배터리, 슈퍼커패시터, 연료 전지

배터리, 연료 전지, 슈퍼커패시터는 서로 다른 전기 화학적 에너지 저장 및 변환 메커니즘을 사용하지만 고에너지 및 고출력 밀도 응용을 위해 유사한 전기화학적 특성을 가지고 있는 시스템입니다. 

배터리

배터리의 전극(양극(+) 및 음극(-)), 전도성 전해질, 양극과 음극 사이의 분리막으로 구성됩니다. 충전식 리튬 이온 배터리(LIB)에서 단일 리튬 양이온은 전극 사이에서 이동합니다. 방전될 때 음극(-)은 산화(전자 소실)되고 양극은 환원(전자 획득)됩니다. 충전 시 이 과정은 반대로 진행됩니다. 높은 에너지, 전력 밀도, 향상된 안전성 및 낮은 재료비로 인해, LIB는 전자산업에 혁명을 일으켰으며 모바일 디바이스에서 전기 자동차에 이르기까지 우리 삶의 많은 부분에 사용되고 있습니다. LIB 기술을 개발한 과학자들에게 2019년 노벨 화학상이 수여되었습니다. 

연료 전지

연료 전지는 양극, 음극, 전도성 전해질로 구성되며 일반적으로 직렬로 연결되어 생성된 전기의 총량을 증가시키기 위해 스택을 형성합니다. 전극은 전기를 생성하기 위해 촉매로 코팅된 다공성 물질로 구성되어 있습니다. 사용되는 전해질의 종류에 따라 구별되는 연료 전지에는 중합체 전해질 막, 고체 산화물, 인산, 알칼리성, 용융 탄산염 등 5가지 주요 유형이 있습니다. 양성자 교환막(PEM:Proton-Exchange Membrane)으로도 알려진 중합체 전해질 막은 알칼리성 연료 전지 기술을 대체할 가장 유망한 기술로 여겨집니다.

연료 전지는 고효율성, 저배출량, 낮은 환경 영향 때문에 기존의 연소 엔진을 능가하는 대체에너지 기술로 개발되어 왔습니다. 연료 전지는 폐기물로 소음과 물만 발생하므로 휴대용 장치, 고정 장치, 운송 솔루션을 포함한 다양한 용도의 미래 동력원에 대한 유망한 후보 제품입니다.

슈퍼커패시터

슈퍼커패시터의 구성 요소는 배터리와 유사합니다. 그러나 슈퍼커패시터는 전하 저장 능력을 갖고 있습니다. 전극 소재는 슈퍼커패시터의 저장 성능에 기여하며, 정전기적으로 작동하는 이중층 커패시터, 전기 화학적으로 작동하는 유사 커패시터, 두 가지 모두를 전부 활용하는 하이브리드 커패시터와 같이 3가지 범주로 나눌 수 있습니다.

슈퍼커패시터는 높은 에너지 저장 용량, 긴 저장 수명, 빠른 충전 기능을 갖춘 고밀도 에너지원으로 하이브리드 차량, 휴대용 디바이스, 에너지 수집 분야에 적합합니다.