[그림 1] 논문 표지 이미지 (Advanced Functional Materials 9월호 표지 논문 게재)
f
마찰전기 발전소자용 이온겔 전기 이중층(iEDL) 개발
마찰전기 발전소자용 이온겔 전기 이중층(iEDL) 개
[그림 2] 마찰전기 발전소자용 이온겔 전기이중층(iEDL) 개발
이온
(+, -)이 자유롭게 이동할 수 있는
PEO-PPO 고분자 소재와 이온성 액체
결합하여
, 전기 이중층 만듦
이온
(+, -)이 자유롭게 이동할 수 있는
PEO-PPO 고분자 소재와 이온성 액체
결합하여
, 전기 이중층 만듦
전기 이중층 덕분에 생기는 높은
정전 용량
(전기 저장 용량)을 바탕으로
순간적인 마찰 전류 손실 최소화
전기 이중층 덕분에 생기는 높은
정전 용량
(전기 저장 용량)을 바탕으
순간적인 마찰 전류 손실 최소화
마찰 시, 전자를
얻어 음전하(-)
상태로 바뀌는
부분
마찰 시, 전자를
잃어 양전하(+)
상태로 바뀌는
부분
전극(회색 부분)에서
양전하 대전 물체(녹색)
쪽으로 전자 넘어오는
전류 누설현상 많음
고분자 전해질이
전극(회색 부분)에서
넘어오는 전자를 줄여줘
전류 누설현상 중간
전극(회색 부분)에서
양전하 대전 물체(녹색)
쪽으로 전자 넘어오는
전류 누설현상 최소
(1) TPU
소재 단독 사용
(2)
고분자 전해질 추가
(3)
이온 전기이중층 추가
연구팀이 개발한 이온겔 전기 이중층
이온성 액체
고분자 소재
[그림 3] 이온겔 전기이중층(iEDL) 고분자 소재의 우수성
f
이온겔 전기이중층(iEDL) 고분자 소재의 우수성
이온겔 전기이중층(iEDL) 고분자 소재의 우수성
고분자 전해질
비닐화
이온성액체
누설전류 최소화 위한
iEDL
제조 과정(1)
iEDL
의 뼈대로 사용할
액체 상태의
고분자 전해질 준비
iEDL
제조 과정(2)
자외선(UV)에 대한
반응성을 부여하여
얇은 막으로 굳히기 위한
비닐 그룹 화합물 추가
iEDL
제조 과정(3)
전하 붕괴(전류 누설) 막는
이온성 액체 혼합 후,
자외선에 노출시켜
말랑한 막으로 굳혀 완성
자외선 경화로 기존
PEO-PPO 기반
고분자 소재보다 경도
20배 향상,
고압력 마찰에도 안정된 성능
자외선 경화로 기존
PEO-PPO 기반
고분자 소재보다 경도
20배 향상
고압력 마찰에도 안정된 성능
이온 추가 통해 전류 누설 현상
최소화
, 기존 소재에 비해
정전
(전기 저장)용량 1,000배 향상
이온 추가 통해 전류 누설 현상
최소화
, 기존 소재에 비해
정전
(전기 저장)용량 1,000배 향
f
[그림 4] 이온겔 전기이중층(iEDL) 마찰전기 발전 시스템 성능
이온겔 전기이중층(iEDL) 마찰전기 발전 시스템 성능
이온겔 전기이중층(iEDL) 마찰전기 발전 시스템 성
전류밀도
9.2
배
증가
(10 → 92
mA/
㎡)
전력밀도
(
전력 생산)
13
배
증가
(2 → 26
W/
㎡)
연구팀이
만든
오백원
크기의
마찰발전
소자
오백원 크기
마찰발전기로
소형 LED 전구
100
개를
밝히는 모습
[그림 5] 주요 논문 기여자 (왼쪽 위부터 시계방향으로 교신저자 이수연 책임연구원, 김태호 책임연구원, 1저자
임동언 전문연구요원
, 공동저자 이은정 연구원)
(
교신저자)
이수연 책임연구원
(
교신저자)
김태호 책임연구원
(1
저자)
임동언 전문연구요원
(
공동저자)
이은정 연구원
[그림 6] 연구개발 결과물(좌측부터), 1번 마찰소재, 2번 이온겔 전기 이중층 소재, 3번 마찰소재와 이온겔
전기이중층 결합물
, 4번 3번에 알루미늄 전극 연결해 완성한 마찰발전 소자
(1
번)
마찰 소재
(2
번)
이온겔 전기
이중층 소재
(3
번)
마찰소재(1번)와
이온겔 전기
이중층(2번)
결합물
(4
번)
3
번 결합물에
알루미늄 전극을
연결해 완성한
마찰발전 소자
[그림 7] 완성된 마찰발전 소자. 가장 앞쪽부터 은박재질 전극과 전선 - 가운데 이온겔 전기이중층 소재 - 뒤쪽의 마찰
소재 순서로 결합되어 있는 모습
(앞) 은박
재질
전극과 전
선
(가운데)
이온겔
전기 이중
층 소재
(뒤) 마찰
소재
완성된
마찰발전
소자
[그림 8] 1저자 임동언 전문연구요원이 완성된 마찰발전 소자를 서로 부딪혀 전력 발생 결과를 살펴보는 모습
1
저자 임동언 전문연구요원이
완성된 마찰발전 소자를
서로 부딪혀 전력 발생 결과를
살펴보는 모습
