La tecnología de producción de hidrógeno verde es absolutamente necesaria para la eventual 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 (SOEC), que utilizan energía renovable para extraer hidrógeno del agua, están atrayendo la atención porque no generan contaminantes. Entre estas tecnologías, las celdas electrolíticas de óxido sólido de alta temperatura presentan las ventajas de una alta eficiencia y una rápida velocidad de producción.
La batería cerámica de protones es una tecnología SOEC de alta temperatura que utiliza un electrolito cerámico de protones para transferir iones de hidrógeno dentro de un material. Estas baterías también emplean 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 protónicos 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 Coreano de Ciencia y Tecnología anunció que ha descubierto este mecanismo de sinterización de electrolitos, lo que abre la posibilidad de su comercialización: se trata de una nueva generación de baterías cerámicas de alta eficiencia que no se habían descubierto hasta ahora.
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 los electrodos. Descubrieron, por primera vez, que la adición 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, la hipótesis de que la densificación del electrolito en las celdas cerámicas de protones se deba al agente de sinterización vaporizado nunca se había propuesto. 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 consiguiente, es posible diseñar el proceso de fabricación principal de la batería cerámica de protones.
«Con este estudio, estamos un paso más cerca de desarrollar el proceso de fabricación fundamental para las baterías cerámicas de protones», afirmaron los investigadores. «Planeamos estudiar en el futuro el proceso de fabricación de baterías cerámicas de protones de gran superficie y alta eficiencia».
Fecha de publicación: 8 de marzo de 2023