AQDS)이라는 유기물 산을 이용한 배터리입니다. 황산철과 AQDS 모두 잘 알려진 물질이지만 이를 이용한 유기물 플로우 배터리는 아직까지 시도된 적이 없었습니다. 연구팀은 이 두 가지 물질을 이용해서 플로우 배터리의 가격을 kWh 당 66달러까지 낮출 수 있을 것으로 보고 있습니다.


 연구팀에 따르면 황산철의 가격은 1kg 당 10센트 수준에 불과하며 AQDS는 이보다 비싸지만 대량 생산된다면 1파운드 당 1.6달러까지 떨어질 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 플로우 배터리는 수백번 충방전 사이클을 거쳐도 열화되지 않으며 설령 열화되더라도 전해질 용액을 교체하면 그만입니다. 


 풍력이나 태양 에너지 같은 신재생 에너지의 비중이 급격히 늘어나면서 저렴하고 신뢰할 수 있는 에너지 저장 시스템에 대한 관심이 점차 커지고 있습니다. 플로우 배터리가 대세가 될 수 있을지 앞으로가 궁금합니다. 


 참고 


Bo Yang et al, A Durable, Inexpensive and Scalable Redox Flow Battery Based on Iron Sulfate and Anthraquinone Disulfonic Acid, Journal of The Electrochemical Society (2020). DOI: 10.1149/1945-7111/ab84f8

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