Η τεχνολογία παραγωγής πράσινου υδρογόνου είναι απολύτως απαραίτητη για την τελική υλοποίηση μιας οικονομίας υδρογόνου, επειδή, σε αντίθεση με το γκρίζο υδρογόνο, το πράσινο υδρογόνο δεν παράγει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα κατά την παραγωγή του. Τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία στερεού οξειδίου (SOEC), τα οποία χρησιμοποιούν ανανεώσιμη ενέργεια για την εξαγωγή υδρογόνου από το νερό, προσελκύουν την προσοχή επειδή δεν παράγουν ρύπους. Μεταξύ αυτών των τεχνολογιών, τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία στερεού οξειδίου υψηλής θερμοκρασίας έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης και της γρήγορης ταχύτητας παραγωγής.
Η πρωτονιοκεραμική μπαταρία είναι μια τεχνολογία SOEC υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιεί έναν πρωτονιοκεραμικό ηλεκτρολύτη για τη μεταφορά ιόντων υδρογόνου μέσα σε ένα υλικό. Αυτές οι μπαταρίες χρησιμοποιούν επίσης μια τεχνολογία που μειώνει τις θερμοκρασίες λειτουργίας από 700 °C ή υψηλότερες σε 500 °C ή χαμηλότερες, μειώνοντας έτσι το μέγεθος και την τιμή του συστήματος και βελτιώνοντας τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία καθυστερώντας τη γήρανση. Ωστόσο, καθώς ο βασικός μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για τη σύντηξη πρωτονικών κεραμικών ηλεκτρολυτών σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες κατά τη διαδικασία κατασκευής της μπαταρίας δεν έχει οριστεί με σαφήνεια, είναι δύσκολο να προχωρήσουμε στο στάδιο της εμπορευματοποίησης.
Η ερευνητική ομάδα στο Κέντρο Έρευνας Ενεργειακών Υλικών στο Κορεατικό Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας ανακοίνωσε ότι ανακάλυψε αυτόν τον μηχανισμό σύντηξης ηλεκτρολυτών, αυξάνοντας την πιθανότητα εμπορευματοποίησης: πρόκειται για μια νέα γενιά κεραμικών μπαταριών υψηλής απόδοσης που δεν έχουν ανακαλυφθεί πριν.
Η ερευνητική ομάδα σχεδίασε και πραγματοποίησε διάφορα πειράματα μοντέλων με βάση την επίδραση της μεταβατικής φάσης στην πυκνότητα του ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια της σύντηξης ηλεκτροδίων. Διαπίστωσαν για πρώτη φορά ότι η παροχή μιας μικρής ποσότητας βοηθητικού υλικού αεριώδους σύντηξης από τον μεταβατικό ηλεκτρολύτη μπορεί να προωθήσει την σύντηξη του ηλεκτρολύτη. Τα βοηθητικά υλικά αεριώδους σύντηξης είναι σπάνια και δύσκολο να παρατηρηθούν τεχνικά. Επομένως, η υπόθεση ότι η πυκνότητα του ηλεκτρολύτη σε πρωτονιακά κεραμικά στοιχεία προκαλείται από τον εξατμιζόμενο παράγοντα σύντηξης δεν έχει ποτέ προταθεί. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την υπολογιστική επιστήμη για να επαληθεύσει τον αέριο παράγοντα σύντηξης και επιβεβαίωσε ότι η αντίδραση δεν θέτει σε κίνδυνο τις μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες του ηλεκτρολύτη. Επομένως, είναι δυνατό να σχεδιαστεί η βασική διαδικασία κατασκευής της πρωτονιακής κεραμικής μπαταρίας.
«Με αυτή τη μελέτη, βρισκόμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην ανάπτυξη της βασικής διαδικασίας κατασκευής για πρωτονιακές κεραμικές μπαταρίες», ανέφεραν οι ερευνητές. Σχεδιάζουμε να μελετήσουμε τη διαδικασία κατασκευής πρωτονιακών κεραμικών μπαταριών μεγάλης επιφάνειας και υψηλής απόδοσης στο μέλλον.»
Ώρα δημοσίευσης: 8 Μαρτίου 2023