최근 몇 년 동안 엔지니어들은 지속 가능한 방식으로 에너지를 생성하고 저장하는 새로운 기술을 식별하려고 노력해 왔습니다.한 가지 유망한 해결책은 담수(예: 강)가 바닷물(예: 바다)로 흘러 들어갈 때와 같이 염분 농도가 다른 두 유체가 만날 때 삼투에 의해 생성된 에너지를 활용하는 것입니다.

그만큼에너지염도 구배 또는 삼투 에너지로 알려진 염분 농도의 차이로 인해 생성되는 전기는 실용적이고 확장 가능한 방식으로 휴대용 전기 에너지로 전환하는 것이 매우 어려운 것으로 입증되었습니다.스마트워치, 스마트밴드 등 가전제품에 전력을 공급하기 위해 이 프로세스를 활용하는 것은 지금까지는 실행 불가능해 보입니다.

중국과학원, 칭화대학교, 홍콩과기대학교 연구원들은 최근 삼투 효과를 기반으로 이온전자 에너지를 효과적으로 저장하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 방법을 도입했습니다.이 방법은,에 설명되어 있음 자연 에너지, 삼투 효과와 전극 산화 환원 반응을 활용하여 수직 이온 전자 에너지 저장 시스템을 실현할 수 있었습니다.

논문의 공동 저자인 Di Wei는 Tech Xplore에 “거의 10년 전에 우리는 산화 그래핀(GO) 내부의 물 속에서 빠르게 이동하는 이온이 적절한 에너지를 생성할 수 있다는 흥미로운 과학적 현상을 관찰했습니다.”라고 말했습니다.

"이것은 종이에 접을 수 있는 에너지원을 구축하고 미래형 웨어러블 전자 장치를 위한 플랫폼을 포함하여 새로운 응용을 가능하게 하는 매우 안전한 에너지원을 제공하려는 첫 번째 시도였습니다. 이후 추가 연구에서는 수학적 프랙탈 설계 개념을 통해 그 힘을 확장하려고 시도했습니다.은(Ag) 전극을 이용한 메커니즘을 공개한 프린팅 패턴."

Wei와 그의 동료들의 최근 연구는 이러한 이전 연구 노력을 바탕으로 GO의 2D 나노유체 채널의 효율적인 이온 수송 역학과 세심하게 맞춤화된 계면 산화환원 반응에서 영감을 얻었습니다.논문에서 팀은 삼투 효과를 기반으로 이온트로닉 에너지를 저장하는 새로운 접근 방식을 도입하여 혁신적이고 재생 가능하며 초박형이며 안전한 전원을 실현할 수 있었습니다.

역전기투석(RED)은 삼투 에너지 전환에 사용되는 가장 일반적인 방법 중 하나이며 많은 연구에서는 이온 수송을 증가시키고 내부 저항을 낮추기 위한 이온 선택성 막에 초점을 맞추고 있다고 Wei는 설명했습니다."이온 선택성 막의 선택성과 투과성 사이에는 경쟁 관계가 있으며 이상적인 최적화 두께는 깨지기 쉽고 얻기 어려운 1μm 미만이어야 합니다."

고체 이온전자 에너지 저장 장치를 만들기 위해 Wei와 그의 동료들은 먼저 초음파 스프레이 코팅 시스템을 사용하여 다양한 GO 기반 잉크를 전하 수집기 위에 뿌린 다음 이를 PET 기판에 건조시켰습니다.잉크가 건조됨에 따라 GO의 2D 나노유체 채널이 형성되기 시작했습니다.

GO로 덮인 장치의 전극 간격은 기존 삼투압 전원의 이온 선택막 두께와 동일하다고 Wei는 말했습니다."우리는 PET 기판의 가장자리와 Kapton 필름을 사용하여 이온 수송 거리를 축소하는 기능을 제공하는 수직 전략을 고안했습니다(이온 선택성 막의 두께 감소와 동일)."

© 2024 사이언스 X 네트워크