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일반 신재생에너지와 특히 전기차 모두 아킬레스건이 있다. —전기 저장. 휴대폰과 같은 장치도 증가하는 컴퓨팅 요구 사항으로 인해 배터리 수명 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 차세대 배터리에 대한 막대한 투자는 낙관론의 근거를 제공하지만 태양열 및 풍력 발전소는 안정적인 공급을 제공하기 위해 비약적인 도약이 필요합니다. 연구 분야 중 하나는 리튬 배터리에서 나트륨 배터리로의 전환이며, 후자는 훨씬 저렴한 재료입니다. 그러나 나트륨 음극의 개발은 연구자들에게 도전 과제임이 입증되고 있습니다. 다행히도 그 해답은 새로운 교훈에 있을 수 있을 것 같습니다 생체 모방, 즉 자연의 과정과 구조를 적용한 것입니다. 이 경우 해결책은 포유류의 뼈에 있습니다.
이 혁신적인 기술 프로젝트 텍사스 대학(미국)과 성균관 대학(한국), 브룩헤이븐 국립 연구소 간의 협력 결과입니다. 보다 강력하고 안정적인 나트륨 음극을 개발하기 위해 그들은 포유류의 뼈 구조를 면밀히 조사했습니다. 포유류 뼈는 단단한 외부와 골수를 저장하고 운반하는 해면질 내부로 구성됩니다. 이 형태는 큰 압력에 저항하는 엄청난 기계적 강도를 제공합니다. 이러한 전제 하에서 국제 팀은 환원 그래핀 산화물(rGO) 층으로 코팅된 NVP로 알려진 다공성 구조를 만들었습니다. NVP는 나트륨 이온에 대해 우수한 전도성을 제공하지만 매우 취약한 구조입니다.
음극이 뼈인 것처럼 그래핀 코팅과 결합함으로써 기계적 및 전기화학적 스트레스로 인한 열화를 줄이는 구조적 무결성을 크게 개선하는 데 성공했습니다. 이 새로운 나트륨 배터리의 중요한 장점 중 하나는 초고속 충전 속도와 10,000회 충전 주기 후에도 90%의 용량을 유지하기 때문에 높은 저항입니다. 그러나 상용 버전에 도달하기 전에 수행해야 할 테스트가 여전히 많습니다.
뼈에서 근육으로
생체 모방 배터리의 또 다른 예는 미국 MIT의 프로젝트입니다. 뼈 구조를 사용하는 대신 근육의 특성에서 영감을 얻었습니다. 연구자들은 Southwest University와 공동으로 근육 섬유가 혈액, 산소 및 영양분을 운반하여 새로운 유형의 전극을 개발하는 방법을 탐구했습니다. 근육 세포 대신 팀은 텔루륨이 함유된 탄소의 미세한 구체를 사용했습니다. 게다가 그들은 혈류와 같은 전기 전도성 물질로 작용하는 탄소나노튜브를 사용했다. 차례로 탄소 구는 전기 저장 셀로 작동합니다.
연구에 따르면 프로토타입은 500번의 충전 주기를 견딜 수 있으며, 이는 아직 상용화되기에는 멀었습니다. 그러나 몇 년 전에 발표된 연구는 이미 에너지 저장을 위한 생체 영감 시스템의 잠재력을 지적했습니다.
현재 전 세계에서 개발 중인 차세대 대체 배터리에 대해 자세히 알아보려면 다음 기사를 추천합니다. 달걀 껍질을 기반으로 한 배터리 또는 이것은 탐구 목재 폐기물 사용. 또 다른 예는 가능하게 하는 기술입니다. 종이 기반 배터리.
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