Grøn brintproduktionsteknologi er absolut nødvendig for den endelige realisering af en brintøkonomi, fordi grøn brint, i modsætning til grå brint, ikke producerer store mængder kuldioxid under sin produktion. Elektrolytiske fastoxidceller (SOEC), der bruger vedvarende energi til at udvinde brint fra vand, tiltrækker sig opmærksomhed, fordi de ikke producerer forurenende stoffer. Blandt disse teknologier har højtemperatur-elektrolytiske fastoxidceller fordelene ved høj effektivitet og hurtig produktionshastighed.
Protonkeramiske batterier er en højtemperatur SOEC-teknologi, der bruger en protonkeramisk elektrolyt til at overføre hydrogenioner i et materiale. Disse batterier bruger også en teknologi, der reducerer driftstemperaturer fra 700 °C eller højere til 500 °C eller lavere, hvorved systemets størrelse og pris reduceres og den langsigtede pålidelighed forbedres ved at forsinke ældning. Da den vigtigste mekanisme, der er ansvarlig for sintring af protiske keramiske elektrolytter ved relativt lave temperaturer under batteriproduktionsprocessen, ikke er blevet klart defineret, er det imidlertid vanskeligt at gå videre til kommercialiseringsfasen.
Forskerholdet ved Energy Materials Research Center ved Korea Institute of Science and Technology annoncerede, at de har opdaget denne elektrolyt-sintringsmekanisme, hvilket øger muligheden for kommercialisering: det er en ny generation af højeffektive keramiske batterier, som ikke er blevet opdaget før.
Forskerholdet designede og udførte forskellige modelforsøg baseret på effekten af den transiente fase på elektrolytfortætning under elektrodesintring. De fandt for første gang, at tilførsel af en lille mængde gasformigt sintringshjælpemateriale fra den transiente elektrolyt kan fremme sintringen af elektrolytten. Gassintringshjælpestoffer er sjældne og vanskelige at observere teknisk. Derfor er hypotesen om, at elektrolytfortætningen i protonkeramiske celler er forårsaget af det fordampende sintringsmiddel, aldrig blevet fremsat. Forskerholdet brugte beregningsvidenskab til at verificere det gasformige sintringsmiddel og bekræftede, at reaktionen ikke kompromitterer elektrolyttens unikke elektriske egenskaber. Derfor er det muligt at designe kernen i fremstillingsprocessen for protonkeramiske batterier.
"Med denne undersøgelse er vi et skridt tættere på at udvikle den centrale fremstillingsproces for protonkeramiske batterier," sagde forskerne. Vi planlægger at studere fremstillingsprocessen for store, højeffektive protonkeramiske batterier i fremtiden."
Opslagstidspunkt: 8. marts 2023