소나무 바이오매스로부터 고출력 에너지를 저장하기 위한 친환경적이고 저렴한 시스템

Solid State and Materials Research Group은 제재소에서 폐기물로 버려지는 목재 입자에서 생산된 전극을 사용하여 리튬 이온 커패시터를 개발했습니다. 이 바이오매스는 바스크 지방 전역에서 매우 쉽게 구할 수 있으며, 지속 가능하고 저렴한 공정을 사용하여 전극을 생산했습니다.

결과에 따르면 바이오매스에서 파생된 재료는 고출력 에너지를 저장하도록 설계된 친환경적이고 비용 효율적인 시스템을 얻는 데 탁월한 특성을 가지고 있습니다.

현대 사회의 에너지 수요를 충족할 수 있는 지속 가능한 에너지 솔루션을 찾는 과정에서 에너지 저장 시스템은 엄청나게 중요한 역할을 합니다. 실제로 "재생 에너지 분야에서 우리는 자연이 제공하는 바람, 열, 빛 등을 제어할 수 없습니다. 그리고 에너지 수요는 때때로 에너지 공급과 일치하지 않습니다. 따라서 재생 시스템에서 생산된 에너지를 저장하기 위한 자원을 개발해야 합니다."

Solid State and Materials Research Group의 연구원인 Eider Goikolea가 설명했습니다.

차세대 전기화학적 에너지 저장 기술을 위한 소재는 연구 그룹 Eider Goikolea와 Idoia Ruiz de Larramendi(UPV/EHU 강사)의 구성원이 개발하고 있습니다. "우리는 에너지를 저장하는 데 사용할 수 있는 새로운 소재를 개발합니다.

이 경우 전극을 만들기 위해 우리 주변에 있는 인시그니스 소나무의 목재 입자에서 탄소를 준비했습니다. 이 톱밥은 결국 아무 데에도 사용되지 않으며 탄소 함량이 매우 높습니다."라고 Idoia Ruiz de Larramendi가 말했습니다.

하이브리드 시스템

배터리와 슈퍼커패시터는 다른 것들 중에서도 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 슈퍼커패시터는 배터리보다 적은 에너지를 저장할 수 있지만 주어진 순간에 더 많은 양의 에너지를 제공할 수 있습니다.

"슈퍼커패시터는 장기간 시스템에 에너지를 제공하는 데 적합하지 않습니다. 배터리와 달리 단시간에 많은 양의 에너지가 필요할 때 사용됩니다."라고 Goikolea는 설명했습니다.

이 연구에서는 하이브리드 리튬 이온 장치가 개발되었습니다. "이것은 두 시스템의 장점을 제공합니다. 고전력 에너지를 저장할 수 있고(배터리처럼), 고전력 수준에서 작동할 수 있으며, 많은 충전-방전 사이클을 견딜 수 있습니다(슈퍼커패시터처럼)," 그녀는 말했습니다. 따라서 배터리 유형 전극과 슈퍼커패시터 유형 전극이 동일한 장치 내에서 결합되었습니다.

이러한 전극을 생산하는 데 다양한 유형의 탄소가 사용되었습니다. "탄소는 매우 일반적인 용어이지만 다양한 유형이 있습니다. 모든 바이오매스가 이 응용 분야에 적합한 탄소를 제공하는 것은 아니지만, 우리는 인시그니스 소나무 바이오매스에서 매우 만족스러운 결과를 얻을 수 있음을 보여주었습니다."

Ruiz de Larramendi가 덧붙였습니다. 전극 중 하나는 경질 탄소로 만들어졌고 다른 하나는 활성탄으로 만들어졌습니다. 더욱이 연구에서는 전극을 생산하는 데 비용 효율적이고 지속 가능한 공정을 사용하는 데 큰 중요성을 두었습니다.

"전극을 생산하는 공정은 에너지 효율적이었습니다. 합성 온도는 700°C를 초과하지 않았고" 경제적인 첨가제가 사용되었습니다.

이 연구는 지역 바이오매스를 사용하더라도 매우 좋은 결과가 얻어졌다는 것을 보여줍니다. "이것은 기존 리튬 이온 커패시터를 개선하기 위한 비용 효율적이고 지속 가능한 대안을 구성합니다. 바이오매스에서 유래한 재료는 친환경적이고 비용 효율적인 고출력 에너지 저장 시스템을 개발할 수 있는 좋은 기회를 제공합니다.

이 연구 분야를 더욱 발전시키는 것이 중요합니다." UPV/EHU 연구원들이 설명했습니다.

아이더 고이콜레아와 이도이아 루이스 데 라라멘디가 UPV/EHU의 과학 및 기술 학부에서 화학 및 화학 공학 학위 과정과 신소재에 관한 석사 과정에 대해 강의합니다.

연구자들은 다양한 프로젝트를 통해 이 작업을 수행했습니다. 바스크 정부가 추진하는 IT1546-22 프로젝트, MICIU/AEI/10.13039/501100011033/FEDER와 유럽 연합이 자금을 지원하는 PID2023-151153OB-I00 프로젝트, MCIN/AEI/10.13039/501100011033과 "European Union NextGenerationEU/PRTR"의 자금 지원을 받는 TED2021-131517B-C21 프로젝트입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250228114027.htm