녹색수소를 이용한 양성자 배터리에 대한 진행상황 보고

Jun 15, 2023

모든 것이 계획대로 진행된다면 새로운 양성자 배터리는 오늘날 작은 파란색 팬에 전력을 공급할 수 있고 내일은 전기 자동차에 전력을 공급할 수 있습니다.

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녹색 수소 팬들이 환호할 또 다른 이유는 수소화 탄소 전극에 전기를 저장하는 새로운 양성자 배터리의 형태 때문입니다. 호주 RMIT 대학의 연구팀은 선도적인 글로벌 자동차 공급업체와 협력하여 지난 5년 동안 양성자 배터리 기술을 미세 조정해 왔습니다. 보고할 또 다른 돌파구가 있으며, 새로운 EV 배터리가 혼합될 수 있습니다.

RMIT 연구는 2018년 세계경제포럼(World Economic Forum)의 주목을 끌었으며 양성자 배터리가 리튬 이온 기술을 능가할 가능성이 있다고 열광했습니다.

“RMIT 양성자 배터리는 다른 충전식 배터리와 마찬가지로 충전 포트에 연결할 수 있습니다. 다음에 일어나는 일은 매우 간단합니다. 전원 공급 장치의 전기가 물 분자를 분리하여 양성자를 생성하고, 양성자가 배터리 전극의 탄소와 결합됩니다.”라고 WEF는 열정적으로 관찰했습니다.

세계 녹색수소 시장이 누군가의 눈에 반짝거리던 5년 전만 해도 물 분해는 놀랍게 보였을지 모르지만, 그 이후에는 상황이 달라졌습니다.

녹색 수소는 재생 가능한 자원에서 얻은 전기를 물을 "분할"하는 데 사용하는 전기분해를 통해 물에서 생산됩니다. 풍력과 태양광 발전은 모두 2018년부터 비용이 하락했고, 전기분해 시스템 비용도 하락했는데, 이는 2018년부터 그린수소가 투자자들로부터 더 많은 관심을 받는 이유를 설명합니다.

수소와 양성자 배터리의 연결은 매우 간단합니다. 수소 원자는 양전하를 띤 양성자 1개와 음전하를 띤 전자 1개로 구성됩니다. 수소 원자가 어떻게든 전자를 잃으면 양성자로서 우주를 떠돌게 됩니다.

RMIT의 설명에 따르면, 수소화된 탄소 전극에 수소를 저장하는 것은 녹색 수소 가스를 생성하는 것에 비해 에너지를 절약해 줍니다. 대안은 수소 연료 전지에 사용하기 위해 수소를 고압에서 저장하는 것입니다.

느슨하게 말하면, 전기분해 시스템은 연료전지와 반대이기 때문에 양성자 배터리가 연료전지를 통해 방전되지만 수소 연료전지와 관련된 에너지를 빨아들이는 저장 단계가 없다는 사실은 놀라운 일이 아닙니다.

RMIT 팀의 수석 연구원인 John Andrews 교수가 설명했듯이 방전 주기 동안 양성자 배터리는 탄소 전극에서 양성자를 방출합니다. 그들은 막을 통과하여 주변 공기의 산소를 만나게 됩니다. 이 반응으로 물과 전력이 모두 생성됩니다.

Andrews는 "우리의 양성자 배터리는 기존 수소 시스템보다 손실이 훨씬 적기 때문에 에너지 효율성 측면에서 리튬 이온 배터리와 직접적으로 비교할 수 있습니다."라고 덧붙입니다(CleanTechnica의 양성자 배터리 적용 범위는 여기에서 더 자세히 확인하세요).

RMIT 팀은 2018년부터 이탈리아의 선도적인 자동차 부품 공급업체인 Eldor Group과 양성자 배터리 연구 프로젝트를 위해 협력해 왔으며 협력이 2년 더 연장되었습니다.

Eldor는 자동차 산업의 전통적인 측면에 대한 연구로 더 잘 알려져 있지만, ICE 차량의 효율성 향상에 중점을 두는 것 외에도 전기화 및 탈탄소화의 길을 걷고 있습니다.

Eldor가 미래의 EV에 전력을 공급하기 위해 양성자 배터리를 사용하고 있다면 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 지금까지 RMIT와의 협력을 통해 "몇 분 동안 여러 개의 작은 팬과 조명에 전력을 공급할 수 있는" 양성자 배터리가 탄생했습니다.

별것 아닌 것처럼 들리겠지만, 기존 리튬이온 EV 배터리에 비해 EV 배터리 비용이 저렴하고 천연 자원의 지속 가능한 사용 측면에서 그 효과는 엄청날 수 있습니다. 결국 탄소는 거의 어디에나 있지만 리튬은 그렇지 않습니다.

프로젝트에 대한 7월 27일 업데이트에서 RMIT는 새로운 프로토타입의 저장 용량이 2.2wt% 수소(wt%는 재료의 수소 저장 측정을 나타냄)에 달한다고 언급했습니다. 이는 5년 전 초기 프로토타입의 용량의 거의 3배였습니다.