2014. 10. 29. 11:08
자가 재충전 투명 배터리 신제품신기술2014. 10. 29. 11:08
자가 재충전 투명 배터리
최근 난양 기술 대학 연구팀은 완벽한 자기 전력 스마트 창을 디자인하고 제조했다. 이 창은 배터리와 비슷하게 이온과 전자들을 저장하고 방출할 수 있는 전기변색 물질들을 이용하여 공기에 노출됨에 따라 투명색에서 청색으로 변할 수 있다. 또한 이 특성은 이 스마트 창이 다른 소자로 자가 재충전 투명 배터리로 기능할 수 있다.
이 새로운 스마트 창의 중요성은 전기변색(EC) 물질인 프러시안 블루(PB)이다. 1980년대 초 과학자들은 PB가 전기화학 반응들에 의해 무색의 프러시안 화이트(PW)로 변형될 수 있다는 것을 발견했다. 특히 이 색깔 변화는 쉽게 전자들을 잃을 수 있는 또 다른 물질로부터 전자를 얻기 위해 PB 내 철이 환원될 때 발생한다. 연구원들은 PB 음극을 보완하기 위해 전자-기부 양극으로 알루미늄(Al)을 이용했다.
PB와 AL 전극들이 서로 연결될 때 스마트 유리는 약 4초 내 무색의 PW로 표백될 수 있다. 연구원들은 스마트 창의 투과성은 청색과 무색 상태 사이 약 52%까지 변화한다는 것을 발견했다. 또한 PB/Al 스마트 창의 표백 과정은 PB/Al 전지의 방전과 일치한다. 이 스마트 창이 완전히 투명해질 때, 완전히 방전된 것을 나타내도록 LED가 더 이상 빛을 내지 않는다.
이 스마트 창/배터리를 재충전하기 위해, 연구원들은 산소에 PB와 AL 전극들을 노출시켜 단순하게 이 전극들을 분리했다. 이후 배터리는 이 스마트 창을 천천히 청색으로 되도록 전극 내 철을 산화시킴으로써 자발적으로 배터리를 재충전했다. 전극들이 분리된 한 시간 후 배터리는 부분적으로 재충전된 것을 보여주도록 다시 LED를 밝힐 수 있었다.
배터리로써 PB/Al 전지는 정당한 성능을 보였다. 이 배터리의 비용량이 리튬 배터리에 비교해 상대적으로 낮지만, 이 배터리가 얇은 층으로 구성된 것을 고려하면 상대적으로 큰 전체 용량을 가지고 있다. 만약 외부 전력원이 공기 내 자가 충전하는 대신 인가된다면 충전 용량과 충전 시간 모두 매우 개선될 수 있다.
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