기본 콘텐츠로 건너뛰기

화재 위험이 없는 액체 배터리 시스템


 

(Influit sees this as a closed-cycle energy storage ecosystem; the liquids can continue to be recharged as needed Influit Energy)




(The flow battery design passes anolyte and catholyte liquids past each other on either side of an ion exchange membrane to generate current. The system needs four tanks, for spent and unspent fuels, and it works in reverse when electricity is fed back into the system. Credit: Influit Energy)


(Fast fuel refilling will require four nozzles, to push in the two charged electrolytes and pull out the two spent electrolytes. Credit: Influit Energy)



  일리노이 공대의 에너지 스핀오프 기업인 인플루잇 에너지 (Influit Energy)가 이들이 개발한 나노전자 연료 (nanoelectrofuel) 기술을 공개했습니다. 



 앞서 소개한 것처럼 두 개의 전해질 용액을 이용한 플로우 배터리는 용량을 늘리기 쉬울 뿐 아니라 상대적으로 가격을 낮추기 쉬워 차세대 에너지 저장 시스템으로 주목 받고 있습니다. 더 나아가 배터리가 인화성이 없어 차량용 배터리나 군용 배터리 소재로도 주목 받고 있습니다. 



 이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/221116047689


                https://blog.naver.com/jjy0501/221904857617


                https://blog.naver.com/jjy0501/220938427155



 하지만 에너지 저장 밀도가 낮고 부피가 크다는 점은 단점으로 지목되고 있습니다. 현재 사용되는 바나듐 플로우 배터리처럼 중금속이나 희토류를 사용하는 경우 경제성에서도 문제가 될 수 있습니다. 따라서 최근 플로우 배터리 연구자들은 이런 문제에서 자유로운 고밀도 플로우 배터리 개발에 집중하고 있습니다. 



 인플루잇의 접근법은 활성 금속 산화물 나노 입자 (solid nanoparticles of active metal oxide)를 이용하는 것입니다. 완전히 용해되지 않고 자유롭게 떠다니는 나노 입자가 에너지 저장 밀도를 크게 높일 수 있습니다. 덤으로 값비싼 희토류나 리튬처럼 공급이 한정된 자원을 사용하지 않아 공급 부족에 시달릴 가능성도 낮습니다. 



 이런 여러가지 장점 때문에 DARPA도 이 기술에 큰 관심을 갖고 1200만 달러를 지원했습니다. 무엇보다 폭발이나 화재 위험성이 없다는 데서 리튬 이온 배터리는 말할 것도 없고 화석연료보다 군사적으로 우월한 에너지 수단이 될 수 있습니다. 



 전해질 플로우 배터리는 음극 및 양극 전해질 두 가지를 이용하기 때문에 인플루잇은 독특한 4개의 채널을 지닌 전해질 교환 장치를 만들었습니다. 각각 충전된 음극 및 양극 전해질을 전달하고 방전된 양극 및 음극 전해질을 회수하는 시스템입니다. 



 플로우 배터리는 전해질만 교체하면 충전이 완료되기 때문에 리튬 배터리처럼 오래 기다릴 필요가 없다는 것이 매우 큰 장점입니다. 하지만 아직 인플루잇이 개발한 나노전자 연료 시스템도 부피면에서 에너지 밀도가 350-550 Wh/l로 리튬이온 배터리보다 높을 뿐 아직 무게로는 따라잡을 수 없습니다. 제조사 측은 2세대에서 550-750 Wh/kg로 무게당 에너지 밀도를 까지 높여 상업성을 확보할 계획입니다. 





(동영상)



 이론적으로 보면 플로우 배터리의 장점이 분명해 보이지만 사실 현실에서는 리튬 계열 배터리에 거의 모든 투자가 몰리고 있습니다. 아직 기술적인 측면이나 경제적 측면에서 가장 우월한 방식이기 때문입니다. 과연 플로우 배터리가 여기에 도전장을 내밀수 있을지 궁금합니다. 



 참고 



https://newatlas.com/energy/influit-flow-battery-density/

태그

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다...
댓글 4개
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-te...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기