이 ‘모래시계’ 액체 배터리는 중력으로 작동합니다

중력이 이 “모래시계” 액체 배터리를 작동시킵니다

MIT 과학자들은 중력에 의존하여 에너지를 생성하는 배터리에 대한 혁신적인 새로운 개념을 설계했습니다. 이는 모래시계와 동일한 기본 원리에 따라 작동합니다. 이 장치는 과학자들이 최근 Energy and Environmental Science에 발표한 논문에서 설명되었습니다.

단순히 양극과 음극이 있는 배터리의 기본 개념에 기반하여, 배터리 내부의 화학 반응에 의해 전자가 생성되고 음극에 축적됩니다. 전자는 음전하를 띠고 있기 때문입니다. 두 단자 사이에 전선이 연결되면 전자는 양극으로 흐르게 됩니다. 이것만으로는 도움이 되지 않지만, 전선은 일반적으로 “부하”—전구, 모터, 라디오 회로—에 연결되어 있으며, 에너지가 해당 장치를 작동하는 데 연결됩니다.

1970년대에 개발된 액체 흐름 배터리는 양극과 음극에 사용되는 물질이 액체 형태로 되어 있고, 막에 의해 분리되어 있기 때문에 이렇게 불립니다. 고체 슬랩 대신, 배터리는 액체 슬러리에서 미세한 입자를 사용하여 여러 가지 화학 화합물을 사용할 수 있습니다. 그러나 액체 흐름 배터리는 일반적으로 저장 탱크, 펌프 및 밸브를 포함하는 복잡한 시스템이 필요합니다. 누수나 고장이 발생할 가능성이 훨씬 더 많기 때문에 유지 관리 비용이 많이 듭니다.

따라서 Yet-Ming Chang과 그의 MIT 동료들은 중력을 펌프 메커니즘으로 사용하는 액체 흐름 배터리에 대한 대체 설계 개념을 생각해냈습니다. 이는 전체 시스템의 복잡성을 크게 줄일 뿐만 아니라 총 비용도 줄입니다.

이 장치는 전통적인 모래시계보다 창문과 더 비슷해 보이지만, 개념은 동일합니다: 입자로 구성된 슬러리가 좁은 채널을 통해 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 흐릅니다. 장치의 각도를 변경하면 에너지가 생성되는 속도를 변경할 수 있으며, 이는 모래시계나 계란 타이머를 기울여서 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 모래 알갱이의 흐름을 느리거나 빠르게 할 수 있는 것과 유사합니다.

현재로서는 단지 개념 증명 설계일 뿐입니다. 그러나 Chang 외 연구진은 실용적인 프로토타입을 개발할 수 있다고 확신하고 있습니다. 그들이 이를 달성할 수 있는 날이 오면, 예를 들어 더 큰 그리드 연결 저장 시스템을 제공함으로써 풍력 및 태양광 시스템을 확장하는 데 게임 체인저가 될 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 새로운 종류의 배터리에 대한 창의적인 아이디어가 많이 등장했습니다. 예를 들어, 2006년 Angela Belcher가 이끄는 MIT 연구팀은 유전자 조작된 M13 바이러스를 중심으로 한 새로운 배터리 기술을 개발했습니다. 이 바이러스는 작고 유연하여 인체에 이식되었을 때 암이나 유사한 질병을 식별할 수 있는 작은 센서를 작동할 수 있었습니다.

반면, Sony는 포카리 스웨트와 같은 단 음료에서 나오는 포도당(설탕)을 사용하여 4셀 배열을 작동시키는 프로토타입 생명공학 배터리(기술적으로 연료 전지)를 만들었습니다. 포도당의 또 다른 좋은 공급원은 혈액이며, 일본 연구자들은 혈액으로 작동하는 연료 전지를 개발했습니다. Rensselaer Polytechnic Institute와 캐나다 밴쿠버의 브리티시컬럼비아 대학교 팀도 마찬가지입니다(예를 들어, 후자는 심박 조율기를 작동시키기 위해 개발되었습니다).