Technologie výroby zeleného vodíku je naprosto nezbytná pro případnou realizaci vodíkové ekonomiky, protože na rozdíl od šedého vodíku zelený vodík během své výroby neprodukuje velké množství oxidu uhličitého. Elektrolytické články na bázi tuhých oxidů (SOEC), které využívají obnovitelné zdroje energie k extrakci vodíku z vody, přitahují pozornost, protože neprodukují znečišťující látky. Mezi těmito technologiemi mají vysokoteplotní elektrolytické články na bázi tuhých oxidů výhody vysoké účinnosti a rychlé výrobní rychlosti.
Protonová keramická baterie je vysokoteplotní technologie SOEC, která využívá protonový keramický elektrolyt k přenosu vodíkových iontů v materiálu. Tyto baterie také využívají technologii, která snižuje provozní teploty ze 700 °C nebo vyšších na 500 °C nebo nižší, čímž se snižuje velikost a cena systému a zlepšuje se dlouhodobá spolehlivost oddálením stárnutí. Vzhledem k tomu, že klíčový mechanismus zodpovědný za spékání protických keramických elektrolytů při relativně nízkých teplotách během výrobního procesu baterie nebyl jasně definován, je obtížné přejít do fáze komercializace.
Výzkumný tým ve Výzkumném centru energetických materiálů Korejského institutu vědy a technologie oznámil, že objevil tento mechanismus spékání elektrolytu, což zvyšuje možnost jeho komercializace: jedná se o novou generaci vysoce účinných keramických baterií, které dosud nebyly objeveny.
Výzkumný tým navrhl a provedl různé modelové experimenty založené na vlivu přechodné fáze na zhušťování elektrolytu během spékání elektrod. Poprvé zjistili, že přidání malého množství plynného slinovacího pomocného materiálu z přechodného elektrolytu může podpořit spékání elektrolytu. Plynové slinovací pomocné látky jsou vzácné a technicky obtížně pozorovatelné. Proto nebyla nikdy předložena hypotéza, že zhušťování elektrolytu v protonových keramických článcích je způsobeno odpařujícím se slinovacím činidlem. Výzkumný tým využil výpočetní vědu k ověření plynného slinovacího činidla a potvrdil, že reakce neohrožuje jedinečné elektrické vlastnosti elektrolytu. Proto je možné navrhnout proces výroby jádra protonové keramické baterie.
„S touto studií jsme o krok blíž k vývoji základního výrobního procesu pro protonové keramické baterie,“ uvedli vědci. V budoucnu plánujeme studovat výrobní proces velkoplošných, vysoce účinných protonové keramických baterií.“
Čas zveřejnění: 8. března 2023