귀금속 촉매 대신 비타민B₂ 사용
가정용 에너지 저장장치로 주목 미국 과학자들이 비타민B₂인 리보플래빈과 포도당으로 작동하는 배터리를 개발했다. ACS 에너지 레터스 제공우리가 매일 섭취하는 영양소인 비타민과 포도당으로 작동하는 전지가 개발됐다.

미국 태평양북서부국립연구소(PNNL) 연구팀은 리보플래빈(비타민B₂)과 포도당으로 구동되는 전지를 고안하고 연구 결과를 15일 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 에너지 레터스’에 공개했다.

흐름전지(flow cell)는 두 종류의 전해액을 활용해 전기화학적 에너지를 저장한다. 예를 들어 전해액에 식물 등 자연에 흔한 당류인 포도당을 첨가하고 전극 반응으로 분해하면 포도당의 화학에너지가 전기에너지로 전환된다. 현존 포도당 전지 시제품은 값비싼 귀금속 촉매가 필요하고 전력 생산량이 적다는 점이 한계로 지적된다.

연구팀은 리보플래빈이 귀금속 촉매 대신 포도당 분해 과정을 돕는다는 점에 주목했다. 음극 전해액에는 활성화된 리보플래빈과 포도당을, 양극 전해액에는 기존 흐름전지에 사용되는 방식과 같이 페리시아나이드칼륨 또는 산소를 녹인 염기성 용액을 활용했다.

실험 결과 페리시아나이드칼륨을 사용한 경우 현재 상용화 연구가 활발한 기존 바나듐 흐름전지와 비슷한 수준의 전력 밀도가 관찰됐다. 산소를 사용한 경우 전극에서 일어나는 반응 속도가 상대적으로 느렸다. 빛이 있을 때 산소가 리보플래빈을 분해하는 광반응 때문으로 분석됐다.

연구팀은 “양극 전해액에 산소를 쓰는 것이 대규모 상용화에 더 경제적인 선택지”라며 “리보플래빈의 광반응을 차단하고 공정을 개선해 산소를 포함한 포도당 흐름전지의 전력 밀도를 향상할 계획”이라고 밝혔다. 이어 “리보플래빈과 포도당 흐름전지는 저렴하고 독성이 없어 경제적인 가정용 에너지 저장장치로 유망할 것”이라고 말했다.