Re:All pumped up

[parputt]

Flow batteries

All pumped up

가능한 최대치를 끌어올리다

Dec 16th 2009
From Economist.com

Batteries that can be “refuelled” quickly could give electric cars greater range

배터리가 빨리 “재충전” 되는 점이 더욱 먼거리 까지 달릴수 있는 전기차가 나오게 할것이다

© Hochschule für Angewandte Wissenschaften Ostfalia

PROTOTYPES of new electric vehicles that are soon to go on sale show lots of promise. They are clean, quiet and provide nippy performance. But even with advances in power systems and improved lithium-ion batteries, their range on a single charge is limited—and recharging can take hours. However, a team of German engineers thinks it may be possible to produce a battery for an electric car which can be recharged in minutes, in a manner similar to refuelling a car with petrol.

시판될 새 전기차의 초기 모델이 많은 가능성을 보여준다. 전기차들은 깨끗하고 조용하며 재빠른 성능을 낸다. 하지만 발달된 전원 시스템과 향샹된 리튬이온 베터리를 가지고 있지만 일회충전으로 갈수 있는거리는 제한적이며 충전하는데 몇시간씩 걸린다. 그렇지만, 통일 엔지니어팀은 자동차에 기름넣는것 처럼 몇분만에 충전가능한 전기차의 베터리를 만들수 있다고 생각한다.

The technology that Jens Noack and his colleagues at the Fraunhofer Institute for Chemical Technology in Pfinztal are experimenting with is called a flow battery. All batteries work by converting electrical energy into chemical energy during charging, and then converting it back into electricity as the battery is discharged. Traditional batteries store the chemical energy in two solid electrodes; flow batteries store it in the liquid electrolyte in which the electrodes are immersed. The electrolyte is stored in an external tank and pumped through the battery’s cells to convert chemical energy into electricity. When the electrolyte has been discharged, it can be pumped back through again while a current is applied in order to recharge it.

Pfinztal의Fraunhofer Institute for Chemical Technology에서  Jens Noack과 그의 동료는 흐름 전지라고 불리는 새로운 기술을 실험하고 있다. 모든 전지는 충전되는 동안 전기에너지가 화학에너지로 전환되면서 다시 역으로 전기화 되면서 방전하며 작용한다. 기존 배터리는 화학에너지를 두개의 고체 전극봉에 저장했다; 흐름 전지는 전극이 잠겨있는 액체 전해질에 화학에너지를 저장하는 방식이다. 전해질은 외부탱크에 저장이 되며 화학에너지를 전기로 전환하기 위하여 전지셀로 퍼 올려진다. 전해질이 방전되면 재충전하기위해 전류가 작용하는 동안 원위치로 다시 돌아간다.

There is, though, another way to recharge a flow battery: pump out the discharged electrolyte and replace it with a solution that has been recharged elsewhere. In a car, says Mr Noack, this process could be done at a garage in not much more time than it takes to fill up a conventional car with petrol.

하지만 또다른 흐름전지의 충전법이 있다: 방전된 전해질을 탱크로 빼내고어디 다른곳에서 가져와 용액(전해질) 그 위치에 집어넣는 방법이다. Noack이 말하기를 자동차의 경우 이런 절차를 보통 자동차가 기름을 넣는데 걸리는 시간보다 얼마 더 걸리지 않으며 차고에서 할수 있다고 말한다.

Such batteries are already in use, but mainly in stationary applications. So-called “redox” flow batteries are sometimes used to balance grid power and store energy from wind turbines or solar panels. The term “redox” refers to the electrochemical potential between two different electrolytes. These are pumped through a cell, separated by a membrane. Ions passing through the membrane, as one solution is reduced and the other oxidised, create a current which powers an external circuit.

이런류의 전지는 이미 사용중이지만 주로 고정된 장소용으로 주로 쓰인다. “산화환원” 로 불리는 흐름 전지는 종종 전력분배기의 균형을 잡을때 그리고 풍력 터빈이나 태양광판의 에너지를 저장하는데 쓰인다. “산화환원(reduction +oxidation)” 라는 용어는 두개의 다른 전해질이 가진 전기화학적 위치에너지에 기인한다. 전해질은 전지 셀로 퍼 올려지고, 얇은 막에 의해서 분리된다. 이온은 이막을 통과하고 한쪽 용액이 줄고 다른 한쪽은 산화되면서 전류를 형성하는데 이것이 외부 회로에 전기가 통하게 한다.

One of the most efficient redox flow batteries was developed in the 1980s at the University of New South Wales in Australia. It uses vanadium in both electrolytes. Vanadium can exist in solution in several different oxidation states. Using the same element in both electrolytes avoids contamination problems. Another advantage of a vanadium redox flow battery is that its capacity is limited only by the size of the tanks used to store its electrolytes.

 가장 효율이 좋은 “산화환원” 흐름전지는 1980년대 호주의 뉴 사우스 웨일즈 대학에서 개발 되었다. 양쪽 전해질에 Vanadium이라는 물질을사용한 방식이다. Vanadium은 여러 단계의 산화상태에서도 용해되어 있을수 있는 물질이다. 양쪽 전해질에 똑같은 성분을 사용함으로 오염문제를 방지할수 있다.  산화환원 흐름전지의 또다른 장점하나는 전해질을 담는 통의 크기에 따라서 배터리의 성능이 정해진다는 점이다.

An electric car, however, cannot carry two large tanks. In practical terms, a redox flow battery would be capable of powering an electric car for only about a quarter of the distance of one using a fully charged lithium-ion battery. For some electric city cars that would amount to a range of just 25km. But the German researchers believe they can greatly increase that.

그렇지만 전기자동차가 2개의 큰 통을 가지고 다니기엔 힘들다. 실용적인 측면에서 따지면 산화환원 흐름전지는  완전히 충전되 리튬이온 전지로 가는 차의 1/4정도의 전력밖에 가지지 못한다.  일부 도시지역의 전기차의 달릴수 있는 거리가25km 정도이내의 것도 있을수 있다. 하지만 독일 연구자들은 달릴수 있는 거리가 대폭 향상될거라고 믿는다.

They are experimenting with other materials in their redox flow cell, including electrodes made from vanadium and bromide ions, and iron and chromium. Mr Noack says that, as a result of the work, he believes it is possible to build a redox flow battery that would provide a four- or five-fold increase in the range of an electric vehicle compared with one powered by an existing flow battery of a similar size. That would give such a vehicle a range equivalent to one running on a lithium-ion battery, but with the ability to be recharged either by being plugged into the mains or in minutes by swapping electrolytes.

 연구자들은 산화환원 흐름 전지에 다른 물질(vanadium 과 bromide이온 그리고 이온과 크롬을 포함하여)을 사용하여 실험하고 있다.  Noack은 연구 결과로 지금 흐름 전지의 크기와 비슷한 것이면서 현재 전기차보다 네 다섯배 멀리 갈수 있게 하는 산화환원 흐름전지를 만드는것이 가능하다고 및고 있다. 그렇게 된다면 리튬이온전지로 갈수 있는 거리와 맞는것이 되지만 콘센트에 꽂아서 충전하거나 전해질 박스를 수분내로 바꾸어서 충전할수 있게된다.

The researchers hope to have a prototype flow battery for an electric car ready in about two years. By which time there should be enough electric cars on the road to enable a meaningful estimate to be made of the potential demand for a battery that is capable of being recharged both at home and at a filling station.

연구자들은 2년내에 흐름전지를 장착한 전기 자동차의 시험모델을 만들고 싶어한다. 그때까지 의미있는 평가를 할수 있을 만큼 충분히 많은 잠재 수요에 의해서 만들어진 집에서나 충전소에서 충전할수 있는 전지를 가진 전기차들이 도로를 누빌 것이다.

[Statesman]

수고 하셨습니다.