실용화가 되어가는 아연 연료 전지

아연 연료 전지는 가장 실용화가 많이 되어 있으며, 앞으로도 많은 발전이 기대되는 것입니다. 아연은 부식반응도 극히 적으므로 언제고 사용과 중단을 반복할 수 있으며, 비중이 높아 부피가 작고 전해액의 소모도 적다는 것, 생성물인 산화아연은 그 판매가치가 높고, 전력이나 열에너지를 사용하여 다시 금속으로 환원하는 다양한 기술들이 이미 개발되어 있기 때문입니다. 아연연료전지는 현재 경제성이 가장 많이 확보된 발전기 중 하나입니다. 

아연 공기전지와 타 전지와의 에너지 밀도 비교 

 

전해액 활성 리저브 전지 (Reserve battery-electrolyte activation type)

아연 공기 전지의 시장은 일차적으로 발전기, 비상용 전원, 군용 전원입니다. 특히 전해액이 분리 보관되어있는 리저브 전지 (reserve battery)는 그 보관 기간이 매우 길기 때문에 관리를 할 필요가 없으며, 버튼을 누르면, 전해액이 침투하면서 전력을 발생하기 시작하는 것입니다. 미트는 이 리저브 전지에 적합한 기술을 모두 개발하고 있습니다. 가격이 저렴하면서도 에너지 밀도가 높고, 안전하고 소음이 없으므로 실내에 중요기기에 사용할 수 있을 것입니다. 충전식 이차전지와 병행하여 사용하는 비상용 전원으로서 적합합니다. 안전 설비에 있어서도 안전 수준 safety integrity level 이 높게 요구되는 환경에 사용할 수 있을 것입니다.  

아연연료전지는 전해액과 아연 연료를 내부에서 순환하고 관리할 수 있도록 한 것입니다. 형태에 따라 여러가지가 있으며, 그 사용목적에 맞게 선택할 수 있습니다.

 


전해액 활성형 예비(reserve) 전지 - 상부에 전해액 보관 용기가 들어있고 밸브에 의해 격리된 상태이다. 보관중에는 내부 방전 손실이 없다. 

 

전해액 순환형 스택 전지 - 전해액의 출입 순환이 이루어지는 금속연료전지 스택. 사용하지 않을 때는 전해액을 배출하여 자연방전을 최소화할 수 있다. 보통 두꺼운 금속판을 음극으로 사용하기 때문에 셀 스택은 많은 양의 전기량을 갖고 있다. 

 

아연 볼(구슬, 펠렛)을 연료로서 사용하는 아연연료전지 - 아연 볼이 채워져 있는 셀에서 지속적으로 전력을 생산한다. 전해액을 순환하고 석출한 산화아연을 분리함으로써 금속연료의 passivation을 방지한다.

전기자동차용 전원

궁극적인 시장 중 하나는 전기 자동차용 전원인데, 아연 공기 전지 개발회사들이 여러 시제품들을 내놓았지만, 전기 충전이 되지 않는 것과, 부피가 크다는 문제로 인해 실용화가 되지 못하였습니다. 근래에는 금속 연료를 교체하는 방식이지만, 에너지 밀도가 훨씬 높은 알루미늄 공기 전지를 시도하고 있지만, 역시 경제성과 교체의 번거로움은 상용화의 걸림돌이라고 할 수 있습니다. 그렇지만 아연 혹은 알루미늄 공기 전지의 경우, 일반 충전식 전기자동차들의 충전소가 아닌 곳에서 전력이 고갈되는 경우를 대비하여 비상용 리저브 전지로 구비하는 것도 가능한 선택이라고 할 수 있습니다. 

자동차의 주전원으로 사용하려고 하는 시도도 많이 진행되고 있습니다. 만일 성공적으로 실용화된다면, 교체식 전지를 채용한 전기 자동차에 궁극적으로 적용이 가능할 것이며, 리튬이온전지에 비해 약 3배의 주행거리를 갖게 될 것입니다. ?

 

아연연료전지는 전기자동차에 사용될 때는 교체식 전지로서 사용될 수 있다.주유소나 재활용센터에서 신속하게 교체하고 사용된 아연공기 전지는 재생공장에서 재충진된다.

 

아연 공기 충전식전지와 에너지 저장장치

충전식 전지는 현재 많은 개발이 이루어지고 있으나 효율이 낮아 아직은 실용화가 요원한 상태에 있습니다. 

적용이 까다로운 전기 자동차에 적용하기에 앞서 에너지 저장시스템(ESS: energy storage system)에 적용될 것으로 예측되고 있습니다.   

저렴한 에너지 저장장치의 출현을 되면, 낭비되는 전력을 보관였다가 효율적으로 사용하는 환경이 될 것입니다. 아연을 기본으로하는 에너지 저장장치는 저렴하면서도 안전하고 대용량의 것을 실현할 수 있을 것입니다.  

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