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최근 온실가스에 따른 이상 기후 문제와 에너지 고갈 문제를 해결하기 위한 새로운 대응책으로 에너지 하베스팅 기술의 개발이 대두되고 있다. 다양한 종류의 폐에너지 중 폐열은 가정, 산업 공정, 인체, 지열 및 태양열에서 생성되는 방대한 에너지원이다. 특히 폐열의 대부분을 차지하는 것이 100도 미만의 저급 폐열인데, 이러한 저급 폐열 에너지를 전기에너지로 변환하기에 적합한 시스템으로 Hexacyanoferrate의 산화/환원 반응을 기반으로 하는 열-전기화학 전지가 주목받고 있다.
하지만 Hexacyanoferrate 기반 열-전기화학 전지에 사용되는 고가의 백금 금속과 나노 구조화된 ...

최근 온실가스에 따른 이상 기후 문제와 에너지 고갈 문제를 해결하기 위한 새로운 대응책으로 에너지 하베스팅 기술의 개발이 대두되고 있다. 다양한 종류의 폐에너지 중 폐열은 가정, 산업 공정, 인체, 지열 및 태양열에서 생성되는 방대한 에너지원이다. 특히 폐열의 대부분을 차지하는 것이 100도 미만의 저급 폐열인데, 이러한 저급 폐열 에너지를 전기에너지로 변환하기에 적합한 시스템으로 Hexacyanoferrate의 산화/환원 반응을 기반으로 하는 열-전기화학 전지가 주목받고 있다.
하지만 Hexacyanoferrate 기반 열-전기화학 전지에 사용되는 고가의 백금 금속과 나노 구조화된 탄소 전극은 열-전기화학 전지가 상용화되는 것에 장애물이 되고 있다. 본 연구에서는 Hexacyanoferrate 기반 수계 전해질에서는 심각한 부식성 때문에 전극 물질로 고려되지 않은 비귀금속 니켈의 활용을 제안하고자 한다.
Hexacyanoferrate 기반 수계 전해질 pH 조건을 니켈의 immunity window에 맞추어 알칼리 조건(~pH 12)으로 조절한다면 니켈은 부식이 거의 일어나지 않으면서 백금과 유사한 수준, 탄소보다 뛰어난 수준의 성능을 보인다는 것을 발견하였다. 더 나아가 다공성 구조의 니켈 전극을 사용하여 전극의 반응 표면적을 극대화하였을 때, 니켈 기반의 열-전기화학 전지의 출력과 효율이 상용화에 근접할 수준으로 크게 향상되는 것을 확인하였다.
전극의 가격적인 측면을 비교해 보았을 때 니켈의 가격($12.6/kg)은 백금의 가격($28,950/kg)의 1/2300 수준이고, 상용화된 MWNT의 1/13 수준이다. 따라서 본 연구에서는 가까운 미래에 열-전기화학 전지의 상업화를 이루기 위해서는 열-전기화학 전지의 전해질 pH를 조절하여 니켈을 전지의 전극물질로 사용하는 것을 제안한다.

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