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미국 과학자들은 더 낮은 온도와 저렴한 비용으로 그리드 수준의 에너지 저장을 달성할 것으로 예상되는 새로운 유형의 용융염 배터리를 개발했습니다.

20 10 월 2021

By hoppt

풍력 및 태양 에너지와 같은 재생 가능 에너지원이 지속적으로 증가함에 따라 자연에서 간헐적인 에너지를 저장하기 위한 창의적인 솔루션이 필요합니다. 잠재적인 해결책은 용융염 전지로, 리튬 전지에는 없는 장점을 제공하지만 몇 가지 문제를 해결해야 합니다.

미국 원자력안전청 산디아 국립연구소(Sandia National Laboratories) 과학자들은 이러한 단점을 해결할 수 있는 새로운 설계를 제안하고 현재 사용 가능한 버전과 호환되는 새로운 용융염 전지를 시연했다. 이에 비해 이러한 종류의 에너지 저장 배터리는 더 많은 에너지를 저장하면서 더 저렴하게 구성할 수 있습니다.

많은 양의 에너지를 저렴하고 효율적으로 저장하는 것은 도시 전체에 전력을 공급하기 위해 재생 에너지를 사용하는 열쇠입니다. 많은 장점이 있지만 고가의 리튬 배터리 기술이 부족한 것은 바로 이것입니다. 용융염 배터리는 고온의 도움으로 용융 상태를 유지하는 전극을 사용하는 보다 비용 효율적인 솔루션입니다.

프로젝트의 수석 연구원인 Leo Small은 "우리는 용융된 나트륨 배터리의 작동 온도를 가능한 가장 낮은 물리적 온도로 낮추기 위해 열심히 노력해 왔습니다. "배터리 온도를 낮추는 동시에 전체 비용도 절감할 수 있습니다. 더 저렴한 재료를 사용할 수 있습니다. 배터리는 절연이 덜 필요하고 모든 배터리를 연결하는 전선은 더 얇아질 수 있습니다."

상업적으로 이러한 유형의 배터리를 나트륨-황 배터리라고 합니다. 이러한 배터리 중 일부는 전 세계적으로 개발되었지만 일반적으로 520~660°C(270~350°F)의 온도에서 작동합니다. Sandia 팀의 목표는 훨씬 낮지만 고온에서 작동하는 화학 물질은 저온에서 작동하는 데 적합하지 않기 때문에 재고해야 합니다.

과학자들의 새로운 디자인은 액체 금속 나트륨과 새로운 유형의 액체 혼합물로 구성된 것으로 이해됩니다. 이 액체 혼합물은 과학자들이 음극액이라고 부르는 요오드화나트륨과 염화갈륨으로 구성됩니다.

배터리가 에너지를 방출할 때 화학 반응이 발생하여 나트륨 이온과 전자가 생성되고 고도로 선택적인 분리 물질을 통과하여 반대쪽에 용융 요오드염이 생성됩니다.

이 나트륨-황 배터리는 110°C의 온도에서 작동할 수 있습니다. 400개월간의 실험실 테스트를 거쳐 3.6회 이상 충전과 방전을 거듭하며 그 가치를 입증했습니다. 또한 전압은 40볼트로 시중에 나와 있는 용융염 전지보다 XNUMX% 이상 높아 에너지 밀도가 높다.

연구 저자인 Martha Gross는 다음과 같이 말했습니다: "우리가 이 논문에서 보고한 새로운 음극액 때문에 우리는 이 시스템에 얼마나 많은 에너지를 주입할 수 있는지에 대해 매우 흥분하고 있습니다. 용융 나트륨 배터리는 수십 년 동안 사용되어 왔으며 전 세계적으로 사용되고 있습니다. 그러나 그들은 한 번도 그런 적이 없었습니다. 아무도 그것에 대해 이야기하지 않았습니다. 따라서 온도를 낮추고 일부 데이터를 가져와서 '이것이 진정 실행 가능한 시스템입니다'라고 말할 수 있다는 것은 대단한 일입니다."

과학자들은 이제 식염보다 약 100배 더 비싼 염화갈륨을 대체함으로써 배터리 비용을 줄이는 데 관심을 돌리고 있습니다. 상용화까지는 아직 5~10년이 남았지만, 화재 위험이 없어 배터리의 안전성이 유리하다는 게 이들의 설명이다.

연구 저자인 Erik Spoerke는 "이것은 저온 용융 나트륨 배터리의 장기 안정적인 사이클에 대한 첫 번째 시연"이라고 말했습니다. "우리의 마법은 염 화학 및 전기 화학을 결정하여 230°F에서 효과적으로 작동할 수 있다는 것입니다. 작동합니다. 이 저온 요오드화나트륨 구조는 용융 나트륨 배터리의 변형입니다."

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