La tecnologia de producció d'hidrogen verd és absolutament necessària per a la realització final d'una economia de l'hidrogen perquè, a diferència de l'hidrogen gris, l'hidrogen verd no produeix grans quantitats de diòxid de carboni durant la seva producció. Les cèl·lules electrolítiques d'òxid sòlid (SOEC), que utilitzen energia renovable per extreure hidrogen de l'aigua, estan cridant l'atenció perquè no produeixen contaminants. Entre aquestes tecnologies, les cèl·lules electrolítiques d'òxid sòlid d'alta temperatura tenen els avantatges d'una alta eficiència i una ràpida velocitat de producció.
La bateria ceràmica de protons és una tecnologia SOEC d'alta temperatura que utilitza un electròlit ceràmic de protons per transferir ions d'hidrogen dins d'un material. Aquestes bateries també utilitzen una tecnologia que redueix les temperatures de funcionament de 700 °C o superior a 500 °C o inferior, reduint així la mida i el preu del sistema i millorant la fiabilitat a llarg termini retardant l'envelliment. Tanmateix, com que el mecanisme clau responsable de la sinterització d'electròlits ceràmics pròtics a temperatures relativament baixes durant el procés de fabricació de la bateria no s'ha definit clarament, és difícil passar a la fase de comercialització.
L'equip de recerca del Centre de Recerca de Materials Energètics de l'Institut de Ciència i Tecnologia de Corea ha anunciat que han descobert aquest mecanisme de sinterització d'electròlits, cosa que planteja la possibilitat de comercialització: es tracta d'una nova generació de bateries ceràmiques d'alta eficiència que no s'havien descobert abans.
L'equip de recerca va dissenyar i dur a terme diversos experiments model basats en l'efecte de la fase transitòria sobre la densificació de l'electròlit durant la sinterització d'elèctrodes. Van descobrir per primera vegada que proporcionar una petita quantitat de material auxiliar de sinterització gasós a partir de l'electròlit transitori pot promoure la sinterització de l'electròlit. Els auxiliars de sinterització gasosos són rars i difícils d'observar tècnicament. Per tant, mai s'ha proposat la hipòtesi que la densificació de l'electròlit en cel·les ceràmiques de protons sigui causada per l'agent de sinterització vaporitzant. L'equip de recerca va utilitzar la ciència computacional per verificar l'agent de sinterització gasós i va confirmar que la reacció no compromet les propietats elèctriques úniques de l'electròlit. Per tant, és possible dissenyar el procés de fabricació principal de la bateria ceràmica de protons.
"Amb aquest estudi, estem un pas més a prop de desenvolupar el procés de fabricació bàsic de bateries ceràmiques de protons", van dir els investigadors. Tenim previst estudiar el procés de fabricació de bateries ceràmiques de protons de gran superfície i alta eficiència en el futur."
Data de publicació: 08-03-2023