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Jun 03, 2023

재충전 가능한 용융염 배터리로 에너지를 오랫동안 제자리에 고정

이 기술은 전력망에 더 많은 재생 가능 에너지를 제공할 수 있습니다. 태평양 북서부의 봄에는 눈이 녹으면서 녹은 물이 강으로 흘러 내려가고 바람이 자주 세게 분다. 이들 세력

이 기술은 전력망에 더 많은 재생 가능 에너지를 가져올 수 있습니다.

태평양 북서부에서는 봄철에 눈이 녹으면서 녹은 물이 강으로 흘러 내려가고 바람이 자주 분다. 이러한 힘은 이 지역의 많은 전력 터빈을 회전시켜 기온이 온화하고 에너지 수요가 상대적으로 낮은 시기에 풍부한 전력을 생산합니다. 그러나 여름에 에어컨에 전력을 공급할 수 있는 계절적 잉여 전력의 대부분은 배터리가 충분히 오랫동안 저장할 수 없기 때문에 손실됩니다.

워싱턴 주 리치랜드에 있는 에너지부 국립 연구소인 태평양 북서부 국립 연구소(PNNL)의 연구원들은 이 문제를 해결할 수 있는 배터리를 개발하고 있습니다. Cell Reports Physical Science에 발표된 최근 논문에서 그들은 용융염 용액을 얼리고 해동하여 한 번에 몇 주 또는 몇 달 동안 에너지를 저렴하고 효율적으로 저장할 수 있는 충전식 배터리를 만드는 방법을 보여주었습니다. 이러한 능력은 미국 전력망을 온실가스를 배출하는 화석 연료에서 재생 에너지로 전환하는 데 중요합니다. 조 바이든 대통령은 2030년까지 미국의 탄소 배출량을 절반으로 줄이겠다는 목표를 세웠으며, 이를 위해서는 풍력, 태양광, 기타 청정 에너지원의 대폭 확대와 이들이 생산하는 에너지를 저장하는 방법이 필요합니다.

대부분의 기존 배터리는 화학 반응이 일어나기를 기다리는 형태로 에너지를 저장합니다. 배터리가 외부 회로에 연결되면 전자는 해당 회로를 통해 배터리의 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동하여 전기를 생성합니다. 변화를 보상하기 위해 이온이라고 불리는 하전 입자가 배터리의 양면을 분리하는 유체, 페이스트 또는 고체 물질을 통해 이동합니다. 그러나 배터리를 사용하지 않을 때에도 이온은 전해질이라고 불리는 이 물질 전체로 점차 확산됩니다. 이러한 일이 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 발생하면 배터리의 에너지가 손실됩니다. 일부 충전식 배터리는 한 달 안에 저장된 충전량의 거의 3분의 1을 잃을 수 있습니다.

이 프로젝트를 주도한 PNNL 연구원 Guosheng Li는 “우리 배터리에서는 이러한 자가 방전 상태를 막으려고 정말 노력했습니다.”라고 말했습니다. 전해질은 주변 온도에서는 고체이지만 쿠키가 구워지는 온도인 섭씨 180도까지 가열하면 액체가 되는 소금 용액으로 만들어집니다. 전해질이 고체이면 이온이 제자리에 고정되어 자가 방전을 방지합니다. 전해질이 액화될 때만 이온이 배터리를 통해 흘러 충전 또는 방전이 가능합니다.

반복되는 가열 및 냉각 주기를 견딜 수 있는 배터리를 만드는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 온도 변동으로 인해 배터리가 팽창 및 수축하게 되므로 연구원들은 이러한 변화를 견딜 수 있는 탄력 있는 재료를 식별해야 했습니다. PNNL의 에너지 저장 분야 전략 고문이자 새 논문의 공동 저자인 Vince Sprenkle은 "이전에 우리가 본 것은 열 주기를 겪을 필요가 없도록 하기 위한 많은 활발한 연구입니다."라고 말했습니다. "우리는 '우리는 그것을 극복하고 싶고, 살아남아 이를 핵심 기능으로 사용할 수 있기를 원합니다.'라고 말하고 있습니다."

그 결과, 장기간 에너지를 저장할 수 있는 상대적으로 저렴한 재료로 만든 재충전 가능한 배터리가 탄생했습니다. 이번 연구에는 참여하지 않았지만 전력 산업 협회 GridWise Alliance의 정책 책임자인 Aurora Edington은 “이것은 유망한 장기 에너지 저장 기술의 훌륭한 예입니다.”라고 말합니다. "우리는 이러한 노력을 지원하고 이를 상용화할 수 있는 정도를 확인해야 한다고 생각합니다."

이 기술은 여름 햇빛이 거의 일정하고 에너지 사용률이 상대적으로 낮은 알래스카와 같은 지역에서 특히 유용할 수 있습니다. 몇 달 동안 에너지를 저장할 수 있는 배터리는 풍부한 여름 태양광 발전을 통해 겨울 전력 수요를 충족시킬 수 있습니다. "동결-해동 배터리의 가장 매력적인 점은 계절에 따른 변화 기능입니다."라고 주 내 기후 기술 배포를 가속화하기 위해 노력하는 비영리 조직인 Launch Alaska의 최고 혁신 책임자인 Rob Roys는 말합니다. Roys는 그의 주의 외딴 지역에서 PNNL 배터리를 조종하기를 희망합니다.