썩은 사과로 배터리를 만든 독일

상한 사과를 에너지원으로 사용한다는 것은 언뜻 보기에 터무니없는 생각처럼 보일 수 있지만, 카를스루에 공과대학 연구진은 이 재료를 사용하여 저렴하고 고성능의 나트륨 이온 배터리를 개발하기로 결정했습니다. 독일 연구진이 제안한 이 기술은 아마도 현존하는 기술 중 가장 친환경적인 기술일 것입니다.

본 발명은 간단하고 저렴한 에너지 저장 장치로 사용될 수 있으며, 기술이 발전함에 따라 썩은 사과를 기반으로 한 나트륨 이온 배터리는 현재 휴대용 전자 기기와 소형 전기 자동차에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리와 경쟁할 수 있을 것입니다.

크기, 색상, 기타 외부 결함 등을 기준으로 엄격하게 선별하는 과정에서 사과 수확 후 상당량의 부적합한 과일이 남게 되는데, 이러한 과일은 부패하기 쉬운 제품이므로 거의 즉시 폐기됩니다. 참고로, 유럽에서는 수확 후 발생하는 폐기물 문제가 매우 심각합니다. 일부 과일과 채소는 매우 빨리 썩어 가축 사료로도 사용할 수 없습니다. 소규모 민간 기업들이 이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법을 제시하지만, 그들의 노력은 대개 미흡합니다.

카를스루에 연구소의 스테파노 파세리니와 다니엘 부흐홀츠 연구원들은 상한 사과를 활용한 독특하고 유용한 활용법을 제안했습니다. 건조된 사과는 95%가 탄소로 이루어져 있으며, 이를 통해 "고밀도 탄소"를 얻을 수 있습니다. 이는 저비용 고생산성 전극입니다.

전문가들은 "사과 탄소"를 기반으로 230mAh/g의 비용량을 갖고 1000번의 배터리 충전 및 방전 사이클을 거친 후에도 원래 특성을 유지하는 양극을 만드는 데 성공했습니다.

과학자들은 배터리가 방전되고 충전된 후 손실되는 용량의 비율(전극의 쿨롱 효율이라고 함)이 99.1%라는 상당히 높은 수준으로 확립되었다고 밝혔습니다.

연구진은 작업 중에 환경 친화적이고 생산성이 높은 "애플" 배터리용 양극을 개발했습니다. 다층 산화물을 사용하면 리튬 이온 양극과 비교할 수 있는 소재를 얻을 수 있었지만 몇 가지 차이점이 있었습니다. 500회 이상의 사이클 후에도 90.2%의 전하 유지율과 99.9% 이상의 효율 계수를 보였습니다.

리튬 이온 배터리는 많은 양의 에너지를 저장할 수 있지만, 코발트 등 생명과 건강에 위험한 물질을 포함하고 있으며, 이러한 에너지 저장 장치의 비용도 상당히 높습니다.

나트륨 이온 배터리는 가격이 저렴하고 간단하고 저렴한 재료로 만들어졌지만, 성능은 리튬 이온 배터리보다 결코 떨어지지 않습니다.

파세리니 교수에 따르면, 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 효율성이 20% 정도 낮지만, 새롭게 개발된 배터리 성능은 사실상 배터리 성능과 맞먹는다고 합니다.

오늘날 나트륨 이온 배터리는 비용이 낮음에도 불구하고 널리 보급되지는 않았지만, 과학자들은 이 배터리가 쉽게 구할 수 있고 비용이 낮기 때문에 개발이 완료되면 가장 널리 사용되는 양극 소재가 될 것이라고 확신합니다.

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