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Jul 06, 2023

기술 동향 태양광 PV, 연료 전지 화학 및 달의 전력.

더 저렴한 태양광 PV의 핵심인 음향 파쇄, e-모빌리티용 연료 전지 발전을 위한 양자 컴퓨팅, 달 탐사를 위한 도요타의 재생 연료 전지 기술이 현재 진행 중입니다.

더 저렴한 태양광 PV의 핵심이 될 수 있는 음향 파쇄, e-모빌리티를 위한 연료 전지를 발전시키는 양자 컴퓨팅, 달 탐사를 위한 Toyota의 재생 연료 전지 기술이 이번 주의 기술 레이더에 포함되어 있습니다.

갈륨비소(GaAs)와 같은 주기율표 III족 및 V족 합금으로 성장한 III-V 태양전지는 가장 효율적이지만 비용이 많이 들기 때문에 우주 위성에 전력을 공급하는 것과 같은 응용 분야로 사용이 제한되었습니다.

그러나 미국 에너지부 국립재생에너지연구소(NREL) 연구진에 따르면, '음향 파쇄'라는 새로운 공정에 음파를 적용하면 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 잠재력이 있다고 말합니다.

핵심은 세포가 성장하는 기질을 반복적으로 재사용하는 능력입니다. 기존 기술은 GaAs 기판에서 셀을 들어 올려 기판을 다시 사용할 수 있는 희생 식각층을 사용하는 반면, 이 공정은 시간이 많이 걸리고 값비싼 연마 단계가 필요한 잔여물이 남습니다.

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이와 대조적으로 파쇄를 제어하기 위해 음파를 사용하는 스폴링은 기판 내부의 균열이 표면과 거의 평행하고 세포가 쉽게 제거될 수 있도록 몇 초 만에 기판 내에서 오염 물질이 없는 새로운 표면을 드러냅니다. 연마가 필요하지 않습니다.

NREL 고효율 결정질 PV 그룹의 과학자이자 해당 연구의 주요 저자인 Kevin Schulte는 “이것은 기판 재사용에 있어서 매우 유망한 것입니다.”라고 말했습니다.

"이것만으로는 III-V 태양 전지가 비용 효율적이지는 않지만 이 연구 포트폴리오의 일부로 우리는 여러 각도에서 비용 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다."

연구원들은 새로운 기판의 효율과 유사한 NREL 인증 효율 26.9%로 이전에 부서진 기판에서 셀을 만들 수 있었습니다.

그러나 음향 파쇄를 겪은 후 기판을 몇 번이나 재사용할 수 있는지 확인하려면 추가 연구가 필요합니다.

연료전지는 성능 향상과 비용 절감에 경쟁력이 달려 있는 미래 모빌리티를 위한 새로운 옵션입니다.

이는 결국 관련된 화학 공정에 대한 더 깊은 이해에 달려 있지만 모델링은 복잡하고 어렵습니다. 더욱이, 관련된 화학적 메커니즘의 양자 특성으로 인해 양자 컴퓨터의 좋은 후보가 됩니다. 이것이 바로 BMW 그룹과 Airbus가 양자 기술 회사인 Quantinuum과 협력한 이유입니다.

세 회사는 이제 양자 컴퓨터를 사용하여 이러한 연구 속도를 높이기 위해 하이브리드 양자 고전 워크플로를 개발했으며 연료 전지에서 수소와 산소를 물과 전기로 변환하는 산소 환원 반응을 성공적으로 모델링했다고 보고했습니다. 상대적으로 느리고 많은 양의 백금 촉매가 필요하므로 반응과 관련된 기본 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 큰 관심과 가치가 있습니다.

BMW 그룹의 연구 기술 담당 부사장인 Peter Lehnert 박사는 순환성과 지속 가능한 이동성을 통해 우리는 보다 효율적인 제품을 만들고 미래의 사용자 경험을 형성하기 위한 새로운 소재를 모색하게 되었다고 말합니다.

"가속적인 양자 컴퓨팅 하드웨어의 이점을 활용하여 관련 화학적 정확도로 재료 특성을 시뮬레이션할 수 있다는 것은 이 결정적인 영역에 대한 혁신 속도를 높일 수 있는 올바른 도구를 제공하는 것입니다."

양사는 다양한 산업적 과제를 조사할 계획이며 이 접근 방식이 금속-공기 배터리와 같은 광범위한 이점을 가질 수 있다고 믿습니다.

토요타는 '루나 크루저(Lunar Cruiser)'라는 별명을 가진 가압 달 탐사선에 전력을 공급하기 위해 도로 차량용으로 개발된 기술에서 발전된 재생 연료 전지 기술을 제공하는 프로젝트를 진행하고 있습니다.