유전적 전기에너지 저장 방식을 혁신시킬 수 있는 새로운 폴로 바나듐 전지 스택이 중국의 과학자들에 의해 개발되었다. 이 바나듐 전지의 주요 구성 요소는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 전지를 구성하는 세포이다. 이 독특한 설계로 인해 높은 에너지 효율과 저장 용량을 갖추면서도 공간을 적게 차지한다.
태양 및 풍력과 같은 재생 에너지원은 일관된 에너지 공급을 제공하지 못하기 때문에 생산되는 전력을 저장하기 위한 신뢰할 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 운영 비용을 줄이기 위해 이러한 저장 장치는 최소한의 공간을 차지해야 한다. 다행히도 중국의 최신 에너지 혁신 기술이 이러한 문제를 해결할 수 있다.
이 기사에서는 이러한 바나듐 플로우 전지에 대한 자세한 내용과 또 다른 전지의 혁신에 대해 논의할 것이다.
이 바나듐 전지는 어떻게 작동하는가?
이러한 바나듐 전지의 최신 형태에 대해 설명하기 전에 바나듐에 대해 간략히 알아보자. 오스트레일리아 바나듐 프로젝트는 바나듐을 “단단하고 은색을 띠는 금속 원소”라고 설명한다. 이 원소는 전기를 전도하며 부식에 강하며 알칼리, 산 및 염수에 대해 안정성을 유지한다. 더 중요한 것은 전기에너지 저장을 위해 바나듐을 유압식 바나듐 전지(VFB)로 만들 수 있다는 전문가들의 의견이다.
이 바나듐 전지는 긴 주기 수명, 낮은 화재 위험 및 우수한 재활용성을 가지고 있다. 그러나 이전 모델은 에너지 밀도가 낮고 초기 비용이 높기 때문에 문제가 있었다.
그래서 중국 과학원 천리안 연구소(DICP)의 연구진이 더 나은 설계를 개발했다. 그들은 70 kW 수준의 고출력 밀도 바나듐 배터리 스택을 개발했다.
반면, 이전 모델은 30 kW 수준의 스택만을 가지고 있었다. 또한, 이러한 새로운 바나듐 플로우 전지는 130kW/m3의 높은 출력 밀도를 갖고 있으며 기존 전지보다 40% 비용이 저렴하다.
태양 및 저장 매체 뉴스 플랫폼인 PV 매거진은 DICP 스택이 업그레이드 가능하다고 밝혔다. 전력 장치의 크기와 시스템 지원 시설 비용을 크게 증가시키지 않고 250 kW에서 500 kW로 업그레이드 할 수 있다.
연구진은 “자체 개발한 고도로 선택적 용접 가능한 다공성 복합 막 및 용접 가능한 고전도 양극 판”으로 디자인했다고 밝혔다. 또한, 이 첨단 배터리 구조는 저 흐름 저항, 높은 분배 균일성 및 짧은 유동 경로를 이용한다.
70 kW의 평가 전력 충전 및 방전 조건에서의 에너지 효율은 81%이다. 또한, 60 kW의 일정 전력 충전 및 방전 조건에서 82.1%로 상승한다.
이 스택은 1,200 회 이상의 주기 동안 안정적인 운영을 유지하며 에너지 효율 저하는 1.7%에 불과하다.
또한, DICP 연구 팀의 리더인 이현펑 교수는 “이 스택의 개발을 통해 전력 장치의 통합이 개선될 것으로 기대한다”고 말했다.
또 다른 전지 혁신
중국의 기술 회사 베타볼트(Betavolt)의 연구진은 바나듐 전지와 유사한 제품을 고안했다. 구체적으로 말하면, 이것은 작은 전자기기를 50년 동안 작동시킬 수 있는 방사능 에너지 셀이다!
베타볼트의 BV100 에너지 셀은 방사능 물질인 니켈-63을 사용한다. 또한, 다이아몬드 반도체를 에너지 변환기로 사용한다는 내용은 다른 기사에서 설명했다.
니켈-63은 양성자를 잃어버리면서 감쇠 에너지를 방출한다. 이 방사능 전지는 그것을 전기 에너지로 변환한다.
니켈과 같은 원소는 중성자와 전자를 잃어버리면서 새로운 원소로 변화한다. 특히, 니켈-63은 전자와 양성자를 잃어버리면서 구리로 변화한다.
이과정은 몇십 년 동안 작동한 후에 안전하고 재활용 가능한 물질로 변한다. 구리는 모든 전기 기기의 중요한 구성 요소이다.
베타볼트는 방사능 전지가 극도의 온도에서도 안정적으로 작동하고 기능을 유지할 수 있다고 주장한다. 또한, -60 °C에서 120 °C까지 누수나 과열 없이 작동할 수 있다.
반면, 전통적인 비축 전지는 사용 후 액체를 누출시킬 수 있으며, 재충전 가능한 에너지 셀은 극한한 고온에서 방출이 되면 폭발할 수 있다.
가장 중요한 것은 BV100의 모듈식 설계가 다양한 응용 가능성을 가지고 있다는 점이다. 예를 들어, 이 중국 회사는 초기에는 비축 전지를 주로 사용하는 비치류 및 기타 의료 이식물에 대한 방사능 에너지 원천을 개발했다.
이로 인해 BV100은 스마트폰과 같은 휴대용 기기에 적합하다. 전원 콘센트나 휴대용 충전기에 연결하지 않고도 폰이 50년 동안 작동한다고 상상해보라!
또한, 혁신적인 전력원을 대형 기계에 적용할 수도 있다. 예를 들어, 여러 BV100을 결합하여 위성 및 인공지능 프로그램을 구동할 수 있다.
이 제품으로 일본의 후쿠시마와 같은 재앙을 일으킬까 염려하는 소망들을 베타볼트는 안심시킨다. BV100은 외부 방사선을 방출하지 않는다는 점을 설명함으로써 대중들의 우려를 해소한다.
베타볼트는 방사능 전지가 현재 시험단계에 있다고 밝혔다. Yahoo Finance는 이 중국의 기술 파이오니어가 2025년까지 1 와트 전지를 생산할 것이라고 전했다.
결론적으로, 중국의 화학물리연구소 연구진은 기존 모델보다 더 작은 포장에 더 많은 전기를 저장할 수 있는 바나듐 배터리를 만들었다. 이 결과, 기존의 방법보다 더 많은 에너지를 절약하고 예산 효율성을 높일 수 있다.
우리는 풍력 및 태양 에너지로 모은 에너지를 효과적으로 저장하는 수단이 필요하며, 이 최신 발명품이 그 해결책이 될 수 있다. 그러나 더욱 발전하고 완전한 잠재력을 발휘하기 위해서는 더 많은 연구와 개발이 필요하다.
기사에 기반을 둔 주요 주제와 정보에 기반한 FAQ 섹션입니다.
Q1:바나듐 전지 스택은 무엇인가요?
A1: 바나듐 전지 스택은 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전지의 구성 요소입니다.
Q2: 바나듐 전지는 어떻게 작동하나요?
A2: 바나듐 플로우 전지는 바나듐을 전기 에너지로 변환하여 작동합니다. 이 과정은 다공성 복합 막과 고전도 양극 판을 사용하여 이루어집니다.
Q3: 바나듐 전지의 주요 특징은 무엇인가요?
A3: 바나듐 플로우 전지는 높은 출력 밀도와 낮은 운영 비용을 가지고 있으며, 재활용이 가능하고 주기 수명이 길다는 특징이 있습니다.
Q4: 베타볼트의 BV100 에너지 셀은 무엇인가요?
A4: BV100 에너지 셀은 방사능 물질인 니켈-63을 사용하여 작동하는 작은 전자기기용 에너지 셀입니다.
Q5: BV100 에너지 셀의 주요 특징은 무엇인가요?
A5: BV100 에너지 셀은 방사능이 없으며 안정적으로 작동하고, 다양한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
관련 링크:
– 중국 과학원 천리안 연구소(DICP): DICP
– 베타볼트(Betavolt): Betavolt