La tecnología de producción de hidrógeno verde es absolutamente necesaria para la futura consecución de una economía del hidrógeno, ya que, a diferencia del hidrógeno gris, el hidrógeno verde no produce grandes cantidades de dióxido de carbono durante su producción. Las celdas electrolíticas de óxido sólido (CEOS), que utilizan energía renovable para extraer hidrógeno del agua, están atrayendo la atención por su ausencia de contaminantes. Entre estas tecnologías, las celdas electrolíticas de óxido sólido de alta temperatura ofrecen ventajas como una alta eficiencia y una rápida velocidad de producción.
La batería de cerámica de protones es una tecnología SOEC de alta temperatura que utiliza un electrolito de cerámica de protones para transferir iones de hidrógeno dentro de un material. Estas baterías también utilizan una tecnología que reduce las temperaturas de funcionamiento de 700 °C o más a 500 °C o menos, lo que reduce el tamaño y el precio del sistema, y mejora la fiabilidad a largo plazo al retrasar el envejecimiento. Sin embargo, dado que el mecanismo clave responsable de la sinterización de los electrolitos cerámicos próticos a temperaturas relativamente bajas durante el proceso de fabricación de la batería no se ha definido con claridad, resulta difícil avanzar hacia la fase de comercialización.
El equipo de investigación del Centro de Investigación de Materiales Energéticos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea anunció que han descubierto este mecanismo de sinterización de electrolitos, lo que aumenta la posibilidad de comercialización: es una nueva generación de baterías cerámicas de alta eficiencia que no se habían descubierto antes.
El equipo de investigación diseñó y llevó a cabo diversos experimentos modelo basados en el efecto de la fase transitoria en la densificación del electrolito durante la sinterización de electrodos. Descubrieron por primera vez que la administración de una pequeña cantidad de material auxiliar de sinterización gaseoso proveniente del electrolito transitorio puede promover la sinterización del electrolito. Los auxiliares de sinterización gaseosos son poco comunes y difíciles de observar técnicamente. Por lo tanto, nunca se había propuesto la hipótesis de que la densificación del electrolito en celdas de cerámica de protones se deba al agente de sinterización vaporizante. El equipo de investigación utilizó la ciencia computacional para verificar el agente de sinterización gaseoso y confirmó que la reacción no compromete las propiedades eléctricas únicas del electrolito. Por lo tanto, es posible diseñar el proceso de fabricación principal de la batería de cerámica de protones.
"Con este estudio, estamos un paso más cerca de desarrollar el proceso de fabricación principal para baterías de cerámica de protones", afirmaron los investigadores. "Planeamos estudiar el proceso de fabricación de baterías de cerámica de protones de gran superficie y alta eficiencia en el futuro".
Hora de publicación: 08-mar-2023