세계는 급속히 재생에너지로 전환하고 있지만 단점도 있습니다.밤에는 태양광 발전이 떨어지고, 풍력 발전은 불규칙적으로 후퇴하고 상승합니다.잉여가 있을 때 전력망에서 에너지를 저장하고 충분하지 않을 때 이를 배치할 수 있는 새로운 기술을 개발해야 합니다.

충전식 리튬이온 배터리는 스마트폰부터 전기차에 이르기까지 일상생활에서 중요한 역할을 합니다.그러나 리튬, 니켈, 코발트와 같은 제한된 자원에 의존하므로 지속 가능성과 비용에 대한 우려가 커지고 있습니다.

WPI 화학공학과 James H. Manning 교수인 Xiaowei Teng은 새로운 것을 탐구하기 위해 팀을 이끌고 있습니다.배터리그리드 에너지 저장 기술.팀의 최근 결과는,출판됨~에ChemSusChem, 철을 전해질 첨가제 규산염으로 처리하면 고성능 알카라인 배터리 양극을 생성할 수 있다고 제안합니다.알루미늄 다음으로 지각에서 두 번째로 풍부한 금속인 철은 니켈과 코발트보다 훨씬 더 지속 가능합니다.미국에서만 매년 약 4천만 미터톤 이상의 철과 강철을 고철에서 재활용합니다.

Teng은 철이 이미 1900년대 Thomas Edison이 발명한 철-니켈 알카라인 배터리에서 알카라인 배터리 양극으로 사용되었지만 에너지 효율성이 낮고저장 용량충전 중 수소 가스가 형성되고 방전 중 불활성 산화철이 발생하기 때문입니다.

"배터리를 충전할 때 수소 가스가 형성되는 것을 원하지 않습니다"라고 Teng은 말했습니다."배터리 시스템의 에너지 효율을 상당히 저하시킵니다. 이러한 문제를 해결하지 않고기술적 과제, 철 알카라인 배터리는 전기 그리드와 결합되는 현대 에너지 저장 시스템에 덜 매력적입니다."

10월 7일자 표지 기사에 실렸습니다.ChemSusChem연구팀은 전해질에 규산염을 첨가하면 수소를 생성하지 않고 배터리를 충전할 수 있다고 보고했다.

규소와 산소의 화합물인 규산염은 오랫동안 유리, 시멘트, 단열재 및 세제에서 저렴하고 간단한 제제로 사용되어 왔다고 Sathya Jagadeesan 박사는 말했습니다.WPI 학생이자 논문의 주요 저자입니다.연구팀은 규산염이 배터리 전극과도 강하게 상호작용해 수소가스 발생을 억제한다는 사실을 발견했다.

Teng은 이 새로운 공정이 마이크로그리드나 개별 태양광 발전 또는 풍력 발전소와 같은 에너지 저장 응용 분야를 위한 철-공기 및 철-니켈 배터리의 알칼리 철 산화환원 화학을 개선할 수 있다고 말했습니다.

추가 정보:Sathya Narayanan Jagadeesan 외, 규산염 - 수산화나트륨 하이브리드 전해질을 사용하여 고용량 및 가역성 알칼리 철 산화환원 잠금 해제,ChemSusChem(2024).DOI: 10.1002/cssc.202400050