Home 연구동향 나노 입자의 삽입된 이온과 활성탄소 표면에 붙은 이온의 선택적 분리를 통한 전기화학적 운동에너지 수확에 성공

나노 입자의 삽입된 이온과 활성탄소 표면에 붙은 이온의 선택적 분리를 통한 전기화학적 운동에너지 수확에 성공

by kseasingapore


NTU, EEE, Lee’s Nano Energy Laboratory

접근성과 가용성이 높은 운동에너지는 웨어러블 기기 또는 사물 인터넷 (IoT)의 이상적인 동력 공급원이다. 현재 대부분의 운동에너지 수확 시스템은 지속적인 에너지 수확을 위해 고주파수의 움직임이나 내구성이 높은 재료를 필요로 한다. 본 연구에서는 배터리 전극 물질로 사용되는 Prussian Blue Analogue (PBA) 와 슈퍼 커패시터로 사용되는 활성탄소의 전기화학적 성질 차이에 의해 발생하는 선택적 이온 분리를 통해 운동에너지를 수확한다. 움직임에 의해 발생한 전해액의 유동은 PBA물질의 격자 구조에 있는 이온은 움직이지 못하고, 활성탄소 표면에 붙어있는 이온의 움직임만 유도한다. 이로 인하여 전압 차이가 발생하고, 전압 차이를 줄이기 위해 PBA물질과 활성탄소 사이에서 전기화학적 반응이 발생하여 지속적인 전류를 발생시키고 에너지를 수확한다. 본 연구에서는 기존의 운동 에너지 수확 방법보다 수천배 작은 저항에서 최고 전력을 보였으며, 500 주기 동안 성능 저하 없이 에너지를 수확할 수 있음을 증명하였다. 또한, 손가락 압력에 의하여 발생한 다양한 유동에서의 에너지 수확을 간단한 시스템을 통해 증명하고 있다. 본 연구에서 제시된 단순한 구조의 에너지 수확 방법은 웨어러블 기기같은 소형 장치에서부터 바닷물의 움직임을 이용하는 대형 장치까지 다양한 응용분야에 새로운 에너지 수확 방법으로 사용될 수 있을 것이다.

인용: Jung, Im Doo, et al. “Selective Ion Sweeping on Prussian Blue Analogue Nanoparticles and Activated Carbon for Electrochemical Kinetic Energy Harvesting.” Nano Lett. 2020, 20, 3, 1800–1807.

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