새로운 플로우 배터리는 단순 설탕으로 일년 내내 지속됩니다.

새로운 플로우 배터리는 풍부하고 지속 가능한 장기간 에너지 저장 방식을 위해 단순한 설탕인 β-사이클로덱스트린을 사용합니다.

에 의해

게시됨

에너지부 산하 태평양 북서부 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory)의 연구원들이 플로우 배터리를 더 좋게 만들기 위해 나섰을 때, 그들은 헛소리를 한 것이 아닙니다. 그들은 일년 내내 지속될 수 있는 설탕을 기반으로 한 솔루션을 생각해 냈습니다. 이번 발견은 몇 주, 몇 달, 심지어는 계절 전체에 걸쳐 풍력과 태양 에너지를 포착해 화석 에너지를 없앨 수 있는 새로운 저비용, 장기 에너지 저장 시스템으로 이어질 수 있습니다.

흐름 배터리는 아직 주류로 자리잡지는 못했지만 천천히 시장에 진출하고 있습니다.

리튬 이온 배터리는 여전히 반복해서 재충전할 수 있는 에너지 저장 시스템의 표준입니다. 리튬이온 기술은 스마트폰부터 전기차까지 모든 종류의 기기에 적합합니다. 문제는 풍력이나 태양광 발전, 또는 두 가지 모두의 가용성 문제를 완화하기 위해 에너지 저장이 필요한 그리드 규모에서 시작됩니다.

그 규모에서 리튬 이온 배터리 뱅크는 몇 시간만 지속될 수 있습니다. 계단식 효과를 만들기 위해 더 많은 뱅크를 추가하면 타임라인을 연장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이렇게 하면 복잡한 시스템을 관리하는 비용을 포함하여 엄청난 비용이 발생합니다.

더 많은 풍력 및 태양광 발전이 그리드에 유입됨에 따라 하루 종일 유틸리티 규모의 에너지 저장을 제공하려면 플로우 배터리가 적합합니다.

흐름 배터리는 특수 액체의 능력을 활용하여 얇은 막으로 분리되어 서로 인접하게 흐를 때 전류를 생성합니다. 액체는 필요할 때까지 탱크에 저장됩니다. 즉, 필요에 따라 플로우 배터리를 빠르게 켜거나 끌 수 있습니다. 스케일 업은 주로 탱크 크기에 따라 달라지기 때문에 스케일 업은 플로우 배터리 시스템의 복잡성을 크게 증가시키지 않습니다.

오늘날의 플로우 배터리 설계는 1970년대에 구체화되기 시작한 50년 간의 개선 과정을 나타냅니다. 당시에는 부식, 크기, 무게, 독성, 낮은 에너지 밀도 등이 해결해야 할 문제였습니다. 그럼에도 불구하고 과학은 도전을 좋아합니다.

NASA는 이 운동의 최전선에 있었습니다. 작년에 기관은 철, 소금, 물로만 만들어진 수십 년 된 "액체 배터리"가 장기 에너지 저장 스타트업 ESS에 의해 새로운 생명을 얻었음을 언급했습니다. Cummins와 같은 기존 엔지니어링 회사도 차세대 플로우 배터리를 개발하기 위해 노력하고 있습니다(자세한 CleanTechnica 적용 범위는 여기 참조).

Pacific Northwest National Laboratory의 기여는 전분에서 추출한 단순당인 β-사이클로덱스트린을 플로우 배터리 공식에 최초로 사용한 것입니다.

단순당은 전분과 같은 복합 탄수화물과 달리 단 하나 또는 두 개의 분자로 구성됩니다. 실험실에서 합성할 수 있어 다른 배터리 공식을 위해 채굴된 재료에 대한 보다 지속 가능한 대안을 제공합니다.

β-사이클로덱스트린은 단순한 설탕이 아닙니다. 이는 외부 표면이 용해될 때까지 원뿔 내에 다른 분자를 수용할 수 있기 때문에 제약 산업에서 약물을 제조하기 위해 일반적으로 사용되는 원뿔 모양의 단일 분자입니다. 이는 공급망 지식 기반을 준비한다는 측면에서 또 다른 이점을 제공합니다.

연구자들은 또한 β-시클로덱스트린의 "결합 공동"에 대한 추가적인 용도를 발견해 왔습니다. 예를 들어, 노스웨스턴 대학교(Northwestern University) 팀은 광석에서 금을 추출하는 친환경 공정을 개발하기 위해 β-사이클로덱스트린을 활용하고 있습니다.

PNNL 팀은 플로우 배터리에 더 많은 플루오레놀을 도입할 수 있는 간단한 방법을 찾고 있었기 때문에 β-사이클로덱스트린에 중점을 두었습니다. 플루오레놀은 PNNL 산하 연구를 포함하여 새로운 흐름 배터리 기술에서 등장하기 시작한 플루오렌의 알코올 유도체입니다.

분명히 새로운 연구의 배경 아이디어는 플로우 배터리 용액에 도입될 때 용해되는 β-사이클로덱스트린 분자에 플루오레놀을 캡슐화하는 것이었습니다. 이는 더 많은 플루오레놀을 전달하는 매우 효율적인 방법은 아닌 것으로 밝혀졌지만 상당한 양의 β-사이클로덱스트린이 PNNL 플로우 배터리로 유입되는 결과를 가져왔습니다.