에너지 산업에서의 애플리케이션
에너지 공급의 미래
재생 에너지로의 글로벌 전환에는 재료 개발 및 공정 최적화에 대한 혁신적인 접근 방식이 필요합니다. 열 분석은 에너지 생성을 위한 신소재를 효율적으로 테스트하고 실제 시스템에서의 사용을 평가하는 데 도움이 됩니다. 이러한 방식으로 자원을 절약하고 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 특별히 개발된 재료가 사용됩니다.
태양광을 통한 에너지 공급
오늘날 이미 설치된 태양광 모듈의 90% 이상이 다결정 실리콘 웨이퍼로 만들어집니다. 나머지는 2020년까지 시장 점유율이 20%로 증가할 것으로 예상되는 박막 태양 전지를 기반으로 합니다(출처: DECHEMA e.V., Chemie als ein Innovationstreiber in der Materialforschung). 태양광 발전 등은 기후 변화 대응, 자원 보호, 에너지 전환에 있어 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.
따라서 소재 연구는 태양 에너지를 효과적으로 활용하기 위해 비용 효율적이고 효율적이며 내구성이 뛰어난 태양 전지를 개발해야 합니다.
미래의 재료:
- 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 태양 전지
- 박막 태양 전지
- 유기 광전지(고분자 이종 접합, 염료 감응형 셀, 하이브리드 유기-유기 시스템)
혁신적인 태양 전지 재료
전통적인 실리콘 외에도 CIGS, 카드뮴 텔루라이드, 페로브스카이트와 같은 새로운 유형의 셀이 현재 개발의 중심에 있습니다. 이 연구의 목표는 변화하는 기후 조건에서 효율성을 개선하고 생산 비용을 줄이며 서비스 수명을 늘리는 것입니다. 재료 분석 방법을 통해 웨이퍼, 기판 및 박막의 정밀한 품질 관리가 가능합니다.
연료 전지 개발
연료전지는 열 안정성과 전기화학 효율이 매우 중요합니다. 고분자 전해질 막 연료 전지(PEMFC)와 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 외에도 유연한 작동 조건을 가능하게 하는 하이브리드 시스템이 연구되고 있습니다. 열무게 측정 또는 DSC와 같은 열 분석 방법을 통해 성능 저하, 막 노화 및 반응 거동을 조사할 수 있습니다.
미래의 재료:
- 멤브레인 연료 전지
- 용융 탄산염 연료 전지
- 고체 산화물 연료 전지
용융 소금을 통한 지속 가능한 에너지 공급
용융염의 사용은 지속 가능한 에너지 공급에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 이 고온 안정 소재는 핵분열 원자로 및 태양열 발전소와 같은 응용 분야에서 매우 중요한 열적 특성을 제공합니다.
특히 불화 리튬(LiF), 불화 나트륨(NaF), 불화 칼륨(KF)의 혼합물인 FLiNaK 융합 염은 열 전도성이 뛰어나 이러한 기술에서 핵심적인 역할을 합니다.
실제 사례 및 산업 적용 사례
- 타겟 재료 선택을 통한 태양열 시스템 최적화
- 태양광 모듈 분석 및 재활용
- 에너지 공급업체를 위한 연료 품질 관리
- 발전소 내 열 저장 재료에 대한 장기 연구