저렴한 소재로 태양광발전이나 풍력발전 전력을 비축하는 「망간 수소전지」 개발에 성공

저렴한 소재로 태양광발전이나 풍력발전 전력을 비축하는 「망간 수소전지」 개발에 성공

계속해서 높아지는 전력수요에 대응하기 위해서, 전력 피크시프트와 함께 일시적으로 전력을 비축하는 배터리의 중요성이 주목을 모으고 있습니다. 그러한 가운데, 태양광발전이나 풍력발전을 최대한으로 활용하기 위한 망간 수소전지를 스탠포드 대학교 연구자가 개발했습니다.

미국 Department of Energy(에너지성)은, 화석 연료를 태워서 이산화탄소를 배출하는 화력발전 비율을 내리려고 생각하고 있습니다. 그 때문에 유력한 것이 태양광발전이나 풍력발전입니다만, 둘다 발전량에 큰 물결이 있는 것과 발전효율자체가 그다지 높지 않다라고 하는 결점이 있습니다. 그래서, 발전한 전력을 일시적으로 비축해두는 축전지(배터리)가 중요한 열쇠가 되고 있어, 에너지성은 「1시간에 적어도 20kW의 전력을 보유, 5000회이상의 충방전이 가능하고, 10년이상의 수명을 가지는 배터리」를, 실용화를 근거로 해서 2000달러(약220만원)이하로 개발하는 목표를 내세우고 있습니다. 즉, 킬로와트 시당 100달러(약11만원)이라고 하는 저가격으로 배터리 실현이 요구되고 있습니다.

저가격 동시에 고수명 배터리라고 하는 것은, 휴대전화 등으로 사용되고 있는 리튬 이온 전지는 레어메탈이나 레어어스를 사용하기 때문에 싸게 할 수 없어서 부적당합니다. 그래서, 저렴한 망간을 이용한 망간 수소전지에 주목이 모여 있습니다.

스탠포드 대학교 Wei Chen 박사의 연구팀은, 망간 이온과 이산화 망간을 캐소드 사이에 순환시켜서 전자를 나르는 「망간 수소전지」를 개발했습니다. 이 망간 수소전지 애노드에서는 물과 수소가 왔다가기 때문에, 「물유래의 전지」이며 「수소에 에너지를 축적하는」 타입의 전지라고 개발자는 표현합니다. 망간 수소전지는 물론 충전가능한 이차전지입니다. 게다가, 배터리 용액에는 공업적으로 싼값으로 양산가능한 황산 망간을 이용하고, 「실용화에 즈음하여는, 100와트 전구를 12시간 비추기 위해서 필요한 비용은 1페니(약10원)」이라고 Yi Cui 교수는 추측했습니다.

개발한 망간 수소전지는 크기가 3인치(약7.6센티미터)로 20mWh 전력을 공급할 수 있는 상태입니다만, 1만회이상의 충방전이 가능한 내구성을 연구자는 확신하고 있습니다. Yi Cui 교수는 이번개발한 기술을 실용화 수준의 규모로 전기 스토리지로 하는 것으로, 에너지성 목표를 만족시킬 수 있다고 생각하고 있다고 합니다. 연구팀에서는, 이후 보다저비용 동시에 장수명으로 실용적인 망간 수소전지를 실현하기 위해, 설계 개량이나 재료선정 작업을 할 예정입니다.