기술 동향: Li

향상된 성능을 갖춘 리튬-황 배터리, 지구와 달에서 사용하기 위한 연료인 철, 잠재적인 탄소 포집 매체인 그린란드 암석 가루가 이번 주 기술 레이더에 포함되었습니다.

호주 배터리 기술 회사인 Li-S Energy는 3세대 반고체 리튬황 배터리 기술을 활용한 최초의 20층 배터리 셀 개발을 발표했습니다.

회사가 강조하는 기술의 주요 이점에는 체적 에너지 밀도가 45% 향상되어 540Wh/l에 도달하고, 중량 에너지 밀도가 400Wh/kg 이상으로 높아졌으며, 저인화성 전해질을 사용하여 안전성이 향상되었습니다.

이 성능은 현재 리튬 이온 전지에 비해 중량 에너지 밀도의 거의 두 배이고 부피 에너지 밀도와 비슷하다고 회사는 말합니다. 따라서 실제적인 측면에서 이는 Li-S 배터리 셀이 이제 기존 Li-ion 배터리와 동일한 크기이지만 무게는 절반이라는 것을 의미합니다.

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Li-S는 셀 구성 내에서 회사의 특허받은 질화붕소 나노튜브와 Li-나노메시를 활용하는 새로운 Gen3 셀이 드론 및 기타 전자 항공 애플리케이션에 사용되는 데 특히 관심을 끌 것이라고 예상합니다. 회사는 이미 설립되었으며 2035년까지 연간 320억 달러를 초과할 것으로 예상됩니다.

산불의 경우, 온도가 연소될 만큼 충분히 뜨거워지면 불이 한 나무에서 다음 나무로 옮겨갈 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이는 지구상에서 자연적으로 거의 발생하지 않는 불연속 연소라고 알려진 현상입니다.

이 과정을 더 자세히 이해하기 위해 과학자들은 철 입자가 부유하고 눈에 띄지 않게 발화할 수 있는 우주의 무중력 환경에서 철분의 연소를 조사해 왔습니다.

현상을 포착한 고속 이미징을 통해 지구상에서 연료를 연소할 수 있는 이상적인 조건을 보여주는 모델을 제작했으며, 이를 통해 실용적인 철 연소로를 구축하는 것이 가능해졌습니다.

철을 태우는 것의 장점은 화학적으로 결정됩니다. 본질적으로 연료를 태우는 것은 산소 원자와 철을 추가하여 물질을 변형시키는 과정이며 연소 후 남은 생성물은 산화철 또는 녹입니다. 이는 쉽게 수집 및 처리되어 산소를 제거하고 철로 반환할 수 있습니다. 따라서 지속 가능한 공급원에서 얻은 전기를 사용함으로써 철은 순환적이고 끝없이 재활용 가능한 연료가 될 수 있습니다.

네덜란드 스타트업 Metalot가 철을 연료원으로 사용하는 실증 플랜트를 네덜란드 에인트호벤 인근 부델(Budel)에 가동 중이다. 이 플랜트는 창고에 설치된 유닛에서 1MW의 증기를 생산할 수 있다.

이러한 철 발전소를 확장하면 훨씬 더 많은 에너지를 생산할 수 있지만 이 기술은 달에서도 사용할 수 있는 잠재력을 가질 수 있다고 유럽 우주국은 제안했습니다. 태양 에너지를 사용하면 달의 광물에서 알루미늄과 실리콘 분말을 생산할 수 있고, 달의 얼음에서 수소와 산소를 얻을 수 있습니다.

그런 다음 수소는 철과 티타늄 함량이 높은 달 먼지를 변환하여 물과 철 분말을 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 얼음에서 나오는 금속 분말과 산소는 로켓이나 지상 수송용 추진제로 사용될 수 있으며, 물 부산물은 식수로도 사용될 수 있습니다.

농업용 토양에 미분쇄 규산염 광물을 적용하는 것은 토양산에 노출되어 이들 광물의 풍화 속도를 향상시켜 CO2를 흡수하는 방법으로 제안되었습니다.

그러나 덴마크 연구진의 새로운 연구에 따르면 빙하 침식 과정에서 암석을 갈아 만든 미세한 입자의 물질인 빙하 암석 가루는 풍부하게 이용 가능하고 에너지 집약적인 분쇄가 필요 없기 때문에 더 저렴하고 실용적인 대안이 될 수 있다고 합니다.

규산염 광물과 마찬가지로 빙하 암석 가루는 이전에 풍화되고 영양이 부족한 토양에서 농업 수확량을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그러나 덴마크 연구자들은 이것이 CO2를 격리하는데도 효과적이라는 것을 발견했습니다.