알루미늄 공기 흐름 전지

알루미늄 공기 흐름 전지는 울산과학기술원(UNIST, 총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 조재필 교수팀이 개발한 1차전지이다. 조재필 교수팀은 전해액 흐름이라는 기술로 알루미늄 전극의 침전 문제를 해결했다. 전지에 펌프를 도입해 전해액이 흐르게 만들자 부산물이 쌓이지 않아 성능이 유지된 것이다.

알루미늄 공기전지의 전해액에서는 화학반응이 일어나고 반응 결과물도 나온다. 전해액이 흐르지 않은 기존 형태에서는 알루미늄 부산물이 전극에 쌓이지만, 알루미늄 공기 흐름 전지에서는 펌프질이 계속돼 전해액이 흐르면서 알루미늄 부산물의 침전을 막게 된다. 공기를 받아들이는 전극에서 반응을 활성화시키는 고성능 촉매(은-망간 산화물 나노플레이트 촉매)도 새로 개발해 적용한 알루미늄 공기 흐름 전지는 폭발하지 않으면서 에너지 밀도가 커 전기차의 주행거리를 늘릴 것으로 기대하고 있다. 연구팀이 예상하는 주행거리는 한 번 교체에 700km 이상이다. 이 연구는 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2018년 9월 13일자에 게재됐다.

특징

알루미늄 금속(왼쪽)을 연료로 사용해 전기를 만드는 알루미늄-공기 흐름 전지의 모습(오른쪽). 사진- 김경채

알루미늄 공기 흐름 전지를 사용하면, 휘발유 엔진보다 에너지 효율이 높다. 충전 대신 교체하는 방식이라 '느린 충전 시간' 문제도 해결할 수 있다. 배터리 무게를 줄이면서, 에너지는 더 많이 담고, 폭발 위험성도 줄였다. 알루미늄 공기 흐름 전지는 충전해 사용하는 2차전지가 아니라 방전만 되는 일차전지다. 전기차에 적용하면 알루미늄 금속만 교체해 전기를 공급받게 된다. 같은 무게의 휘발유와 알루미늄의 실질적 에너지 밀도를 따지면 알루미늄이 월등하다. 휘발유 1kg은 실제 자동차에서 1,700Wh의 에너지 밀도를 나타내지만, 알루미늄 공기 흐름 전지에 적용한 알루미늄의 에너지 밀도는 1kg 당 2,500Wh가 된다. 이 정도 에너지 밀도라면 한 번 교체에 700km를 달리는 전기차 배터리를 만들 수 있다. 알루미늄 공기 흐름 전지의 방전 용량은 기존 알루미늄 공기 전지보다 17배 증가했다.

알루미늄 공기전지와 알루미늄 공기 흐름 전지 비교

 

참고자료

• 김정문 기자, 〈비교 불가, 극강의 ‘전기차 배터리’ 나왔다〉, 《에코타임스》, 2018-09-14
• 박태진 연구원, 〈“휘발유보다 세다”… 신개념 고에너지 알루미늄 배터리!〉, 《유니스트》, 2018-09-14

같이 보기

• 알루미늄 공기전지
• 조재필

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