Тэхналогія вытворчасці зялёнага вадароду абсалютна неабходная для канчатковай рэалізацыі вадароднай эканомікі, таму што, у адрозненне ад шэрага вадароду, зялёны вадарод не выпрацоўвае вялікай колькасці вуглякіслага газу падчас сваёй вытворчасці. Цвёрдааксідныя электралітычныя элементы (SOEC), якія выкарыстоўваюць аднаўляльную энергію для здабывання вадароду з вады, прыцягваюць увагу, таму што яны не выпрацоўваюць забруджвальных рэчываў. Сярод гэтых тэхналогій высокатэмпературныя цвёрдааксідныя электралітычныя элементы маюць перавагі высокай эфектыўнасці і хуткай вытворчасці.
Пратонны керамічны акумулятар — гэта высокатэмпературная тэхналогія SOEC, у якой для пераносу іонаў вадароду ўнутры матэрыялу выкарыстоўваецца пратонны керамічны электраліт. У гэтых акумулятарах таксама выкарыстоўваецца тэхналогія, якая зніжае рабочую тэмпературу з 700 °C і вышэй да 500 °C і ніжэй, тым самым памяншаючы памер і цану сістэмы, а таксама павышаючы доўгатэрміновую надзейнасць, запавольваючы старэнне. Аднак, паколькі ключавы механізм, адказны за спяканне пратонных керамічных электралітаў пры адносна нізкіх тэмпературах падчас працэсу вытворчасці акумулятара, не быў выразна вызначаны, цяжка перайсці да стадыі камерцыялізацыі.
Даследчая група з Цэнтра даследаванняў энергетычных матэрыялаў пры Карэйскім інстытуце навукі і тэхналогій абвясціла аб адкрыцці гэтага механізму спякання электраліта, што павялічвае магчымасць камерцыялізацыі: гэта новае пакаленне высокаэфектыўных керамічных батарэй, якія раней не былі адкрыты.
Даследчая група распрацавала і правяла розныя мадэльныя эксперыменты, заснаваныя на ўплыве пераходнай фазы на ўшчыльненне электраліта падчас спякання электродаў. Яны ўпершыню выявілі, што ўвядзенне невялікай колькасці газападобнага дапаможнага матэрыялу для спякання з пераходнага электраліта можа спрыяць спяканню электраліта. Дапаможныя газавыя рэчывы для спякання сустракаюцца рэдка і іх цяжка тэхнічна назіраць. Таму гіпотэза аб тым, што ўшчыльненне электраліта ў пратонных керамічных элементах выклікана выпараннем спякала, ніколі не прапаноўвалася. Даследчая група выкарыстала вылічальную навуку для праверкі газападобнага спякала і пацвердзіла, што рэакцыя не парушае унікальныя электрычныя ўласцівасці электраліта. Такім чынам, стала магчымым распрацаваць працэс вырабу ядра пратоннай керамічнай батарэі.
«Дзякуючы гэтаму даследаванню мы на адзін крок бліжэй да распрацоўкі асноўнага вытворчага працэсу для пратонных керамічных батарэй», — заявілі даследчыкі. У будучыні мы плануем вывучыць працэс вытворчасці высокаэфектыўных пратонных керамічных батарэй вялікай плошчы».
Час публікацыі: 08 сакавіка 2023 г.