숙명여대, 대기전해질 기반 공간개방형 전지시스템 개발…"차세대 기술 제시"

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 기존 액체전해질의 고전적인 전지구조를 탈피해 대기전해질을 기반으로 하는 신개념의 공간개방형 전기화학 전지시스템을 개발했다.

한국연구재단은 숙명여대 류원희 교수 연구팀이 전극 주변공간이 개방돼 빠른 기체확산·이동이 가능한 전지시스템을 개발해 차세대 에너지·환경 전지기술을 위한 새로운 전기화학 구조를 제시했다고 4일 밝혔다.

전기화학 전지시스템은 기체와의 반응 시 액체전해질의 기체용해도가 낮아 기체반응물이 전극으로 확산하는 데 어려워 기체기반 전기화학 반응 시 삼상계면 생성에 한계가 있고 반응속도가 매우 느리다는 단점이 있다.

삼상계면은 고체전극, 액체전해질, 기체반응물이 동시에 접하는 계면으로 전기화학 반응이 일어나는 자리를 말한다.

이에 연구팀은 고전적인 다니엘전지를 변형해 액체전해질이 담긴 욕조 없이 전극 주변을 개방한 뒤 에어로졸 형태의 전해질을 직접 분사하는 새로운 개념의 대기전해질 기반 전기화학 전지시스템을 구현하는 데 성공했다.

또 이런 과정에서 전극 사이의 공간개방으로 인한 이온전도 단락 문제를 해결하기 위해 전극 간 이온전도를 가능하게 하는 1차원 다공성 염다리 네트워크를 도입해 지속적인 전기화학 반응이 가능하다는 점을 확인했다.

염다리는 전기화학에서 두 반쪽 전지를 연결할 때 쓰이는 장치다.

류원희 교수는 “대기전해질 기반의 공간개방형 전기화학 전기시스템은 다양한 전기화학 기반 에너지·환경 시스템에 적용이 가능하다”며 “앞으로 대기환경 오염물 포집이나 생체비말 오염물질 감지 등 더 다양한 분야로의 확장 가능성에 대한 연구를 지속할 예정”이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 개인연구사업과 집단연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 에너지·환경 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학'에 지난 5월 17일 게재됐다.

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