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대기전해질 기반으로 하는 공간개방형 전지시스템 개발 성공
김진성 기자|weekendk@kidd.co.kr
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대기전해질 기반으로 하는 공간개방형 전지시스템 개발 성공

새로운 전기화학 구조 제시 가능해져

기사입력 2024-07-06 15:15:59
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대기전해질 기반으로 하는 공간개방형 전지시스템 개발 성공
공간개방형 전기화학 셀의 구동 원리 및 활용


[산업일보]
기존의 전기화학 전지 시스템은 이온 전도와 반응계면 형성을 위해 액체전해질을 사용하고, 전해질 안에 전극이 완전히 잠기도록 해 외부 공기와의 접촉을 차단하는 형태로 구성된다.

하지만, 기체와의 반응 시 액체전해질의 기체 용해도가 낮아 기체반응물이 전극으로 확산하는데 어려움이 있다. 그 결과 기체 기반 전기화학 반응 시 삼상계면 생성에 한계가 있고 반응 속도가 매우 느리다는 단점이 있다.

또한, 금속공기전지나 연료전지의 경우 전해액 내 기체반응물을 확산시키거나 쉽게 전극으로 전달하기 위해서는 외부 압력을 통한 공기 주입이 필요하고, 기체 생성물이 기포 형태로 맺혀 전극 표면이 비활성화되는 문제가 있다.

이에 한국연구재단은 숙명여자대학교 류원희 교수 연구팀이 전극 주변 공간이 개방돼 빠른 기체 확산과 이동이 가능한 전지 시스템을 개발해 차세대 에너지·환경 전지 기술을 위한 새로운 전기화학 구조를 제시했다고 밝혔다.

연구팀은 고전적인 다니엘 전지를 변형해 액체전해질이 담긴 욕조 없이 전극 주변을 개방한 뒤 에어로졸 형태의 전해질을 직접 분사하는 새로운 개념의 대기전해질 기반 전기화학 전지 시스템을 구현하는 데 성공했다.

이 과정에서 연구팀은 전극 사이의 공간 개방으로 인한 이온전도 단락 문제를 해결하기 위해 전극 간 이온전도를 가능하게 하는 1차원 다공성 염다리(Salt Bridge) 네트워크를 도입해 지속적인 전기화학 반응이 가능하다는 점을 확인했다.

류원희 교수는 “대기전해질 기반의 공간개방형 전기화학 전기 시스템은 다양한 전기화학 기반 에너지·환경 시스템에 적용이 가능하다”라며 “앞으로 대기 환경 오염물 포집이나 생체 비말 오염물질 감지 등 더 다양한 분야로의 확장 가능성에 대한 연구를 지속할 예정”이라고 밝혔다.
2홀
전기·전자, 반도체
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안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.


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