KR20200100741A - 활성물질 및 이를 함유하는 전력 발생기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 포함하는 발전기(EPG)에 관한 것으로서, 상기 발전기는 상기 전극(11, 12) 사이에 활성물질을 포함하고, 이 활성물질은 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, Ti02, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물을 포함하며, 이 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고, 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제는 존재하지 않는다.
Description
본 발명은 전력 발생기 제작에 사용되는 활성물질 및 이러한 매제를 수득하는 방법에 관한 것이다. 따라서 본 발명은 상기 활성물질을 포함하는 전력 발생기에 관한 것이다.
열에너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 열전력 발생기와 열이온력 (혹은 열전자력) 발생기의 용도는 널리 공지되어 있다.
열전력 발생기는 열전 효과 즉, 고체간 전기의 열흐름의 상호작용을 수반하는 시벡(Seebeck) 효과에 기초한 장치이다. 이러한 장치의 예는 공지 특허 EP 2,521,192 및 유럽 특허출원 EP 2277209에 개시되어 있다. 광범위한 의미로 열전력 발생기는 3개의 주요 구성요소 즉: 열전 물질; 열전 모듈; 및 열원과 공유하는 열전 장치로 구성된다.
열전 물질은 온도차를 전압으로 변환시켜 열로부터 직접 동력을 발생시킨다. 특히, 이들 물질은 전형적으로 고전기전도성 및 저열전도성을 갖는다. 저열전도성은 한 측면이 뜨겁고 다른 측면이 차가운 상태를 유지할 수 있도록 하는 것으로 이는 온도구배를 유지하면서 고전압을 발생시키는데 도움을 준다.
열전 모듈은 열로부터 직접 전기를 발생하는 열전 물질을 함유하는 회로로서, 하나의 모듈은 말단이 서로 연결된 2개의 서로 다른 열전 물질, 즉 음전하 반도체 및 양전하 반도체로 구성된다. 이들 두 물질 간에 온도구배가 있을 때 회로에 직류 전기가 흐르게 된다. 이러한 구배는 통상적으로 각각 가열 및 냉각을 위해 모듈의 양측에서 사용되는 열교환기를 포함하는 열전 장치에 의해 부여된다.
열이온력 발생기는 열이온력 변환기라고도 하며 열을 전기로 직접 변환시킨다. 열이온력 발생기는 전형적으로 하나의 격납 용기 안에 배치된 2개의 전극을 포함한다. 이들 전극 중 하나는 높은 온도까지 상승하여 열이온성 전자 방출기 혹은 "열판"이 된다. 다른쪽 전극은 이러한 방출 전자들을 수용하므로 수집기라고 한다. 수집기는 상당히 낮은 온도에서 조작된다. 전극 사이의 공간은 진공 상태 혹은 대안적으로 저압 기체를 충전할 수 있다. 열에너지는 화학적, 태양 혹은 핵 열원으로부터 공급될 수 있다.
열전력 발생기와 열이온력 발생기는 다수의 결점이 있는데, 저변환효율 및 온도구배가 필요하다는 점도 여기에 포함된다. 또한, 이러한 발생기는 상대적으로 일정한 열원이 요구된다.
그러므로 본 발명의 일차적인 목적은 열에너지의 일부를 전기에너지로 변환할 수 있고 또한 종래 기술에 따른 장치의 결점들을 극복할 수 있는 전력 발생기 (이하, "발전기") 를 제공하는 것이다.
아직 공고되지 않은 국제 특허출원 PCT/EP2017/069925은 하나의 전극에 도포될 수 있고, 적어도 2개의 전극 사이에 존재할 때, 초기 충전 없이 및 온도에 의존하지 않고 전류를 발생할 수 있는 활성물질을 개시하고 있다. 특히, PCT/EP2017/069925에 개시된 물질은 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Al2O3 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물; 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 점도 증가 첨가제; 및 적어도 하나의 가소 첨가제를 포함하며, 상기의 산소-함유 화합물의 입자 크기는 소정의 평균직경을 갖는다.
본 발명자들은 80℃ 이상의 온도에서 상기 활성물질의 효능이 떨어지고 90℃ 이상의 온도에서는 활성물질의 열화를 야기하는 동시에 장치의 성능이 저하되고 최종 장치의 안정성도 감소한다는 사실을 확인하였다.
그러므로 본 발명의 또다른 목적은 광범위한 온도에서 전기에너지를 공급할 수 있는 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 온도에 대한 높은 안정성을 가진 전기에너지를 발생할 수 있는 전기장치를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 종래 기술의 단점을 갖지 않는 것으로서, 하나의 전극에 도포될 수 있고 또한, 적어도 2개의 전극 사이에 존재할 때, 초기 충전 및 온도에 대한 의존 없이 전류를 발생할 수 있는 새로운 활성물질을 제공할 수 있음을 발견하였다.
따라서 본 발명은 서로에 대해 적절한 간격을 두고 배치되는 한편 바람직하게는 상이한 재질로 만든 적어도 2개의 전극을 포함하는 발전기(EPG)에 관한 것으로서, 이 발전기는 상기 전극 사이에 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, Ti02, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물을 포함하고, 이 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제는 존재하지 않는다.
특히, 본 발명자들은 종래 기술에 따른 장치의 단점들을 극복하기 위해 점도 증가 첨가제를 제외시켜야 한다는 사실을 알아냈다. 이에따라 본 발명자들은 실질적으로 무수 상태의 새로운 장치를 종래 기술에 따른 장치를 개선하는 대안으로서 제시한다.
바람직한 일 구현예에서, 점도 증가제인 셀룰로오스 화합물이 본 발명의 활성물질에서 추가로 생략된다. 또다른 바람직하고 유리한 구현예에서, MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, SnO2 및 Pb02 혹은 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물은 활성물질의 양에 대해 0.6% 내지 100% (w/w), 바람직하게는 1% 내지 80%, 및 더 바람직하게는 50% 내지 80% (w/w) 범위의 양으로 존재한다.
따라서 본 발명의 EPG의 활성물질은 무수물이거나 또는, 활성물질 제조 과정에서 유도되는 것으로서 산소-함유 화합물에 대한 결합수 분자로서 소정량의 물을 함유할 수도 있다; 이에 본 발명자들은 활성물질을 도입하여 완성된 최종 장치의 성능을 최종 활성물질 내의 상기 결합수가 원활하게 할 수 있는 것으로 판단한다. 산소-함유 화합물은 결합수를 산소-함유 화합물에 대해 0.5 내지 7.5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지3.5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량%의 범위로 함유할 수 있다.
이론에 기반하지 않아도, 본 발명자들은 종래 기술에서 사용한 점도 증가 첨가제가 액체 분산물의 점도를 증가시키기 위해 사용하는 유기 물질임을 알고있다. 그러나, 본 발명자들은 이러한 물질이 이들의 융점보다 높은 온도가 적용되었을 경우 겔화시 가역성에서 유래한 고유의 낮은 열안정성을 갖는다는 사실을 알아냈다. 예를 들어, 한천은 40℃ 와 80℃ 에서 또한 메틸 셀룰로오스의 경우 62℃ 와 68℃ 에서 각각 겔화되고 용융된다.
결과적으로, 이들 물질이 고온에 노출되면 활성물질의 열화를 유도하며 이에따라 최종 장치의 안정성이 저하된다.
본 발명에 따르면, EPG는 광범위한 온도에서 전기에너지를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 온도에 대한 고안정성의 전기에너지를 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 활성물질은 산소-함유 화합물로서 분말 상태의 MgO, ZnO 및 ZrO2를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 EPG는 적어도 2개의 전극 사이에 산소-함유 활성물질을 포함한다. 이 전극은 금속, 합금 및/또는 흑연같은 탄소계 물질로 만든다. 전극 두께는 바람직하게는 0.1 내지 3000 μm, 더 바람직하게는 50 내지 1000 μm, 더더욱 바람직하게는 300 내지 600 μm의 범위이다. 본 발명의 또다른 구현예에서, 이들 전극은 입자 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 10 nm 내지 20 μm, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 nm의 범위인 분말로 이루어진다. 본 발명에 따른 EPG의 바람직한 구현예에서, 상기 적어도 2개의 전극은 각각 호일 및 분말 형태인 Al과 흑연으로 이루어진다. 신축성 EPG의 경우 (위에서 열거된 물질 중) 자립형 신축성 물질과 금속화된 고분자 모두 전극으로 고려할 수 있다.
본 발명자들은 소정 온도나 열경로에서 EPG에 전압을 인가함으로써 EPG를 충전할 수 있는 가능성도 배제하지 않는다.
본 발명은 또한 EPG의 특성 (전압 및 전류)에 영향을 미치지 않고 직렬이나 병렬로 연결될 수 있는 복수의 EPG를 포함하는 분말형 발전기 모듈(PGM)에 관한 것이다
본 발명의 또다른 특징 및 장점은 본원에 첨부된 도면과 더불어 활성물질에대한 상세한 설명 및 발전기에 대한 바람직한 구현예를 감안하면 더욱 명확해질 것이다.
도 1A 상단 도면은 본 발명에 따른 발전기 (EPG)의 구조를 도시하고, 도 1A 하단 도면 및 1B는 각각 본 발명에 따른 복수의 EPG를 포함하는 발전기 모듈(PGM)의 제1 구현예와 제2 구현예를 도시한다.
도 2A 및 2B는 본 발명에 따른 EPG의 전기적 특징화에 사용되는 2가지 상이한 조작 구성의 전기회로를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 EPG를 포함하는 PGM의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 4는 실시예 10의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 5는 실시예 10의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 6은 실시예 11의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 7은 실시예 11의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 8 및 9는 실시예 12의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 10은 실시예 13의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 11은 실시예 14의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 12는 실시예 14의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 2A 및 2B는 본 발명에 따른 EPG의 전기적 특징화에 사용되는 2가지 상이한 조작 구성의 전기회로를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 EPG를 포함하는 PGM의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 4는 실시예 10의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 5는 실시예 10의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 6은 실시예 11의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 7은 실시예 11의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 8 및 9는 실시예 12의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 10은 실시예 13의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
도 11은 실시예 14의 전기적 특징화에 사용되는 전기회로를 도시한다.
도 12는 실시예 14의 전기적 특징화의 결과를 도시한다.
따라서 본 발명은 서로 적절한 간격을 두고 위치하는 적어도 2개의 전극(10), 및 이들 전극(10) 사이에 활성물질(20)을 포함하는 발전기(EPG)에 관한 것이다. EPG의 구조는 도 1에 도시한다. 본 발명에 따르면, 상기 활성물질은 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Fe304, Al2O3, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02,로 이루어진 군에서 선택된 산소-함유 화합물을 포함하며, 이 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제는 존재하지 않는다.
바람직한 일 구현예에서, 점도 증가제로서의 셀룰로오스 화합물도 본 발명의 활성물질에 포함되지 않는다.
또다른 바람직하고 유리한 구현예에서, MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Fe304, Al2O3, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02,로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물 혹은 이의 혼합물은 활성물질의 양에 대해 0.6 내지 100% (w/w), 바람직하게는 1 내지 80%, 더욱 바람직하게는 50 내지 80% (w/w) 범위의 양으로 존재한다.
본 발명의 EPG의 활성물질은 또한 적어도 하나의 가소 첨가제를 포함할 수 있다. 이 적어도 하나의 가소 첨가제는 바람직하게는 실록산, 카마우바 왁스, 나프탈렌, PVDF, 파릴렌, PTFE, FEP, PDMS, 수성계 고분자 및 바이오 고분자로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
활성물질은 또한 첨가제로서의 화합물, 바람직하게는 안트라센, PZT 물질 및 Si3N4 를 포함할 수 있다.
이들 화합물과 본 발명의 산소-함유 화합물을 복합적으로 사용하면 장치의 성능을 향상할 수 있거나 혹은 적어도 특정 방식에 따라 수득한 결과를 개선할 수 있다는 것이 합리적으로 판단된다.
본 발명의 EPG의 활성물질은 무수물이거나 또는, 활성물질 제조 과정에서 유도되는 것으로서 산소-함유 화합물에 대한 결합수 분자로서 소정량의 물을 함유할 수도 있다; 이에 본 발명자들은 활성물질을 도입하여 완성된 최종 장치의 성능을 최종 활성물질 내의 상기 결합수가 원활하게 할 수 있는 것으로 판단한다. 산소-함유 화합물은 결합수를 산소-함유 화합물에 대해 0.5 내지 7.5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3.5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량%의 범위로 함유할 수 있다.
활성물질내 산소계 화합물의 입자는 5 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 15 nm 내지 10 μm , 더 바람직하게는 20 nm 내지 5 μm 범위의 평균직경을 갖는다. 본 발명의 또다른 유리하고 바람직한 측면에서, 산소계 화합물의 입자는 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 15 내지 100 nm, 더 바람직하게는 20 내지 40 nm 범위의 평균직경을 갖는다.
본 발명의 EPG의 활성물질은 바람직하게는 산소-함유 화합물로서 산화 마그네슘을, 더 바람직하게는 활성물질의 전체 중량에 대해 중량 백분율로서 0.6 내지 100%, 바람직하게는 1 내지 100%, 더 바람직하게는 50 내지 80% 범위의 양으로 포함한다.
활성물질은 바람직하게는 산소-함유 화합물로서 산화 지르코늄을, 더 바람직하게는 활성물질의 전체 중량에 대해 중량 백분율로서 0.6 내지 100%, 바람직하게는 1 내지 100%, 더 바람직하게는 50 내지 80% 범위의 양으로 포함한다.
활성물질은 바람직하게는 산소-함유 화합물로서 ZrO2가 함유된 MgO를, 더 바람직하게는 활성물질의 전체 중량에 대해 중량 백분율로서 0.6 내지 100%, 더 바람직하게는 5 내지 80% 범위의 양으로 포함한다.
활성물질은 바람직하게는 산소-함유 화합물로서 ZnO 및 ZrO2가 함유된 MgO를, 더 바람직하게는 활성물질의 전체 중량에 대해 중량 백분율로서 각각 0.6 내지 90%, 더 바람직하게는 5 내지 80% 범위의 양으로 포함한다.
본 발명의 EPG는 적어도 2개의 전극 사이에 활성물질을 포함한다.
활성물질의 산소계 화합물은 적어도 하나의 전극 상에 분말 상태로 존재하고 머신 프레스에 의해 다른 전극에 대해 가압될 수 있다. 종래 기술에서 이미 공지된 대안적인 기술, 예를 들어 졸-겔, 잉크젯 프린트법이나 스퍼터링 등을 이용할 수 있다.
전극은 금속, 합금 및/또는 흑연같은 탄소계 물질로 제작된다. 전극 두께는 바람직하게는 0.1 내지 3000 μm, 더 바람직하게는 50 내지 1000 μm, 더더욱 바람직하게는 300 내지 600 μm 범위이다. 본 발명에 따른 EPG의 바람직한 구현예에서, 적어도 2개의 전극은 Cu 및 Al, 바람직하게는 실질적으로 평행한 플레이트 혹은 호일 형태로 제작된다. 신축성 EPG의 경우, 자립형 신축성 물질 (상기 열거된 물질 중에서) 및 금속화된 고분자 모두를 전극으로 고려할 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시된 EPG(1)의 바람직한 구현예에서, 적어도 2개의 전극(10)은 판 형태이다. 두개의 플레이트는 실질적으로 서로 평행하게 배치되어 "샌드위치 구조"에 따라 본 발명의 활성물질(10)이 사이에 충전되는 갭을 한정한다. 전극(10)의 거리는 도포될 활성물질의 원하는 두께와 직접적인 의존관계에 있다.
전극의 형태는 구애되지 않는다. 예를 들어 대안적인 구현예에서, EPG는 본 발명에 따른 활성물질이 충전되는 환형 공간을 한정하는 2개의 동축 방향 원통 전극을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, EPG는 2개 이상의 전극을 포함할 수 있으며 이 중 2개의 인접하는 전극은 활성물질이 충전될 갭을 한정한다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 적어도 2개의 전극은 상이한 물질, 바람직하게는 Cu와 Al로 이루어진다. 이들 적어도 2개의 전극은 바람직하게는 본 발명의 발전기에 사용하기 앞서 청결 및 에칭 처리를 거친다.
본 발명의 EPG의 활성물질은 바람직하게는 전극 상에 100 nm 내지 5 mm의 두께로서 용착시켜 도포한다. 다른 한편, 최적의 두께는 응용 분야에 따라 달라진다.
또다른 측면에서, 본 발명은 서로 직렬 혹은 벙렬로 연결될 수 있는 복수의 EPG로 이루어진 발전기 모듈(PGM)에 관한 것이다. 이 점에 있어서, 도 1A는 2개의 EPG가 병렬로 연결되어 있는 PGM을 포함하는 회로를 도시하고, 도 1B는 2개의 EPG가 직렬로 연결된 PGM을 포함하는 회로를 도시한다. PGM에 대한 전압은 예를 들어 부하 저항(RL)과 평행하게 전위계/전류계를 연결함으로써 모니터링할 수 있다.
본 발명에 따른 EPG의 활성물질은 바람직하게는 본 발명에 따른 평균직경을 가진 하나 이상의 산소-함유 화합물의 분말을 가압하여 제조할 수 있다. 상기 가압 단계는 본 발명의 EPG의 2개의 전극 중 하나에서 직접적으로 수행할 수 있다.
대안적으로, 활성물질은 실질적으로 건조 산물을 수득하기 위해 베이킹 단계를 거친 후에 2개의 전극 중 하나에서 조성물 형태로 용착시킬 수 있다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 활성물질 제조 과정에서 선택된 다양한 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, 개방회로전압(OCV) 측면에서, EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 이해한다.
또다른 본 발명의 측면에서 본 발명자들은, 본 발명의 EPG에 함유된 상기 제시된 활성물질이 통상적으로 이용되는 커패시터 제작을 위해 선택된 활성물질들의 혼합물에 적절히 통합될 수 있음도 이해한다.
그러므로 또다른 측면에서 본 발명은 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Fe304, Al2O3, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02,로 이루어진 군에서 선택된 산소-함유 화합물을 포함하는 활성물질을 사용하는 것을 고려하며, 여기서 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제는 커패시터 제작시 포함되지 않는다.
또다른 측면에서 본 발명은 적어도 제1 전극, 제2 전극 및, MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Fe304, Al2O3, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02,로 이루어진 군에서 선택된 산소-함유 화합물을 포함하는 활성물질로 구성된 커패시터에 관한 것으로서, 여기서 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제는 존재하지 않는다.
바람직한 일 구현예에서, 본 발명의 활성물질에는 점도 증가제인 셀룰로오스 화합물도 포함되지 않는다.
또다른 바람직하고 유리한 구현예에서, MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, Bi2O3, Fe304, Al2O3, TiO2, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물 혹은 이의 혼합물은 활성물질의 양에 대하여 0.6% 내지 10% (w/w), 바람직하게는 1% 내지 80%, 더욱 바람직하게는 50% 내지 80% (w/w) 범위의 양으로 존재한다.
본 발명에 따른 EPG에 관련된 바람직한 특징들은 동일한 기술적 특성의 측면에서 본 발명에 따른 커패시터와 마찬가지일 수 있다..
다음의 실험적 예시 부문에서 본 발명의 EPG가 조립과 동시에 전류를 발생할 수 있으며 따라서 종래의 커패시터와는 차별되는 장치임은 명백할 것이다. 더욱이 놀라운 것은, 본 발명의 EPG의 성능이 온도 즉 온도와 함께 증가하는 전위차에 크게 의존한다는 사실이다. 특히, 종래 기술에 따른 기존의 발전기과 비교시, 본 발명에 따른 EPG는 온도 구배를 필요로 하지 않는다. 실제로, 본 발명의 발전기는 등온 조건하에서도 열에너지의 일부를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 특이적으로 및 유리하게는, 본 발명의 발전기에 의해 측정되는 전류는 온도가 20 ℃에서 80℃으로 증가시 이의 1.5 내지 4의 지수만큼 증가한다.
본 발명에 따르면, EPG는 유리하게는 광범위한 온도에서 전기 에너지를 제공할 수 있다. 유리하게는, EPG에 의해 제공된 전기 에너지는 온도에 대한 안정성이 높다.
본 발명의 EPG는 전기적 측면을 특징으로 한다. 먼저, 개방회로전압(OCV)을 멀티미터로 측정했을 때 EPG는 알루미늄과 흑연 전극 및 주성분이 MgO인 혼합 산화물을 포함하는 구성에서 1V의 전압을 나타냈다. 본 발명의 또다른 EPG 장치는 이를 구성하는 성분, 전극 및 분말 물질에 따라 상기 전압이 50 mV 내지 1200 mV까지 변화했다.
도 2A 및 도 2B를 참조하면, 전기적 측면에서 EPG를 특징화하기 위해 전용 전기회로(EC)를 선택했다. 특히, EPG는 혼합 산화물 분말에 기초하여 시험했다. 도 2A의 회로에서 보는 바와 같이, EPG는 초기 전압 Vi = 0V인 커패시터(C)와 직렬로 연결되어 있다. 더 구체적으로, 전기회로(EC)는 제1 스위치 상태에서 EPG를 커패시터(C)와 연결한 스위치(SW)를 포함한다. 충전 단계 (도 2A)에서, EPG는 커패시터를 평형 전압까지 충전시켰다. 커패시터가 충전되면, 스위치(SW)가 작동하여 (제2 스위치 상태) 커패시터를 방전시키는 임의 부하저항계(RL)에 커패시터를 연결한다 (방전 단계 혹은 휴지 단계); 이에 따라 EPG은 전기적 절연 상태가 된다 (도 2B). 여기서 저항계는 일반적으로 전기 저항계, 다이오드, 이의 조합 혹은 스위치(SW)가 상기 제2 스위치 상태일 때 커패시터(C)를 방전할 수 있는 기타의 전기적 구성요소를 의미한다. 커패시터에 저장된 에너지는 특징적 용량과 멀티미터로 측정한 충전 전압으로부터 계산했으며; 바람직하게는 이 셋업 단계에서 전기화학적 커패시터를 사용했다. 여기서 수행한 실험 중 하나에서, 임시 스위치는 커패시터의 충전 및 EPG가 전기 절연된 휴지 상태를 교대시키기 위해 사용했으며, 이 단계에서 전압 셀이 회수되었다. 상기 단계에서 (도 2B), 커패시터는 후속의 충전 사이클이 시작되기 전에 임의 저항계(RL)를 완전히 방전시킬 목적으로 이 저항계와 직렬 연결되며, 이때의 방전 곡선은 멀티미터로 모니터링했다.
도 3은 도 2에서와 동일한 시험용 전기회로에서의 PGM를 도시한다.
본 발명은 하기에서 본 발명의 활성물질 및 EPG에 대한 비제한적인 실시예를 통해 예시될 것이다.
[실시예]
실시예 1:
본 발명의 EPG의 제조
전형적인 절차로서, 약 100 μm의 두께를 가진 알루미늄 호일을 2 cm의 직경을 가진 원형 주형의 바닥에 깐다. 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm인 MgO 분말을 0.1 g의 양으로 Al 상에 분무하고 피스톤을 이용하여 0.01 MPa의 압력으로 천천히 가압하여 활성분말을 압축시켰다. 다음, 흑연 분말(100 μm 매쉬, 0.05 g) 혹은 구리 분말 (20 μm 매쉬, 0.03 g)을 활성물질 상에 분무하고 주형을 제거한다. 마지막으로, 800 MPa의 압축 스트레스를 5분간 인가한 다음 해제한다. 이에 의해 얻어진 정제(pill)는 2 cm의 직경, 0.05 cm의 두께 및 0.35 g의 중량을 갖는다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 이해한다.
실시예 2:
본 발명의 EPG의 제조
전형적인 절차로서, 약 100 μm의 두께를 가진 알루미늄 호일을 1.5 cm의 직경을 가진 원형 주형의 바닥에 깐다. 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm인 ZrO2 분말을 0.1 g의 양으로 Al 상에 분무하고 피스톤을 이용하여 0.01 MPa의 압력으로 천천히 가압하여 활성분말을 압축시켰다. 다음, 구리 호일(50 μm 두께, 1.5 cm 직경) 혹은 구리 분말 (20 μm 매쉬, 0.03 g)을 활성물질 상에 분무하고 주형을 제거한다. 마지막으로, 800 MPa의 압축 스트레스를 5분간 인가한 다음 해제한다. 이에 의해 얻어진 정제는 1.5 cm의 직경 및 1.76 cm2의 활성영역을 갖는다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다.
실시예 3:
본 발명의 EPG의 제조
전형적인 절차로서, 약 100 μm의 두께를 가진 알루미늄 호일을 1.5 cm의 직경을 가진 원형 주형의 바닥에 깐다. 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm인 MgO 분말을 0.1 g의 양으로 Al 상에 분무하고 피스톤을 이용하여 0.01 MPa의 압력으로 천천히 가압하여 활성분말을 압축시켰다. 다음, 구리 호일(50 μm 두께, 1.5 cm 직경) 혹은 구리 분말 (20 μm 매쉬, 0.03 g)을 활성물질 상에 분무하고 주형을 제거한다. 마지막으로, 800 MPa의 압축 스트레스를 5분간 인가한 다음 해제한다. 이에 의해 얻어진 정제는 1.5 cm의 직경 및 1.76 cm2의 활성영역을 갖는다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다.
실시예 4:
본 발명의 EPG의 제조
전형적인 절차로서, 약 100 μm의 두께를 가진 알루미늄 호일을 1.5 cm의 직경을 가진 원형 주형의 바닥에 깐다. 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm인 In2O3 분말을 0.1 g의 양으로 Al 상에 분무하고 피스톤을 이용하여 0.01 MPa의 압력으로 천천히 가압하여 활성분말을 압축시켰다. 다음, 구리 호일(50 μm 두께, 1.5 cm 직경) 혹은 구리 분말 (20 μm 매쉬, 0.03 g)을 활성물질 상에 분무하고 주형을 제거한다. 마지막으로, 800 MPa의 압축 스트레스를 5분간 인가한 다음 해제한다. 이에 의해 얻어진 정제는 1.5 cm의 직경 및 1.76 cm2의 활성영역을 갖는다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다
실시예 5:
본 발명의 EPG의 제조
전형적인 절차로서, 약 100 μm의 두께를 가진 알루미늄 호일을 1.5 cm의 직경을 가진 원형 주형의 바닥에 깐다. 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm인 GeO2 분말을 0.1 g의 양으로 Al 상에 분무하고 피스톤을 이용하여 0.01 MPa의 압력으로 천천히 가압하여 활성분말을 압축시켰다. 다음, 구리 호일(50 μm 두께, 1.5 cm 직경) 혹은 구리 분말 (20 μm 매쉬, 0.03 g)을 활성물질 상에 분무하고 주형을 제거한다. 마지막으로, 800 MPa의 압축 스트레스를 5분간 인가한 다음 해제한다. 이에 의해 얻어진 정제는 1.5 cm의 직경 및 1.76 cm2의 활성영역을 갖는다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다
실시예 6:
본 발명에 따른 EPG의 활성물질의 제조
전형적인 절차로서, VDF (불화 폴리비닐리덴) 플라스크 (혹은 분말)를 NMP (N-메틸-2-피롤리덴) 용매와 혼합하여, 용질이 완전히 용해될 때까지 12시간 내지 48시간 범위 내의 일정시간 동안 교반했다. 바람직한 일 구현예에서, PVDF 용해 온도는 최대 80 ℃까지 상승할 수 있다.
용액내 PVDF 함량은 전체 중량에 대해 적어도 0.5%, 바람직하게는 4% 내지 10%의 범위에 있다.
이 단계에 이어서, 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더 바람직하게는 2 내지 5 μm 범위인 산화물 분말을 활성물질의 전체 중량에 대해 적어도 0.6%, 바람직하게는 10% 내지 30%의 양으로 첨가했다. 수득한 혼합물은, 회전식 점도계인 점도시험기 VTR5로 rpm = 20 및 T = 25 ℃에서 측정했을 때, 바람직하게는 1000 cPa 내지 10000 cPa, 더 바람직하게는 5000 cPa 내지 7000 cPa 범위의 점도를 갖는다. 이의 조성을 다음의 표에 나타낸다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다
실시예 7:
본 발명의 EPG의 제조
실시예 6의 조성으로된 활성물질을 이용하여 발전기 EPG를 조립했다.
각각 Cu와 Al로 제작된 것으로서 동일한 면적 (약 25 cm2)를 갖는 2개의 4각형 전극을 발전기 조립에 사용할 수 있도록 청소 및 에칭 처리했다. 다음, 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더 바람직하게는 2 내지 5 μm 범위인 산화물 분말을 함유하는 활성물질을 닥터 블레이드 기법으로 Cu 전극 표면에 용착시켰다. 활성물질의 두께는 약 500 μm 이었다. 수득한 산물은 60 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도 범위에서 30분 내지 12시간의 범위내 소정 시간, 바람직하게는 2시간 동안 베이크 처리하여 활성물질을 건조하고, 이에 따라 고체 발전기를 수득했다. 이 단계에 이어서, Al 전극을 Cu 전극과 평행한 방식으로 용착된 활성물질의 상면에 배치했다. 이들 두 전극은 천천히 서로에 대해 가압하여 활성물질과 전극 표면간의 균일한 접촉을 확보했다.
사용된 산소-함유 화합물 또한 결과적으로 활성물질은, 산소-함유 화합물에 대해 0.5 중량% 내지 7.5 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3.5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량% 범위의 양으로 결합수를 함유했다.
실시예 8:
본 발명의 EPG의 제조
실시예 6의 조성으로된 활성물질을 이용하여 발전기 EPG를 조립했다.
각각 Cu와 Al로 제작된 것으로서 동일한 면적 (약 25 cm2)를 갖는 2개의 4각형 전극을 발전기 조립에 사용할 수 있도록 청소 및 에칭 처리했다. 다음, 시그마-알드리히사에서 판매하는 평균직경이 10 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 1 내지 10 μm, 더 바람직하게는 2 내지 5 μm 범위인 산화물 분말을 함유하는 활성물질을, 기판을 0 내지 1000 rpm으로 30초간 및 다시 1000 rpm으로 60초간 가속시키는 스핀 코팅 기법으로 Cu 전극 표면에 용착시켰다.
수득한 산물은 60 내지 100℃, 바람직하게는 80 내지 100℃의 온도 범위에서 30분 내지 12시간의 범위내 소정 시간, 바람직하게는 2시간 동안 베이크 처리하여 활성물질을 건조하고, 이에 따라 고체 발전기를 수득했다. 이 단계에 이어서, Al 전극을 Cu 전극과 평행한 방식으로 용착된 활성물질의 상면에 배치했다. 이들 두 전극은 천천히 서로에 대해 가압하여 활성물질과 전극 표면간의 균일한 접촉을 확보했다.
사용된 산소-함유 화합물 또한 결과적으로 활성물질은, 산소-함유 화합물에 대해 0.5 중량% 내지 7.5 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3.5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량% 범위의 양으로 결합수를 함유했다.
실시예 9:
본 발명에 따른 EPG의 활성물질의 제조
전형적인 절차로서, Mg-메톡사이드 (메탄올에 용해된 6 내지 10 중량% 용액)를 선구물질로 사용했다. 무수 메탄올, 아세트산 및 모노에탄올아민을 각각 용매와 안정화제로 사용한다. Mg-메톡사이드 (2 내지 10 mL)는 무수 메탄올 (4 내지 12 mL)로 희석하는 한편, 아세트산 (0.02 내지 0.1 mL, AA/알콕시드 비:0.1-0.5) 및 모노에탄올아민 (0.01 내지 0.05 mL)는 또다른 플라스크에서 무수 메탄올 (4 내지 12 mL)에 가했다. 다음, 아세트산과 모노에탄올아민 용액을 Mg 선구물질 용액에 가하고 이어서 0.5 내지 4시간 동안 반응시켰다. 다음, MgO 용액을 50℃에서 5 내지 30분간 초음파처리한 후 가열, 교반 및 12 내지 24시간 동안 노화처리했다. 수득된 겔을 간단한 딥 코팅이나 스킨 코팅 기술로 금속 전극 상에 도포하고 이를 180 내지 700℃, 바람직하게는 200 내지 500℃, 더 바람직하게는 250 내지 450℃에서 열처리했다. 열처리 지속시간은 5 내지 100분, 바람직하게는 5 내지 30분, 더 바람직하게는 5 내지 20분의 범위이다. 열처리전이나 후에 겔-코팅된 전극에 카운터 전극을 도포할 수 있다.
이론에 근거하지 않아도 본 발명자들은, 이 제조 과정에서 다양하게 선택된 기체류를 유출시키면, N2 > 공기 (습윤) > 공기 (건조) > O2 (건조) > CO2 (건조)의 순서에 따라, OCV 측면에서, 상기 수득된 EPG의 최종 성능을 향상시킬 수 있다고 판단한다.
실시예 10
본 발명의 EPG의 전기적 특징화
실시예 2의 EPG는 AMEL2553 전위계/전류계를 이용하여 전기적으로 특징화했다. 전기회로는 도 4에 나타낸다. 보다 상세하게는, 도 4는 전류를 공급받는 한편 자체의 네부저항(Ri)에 결합된 EPG를 도시한다. 후자 즉 내부저항은 일반적으로 개방회로전위와 단락전류 간의 비로 한정된다. EPG는 10 μF의 커패시터에 직렬 연결되며 커패시터의 전압은 전류계를 이에 병렬로 연결시켜 모니터링했다. 소스 저항 (내부저항)(Ri)은 활성물질의 구성분에 크게 의존한다. 활성물질은 낮은 전도성을 갖는다. 무효 전류 (개방 전압)을 설정하는 전위측정 분석법을 수행하여 발전기를 특징화했다. 이러한 결과를 도 5에 도시한다. 이 도면을 참조하면, 35초후 커패시터가 최고 760 mV까지 충전되었고 이는 8 x 10-10 Wh에 상응한다.
실시예 11:
본 발명의 EPG의 열적 특징화
실시예 3의 발전기를 도 6에 나타낸 회로도를 이용하여 다양한 온도에서 시험했다. 시험 지속시간은 900 초였다. 처음 60초 동안, 실온 (즉 18℃)에서의 개방전압을 측정했다. 다음, EPG를 50 ℃의 온도로 가열했다. 이 온도를 100초간 유지했다. 이 기간이 지난 후, EPG를 실온 (Ta)으로 냉각했다. 모든 실험 기간 동안 OCV를 모니터링했다. 이 실험은 AMEL2553 전위계/전류계를 이용하여 수행했다.
도 7에 나타낸 그래프를 얻었다. 50℃의 온도에서 측정된 개방전압은 초기값 대비 1.5배 높다. 50℃ 구간 후, OCV는 온도 감소와 더불어 점차 감소했다.
실시예 12:
본 발명의 EPG의 전기적 특징화,
교대 방전으로 가동할 수 있는 가능성을 실시예 1과 같은 특징, 즉, 실시예 1에서와 같은 두께, 활성매질, 조성, 전극물질 및 전극 면적을 가진 EPG에 대해 평가했다. 이 시험에서, 도 2A 및 도 2B에 도시된 전기회로를 사용했다. 상기의 전기회로에 10 오옴의 부하저항(RL)이 공급되었다. 교대방전은 5분간의 가동 및 5분간의 휴지를 포함한다. 그러나, 상이한 ON-OFF 시간도 적용할 수 있다. 5분간의 가동시 회로는 개방되며 커패시터는 부하저항(RL)에 의해 방전된다. "ON STATE"라는 표시는 커패시터가 충전되는 가동기간을 가리키는 것으로 한다. 특정한 경우, 이 조건은 매 5분마다 주기적으로 수행된다. 후속의 5분 동안, 커패시터는 EPG로부터 단속되며 (OFF STATE), RL에 의해 방전된다.
이와 같은 실험은 10 μF 및 50 μF의 커패시터 양측 모두에서 수행되었다. 도 8 및 도 9는 10 μF 및 50 μF의 커패시터 각각에 대하여 OFF 상태가 개시된 직후의 커패시터에 대한 OCV 값을 나타낸다.
| 커패시터 | 평균 OCV [V] | Wh | Wh/L | Wh/Kg |
| 10 μF | 1.25 | 2.16E-09 | 1.38E-05 | 6.07E-06 |
| 50 μF | 0.9 | 5.66E-09 | 3.61E-05 | 1.59E-05 |
표 1 에 열거된 값들을 고려하여, 커패시터 용량이 5배 증가시 상대적으로 공급된 에너지는 거의 2.6배 더 높다는 점에 주목할 수 있다. 회로가 EPG 성능에 큰 영향을 미친다는 점은 명백하다.
실시예 13:
실시예 2의 발전기에 대해 개방회로전압(OCV) 검출시 AMEL2553 전위계/전류계를 이용하여 시험했다. 회로도는 도 6에 도시한다. OCV의 경시적 측정 결과는 도 10에 도시하며 여기서 OCV 값은 적시에 1.135V로 안정하다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 14:
고전력값을 공급할 수 있는 발전기 모듈 (PGM)이 구비될 수 있는지의 가능성을 확인하기 위해, 실시예 1에 따라 조립된 3대의 EPG를 직렬로 연결했다. 개방회로전압을 AMEL2553 전위계/전류계로 모니터링했다. 전기회로를 도 11에 도시한다. 도 12는 3대의 EPG에 대한 실온에서의 OCV값이 적시에 1.6V로 일정한 반면, 실시예 1에 기초한 단일 EPG의 OCV값은 0.5V 전후인 것을 나타낸다.
Claims (22)
- 제1 전극(11)과 제2 전극(12)를 포함하는 전력 발생기 ("발전기")(EPG)로서, 이 발전기는 상기 전극(11, 12) 사이에 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, Ti02, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물을 포함하고, 이 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고, 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제가 존재하지 않으며, 또한 상기 적어도 하나의 산소-함유 화합물이나 이의 혼합물은 활성물질의 양에 대해 50% 내지 100% (w/w) 범위의 양으로 포함되는 것인 발전기.
- 제1항에 있어서,
농도 증가제로서의 셀룰로오스 화합물이 존재하지 않는 것인 발전기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, Ti02, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물 또는 이의 혼합물은 활성물질의 양에 대해 50 내지 80% (w/w) 범위의 양으로 포함되는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질내 적어도 하나의 산소-함유 화합물은 5 nm 내지 40 μm, 바람직하게는 15 nm 내지 10 μm, 더 바람직하게는 20 nm 내지 5 μm 범위의 입자 평균직경을 갖는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질내 적어도 하나의 산소-함유 화합물은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 15 내지 100 nm, 더 바람직하게는 20 내지 40 nm 범위의 입자 평균직경을 갖는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질내 적어도 하나의 산소-함유 화합물은 활성물질의 총 중량에 대해 0.6% 내지 100%, 바람직하게는 50% 내지 80% 범위의 MgO인 발전기.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질내 적어도 하나의 산소-함유 화합물은 ZnO 혹은 ZrO2 인 발전기.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질은 MgO, ZnO 및 ZrO2를 포함하는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
활성물질은 또한 적어도 하나의 가소 첨가제를 포함하는 것인 발전기.
- 제9항에 있어서,
적어도 하나의 가소 첨가제는 실록산, 카마우바 왁스, 나프탈렌, PVDF, 파릴렌, PTFE, FEP, PDMS, 수성계 고분자 및 바이오 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
산소-함유 화합물은 결합수를 산소-함유 화합물에 대해 0.5 중량% 내지 7.5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3.5%, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5% 범위의 양으로 함유하는 것인 발전기.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극은 분말 혹은 금속 호일 형태의 상이한 물질로 만든 것인 발전기.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극은 동일한 물질로 만든 것인 발전기.
- 제12항에 있어서,
제1 전극(11)은 구리로 만들고 제2 전극은 알루미늄으로 만든 것인 발전기.
- 제13항에 있어서,
상기 전극은 구리로 만든 것인 발전기.
- 제13항에 있어서,
상기 전극은 알루미늄으로 만든 것인 발전기.
- 제13항에 있어서,
상기 전극은 흑연으로 만든 것인 발전기.
- 제12항에 있어서,
상기 전극은 금속, 합금 및 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택된 물질로 만든 것인 발전기.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 복수의 발전기(EPGs)를 포함하고, 이 발전기들은 병렬 혹은 직렬로 연결되는 것인 발전기 모듈 (PGM).
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 EPG를 포함하는 전기회로(EC)로서, 이 전기회로(EC)는 또한 커패시터(C), 저항기(RL) 및 스위치(SW)를 더 포함하며,
- 제1 스위치 상태에서 상기 스위치(SW)는 커패시터(C)를 EPG와 직렬로 연결하고; 및
- 제2 스위치 상태에서 상기 스위치(SW)는 커패시터(C)를 저항기(RL)와 직렬로 연결하는 것인 전기회로.
- 제19항에 따른 PGM을 포함하는 전기회로(EC)로서, 이 전기회로(EC)는 또한 커패시터(C), 저항기(RL) 및 스위치(SW)를 더 포함하며,
- 제1 스위치 상태에서 상기 스위치(SW)는 커패시터(C)를 PGM과 직렬로 연결하고; 및
- 제2 스위치 상태에서 상기 스위치(SW)는 커패시터(C)를 저항기(RL)와 직렬로 연결하는 것인 전기회로.
- 적어도 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 포함하는 커패시터(C)로서, 이 커패시터는 상기 건극(11, 12) 사이에 활성물질을 포함하며 이 활성물질은 MgO, ZnO, ZrOCl2, Zr02, S1O2, B12O3, Fe304, Al203, Ti02, BeO, CaO, Ga203, In2O3, Ge02, Sn02 및 Pb02로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산소-함유 화합물을 포함하고, 이 산소-함유 화합물의 입자 크기는 10 nm 내지 40 μm 범위의 평균직경을 갖고, 또한 한천, 잔탄검, 메틸 셀룰로오스 및 아라비아 고무로 이루어진 군에서 선택된 점도 증가 첨가제가 존재하지 않는 것인 커패시터
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