스위스를 포함한 전 세계 국가들이 기후 변화에 맞서고 화석 연료에 대한 대안을 찾고 정부가 설정한 에너지 전환 목표를 달성하기 위한 노력을 강화함에 따라 안정적인 재생 에너지에 대한 필요성이 빠르게 증가하고 있습니다. 그러나 재생 에너지는 대규모로 저장할 수 있는 방법이 있을 때까지 전력망에 효율적으로 통합될 수 없습니다.
"대부분의 재생 에너지 형태는 기상 조건에 따라 달라지므로 공급 전력에 큰 변동이 있습니다."라고 Ph.D.인 Danick Reynard가 말했습니다. EPFL의 물리 및 분석 전기화학 연구소(LEPA)의 학생. "하지만 전력망은 이러한 종류의 변동을 관리하도록 설계되지 않았습니다." 수소는 날씨에 관계없이 지속적으로 에너지를 공급할 수 있어 주목받고 있습니다.
LEPA 과학자들은 청정 수소 생산과 에너지 저장이라는 이중 과제에 대해 몇 년 동안 연구해 왔습니다. 그들은 현재 대규모 고정 에너지 저장을 위한 가장 유망한 방법 중 하나인 기존 레독스 흐름 배터리를 배터리를 통해 흐르는 유체에서 깨끗한 수소를 생성하는 촉매 반응기와 결합한 새로운 시스템을 공개했습니다. LEPA 시스템은 기존 시스템만큼 효율적이지만 더 큰 유연성과 에너지 저장 용량을 제공합니다. 또한 저렴한 비용으로 깨끗한 수소를 생산합니다. 과학자들의 연구는 세포는 물리 과학을보고합니다.
Redox 흐름 배터리는 에너지 저장에 대한 가장 가능성이 높습니다.
레독스 흐름 배터리는 전기화학 전지로 분리된 두 개의 탱크로 구성됩니다. 두 개의 전도성이 높은 전해질 유체(하나는 양전하, 다른 하나는 음전하)는 탱크를 순환하고 전지를 지나서 전자가 교환되는 화학 반응을 촉발합니다. 이 배터리는 스마트폰에 사용되는 리튬이온 배터리와 마찬가지로 전기화학적 형태로 에너지를 저장하지만 수명이 훨씬 길고 에너지 생성 및 저장이 유연하여 전력 수급 변동에 빠르게 대응할 수 있습니다.
시스템을 만들기 위해 LEPA 과학자들은 기존의 산화환원 흐름 배터리를 사용하고 두 개의 촉매 반응기를 추가하여 성능을 향상시켰습니다. 이 반응기는 탱크를 순환하는 유체에서 수소를 생산합니다. "수소는 배터리의 에너지를 사용하여 물 분자를 수소와 산소의 두 가지 구성 요소로 나누는 촉매 과정을 통해 만들어집니다."라고 Reynard는 말합니다. "그러나 이 수소는 배터리를 충전하는 데 사용되는 에너지가 재생 가능한 경우에만 깨끗한 것으로 간주될 수 있습니다."
강화되고 유연한 저장 용량을 가진 깨끗하고 순수한 수소
LEPA의 technology 수소 생산과 에너지 저장 모두에 여러 가지 이점을 제공합니다. 기존의 산화환원 흐름 배터리를 사용하면 완전히 충전되면 더 이상 에너지를 저장할 수 없습니다. “그러나 우리 시스템에서는 배터리가 완전히 충전되면 외부 반응기로 유체를 방출할 수 있습니다. 그러면 나중에 저장하고 사용할 수 있는 수소가 생성되어 배터리 자체의 저장 공간이 확보됩니다.”라고 Reynard는 말합니다.
LEPA 시스템에서 생성된 수소는 순수하며 최적의 저장을 위해 건조 및 압축만 하면 됩니다. 산소와 수소를 동시에 발생시키는 것이 아니라 따로따로 발생시켜 폭발 위험이 적어 기존 시스템보다 안전하다.
수소차 충전소의 미래는?
LEPA의 기술은 운송 응용 분야에서 특히 유용할 수 있습니다. 점점 더 많은 운전자가 채택함에 따라 전기 자동차, 전기 및 청정 수소에 대한 수요가 급증할 것입니다. 이러한 차량을 충전하면 전력망에 압력이 가해지고 전력망 운영자가 계획하기 어려운 부하 스파이크가 발생합니다. "스위스 연방 에너지국의 2020년 데이터에 따르면 운송 부문은 스위스 에너지 소비의 약 33%를 차지합니다."라고 Reynard는 말합니다. "수소를 생산하는 것 외에도 우리의 배터리는 해당 수요의 피크를 완화하기 위한 완충 장치 역할을 할 수 있습니다."
ELE 타임즈
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