전기전자 빛으로 전력을 생산하는 새로운 배터리 개발

2015.09.27 19:54

빛으로 전력을 생산하는 새로운 배터리 개발 http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015060284&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-06-22

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전세계적인 지속성(sustainability)을 유지하기 위해, 많은 연구자들이 엄청난 양의 태양에너지를 연료로 만들거나 전기로 만들어내기 위한 방법을 찾고 이를 개선하기 위한 노력을 기울이고 있다.

이제 연구자들은 빛을 이용해 보다 안전하게 배터리에 전력을 공급할 수 있는 새로운 형태의 방법을 찾아낼 수 있게 되었다. 연구자들이 ACS` The Journal of Physical Chemistry C 지에 게재한 이번 연구 결과에서, 이들의 "광 배터리(photo battery)"는 양극(anode)으로 티타늄 질화물(titanium nitride)과 빛을 이용하고 있다.

현재는 리튬이온에 기반한 금속 이온 배터리가 우리가 지닌 대부분의 도구를 작동하게 하는데 사용된다. 하지만 이러한 상황은 머지않아 변할 것으로 보인다. 이들 금속이온 배터리들은 과열될 수 있고 화재가 발생할 수도 있다. 이러한 문제점은 양극으로 이용되는 불안정한 물질의 이용과 관련이 있으며 이러한 문제가 그 배터리가 지닌 본질적인 문제이다. 이에 대해 Musthafa Ottakam Thotiyl과 동료 연구자들은 다소 다른 방법으로 이러한 문제를 해결하고자 했다.

연구자들은 일반적으로 이용되고 있는 금속배터리에 비해 광적으로 안정한 티타늄 질화물 양극을 이용하여 안정성 문제를 해결했다. 정상적인 실내조명에 있어서 이들은 외부 전력원이 없는 상태에서 30초 내에 재충전될 수 있다. 광배터리는 100배 더 많은 사이클로 작동해 LED로 알려진 발광다이오드(light-emitting diode, LED)에 전력을 공급한다. 비록 아직까지 상업적으로 이용될 만큼 강하지는 않지만, 연구자들은 이러한 디자인이 지속가능하고 보다 안정적인 배터리를 만드는데 있어서 중요한 역할을 할 수 있을 것이라고 믿고 있다.

연구자들이 제안한 광배터리는 티타늄질화물 광양극, 뛰어난 성능능의 음극인 철(III)헥사시아노퍼레이트(II)( iron(III) hexacyanoferrate(II)), 화학충진제인 Na2S2O8 등으로 구성되어 있다. 이 광배터리는 어두울 때는 거의 충전이 되지 않다가 빛이 들어오는 경우 77.8 mAh/g까지 충전될 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 " Chemically Chargeable Photo Battery, J. Phys. Chem. C, Article ASAP. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b02871"을 참고하기 바란다.

그림: 광에 의해 충진되는 배터리의 개략도

[출처] http://phys.org/news/2015-06-battery-power.html

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