فناوری تولید هیدروژن سبز برای تحقق نهایی اقتصاد هیدروژنی کاملاً ضروری است، زیرا برخلاف هیدروژن خاکستری، هیدروژن سبز در طول تولید خود مقادیر زیادی دی اکسید کربن تولید نمیکند. سلولهای الکترولیتی اکسید جامد (SOEC) که از انرژی تجدیدپذیر برای استخراج هیدروژن از آب استفاده میکنند، به دلیل عدم تولید آلایندهها، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. در میان این فناوریها، سلولهای الکترولیتی اکسید جامد با دمای بالا از مزایای راندمان بالا و سرعت تولید سریع برخوردارند.
باتری سرامیکی پروتونی یک فناوری SOEC با دمای بالا است که از یک الکترولیت سرامیکی پروتونی برای انتقال یونهای هیدروژن در داخل یک ماده استفاده میکند. این باتریها همچنین از فناوریای استفاده میکنند که دمای عملیاتی را از ۷۰۰ درجه سانتیگراد یا بالاتر به ۵۰۰ درجه سانتیگراد یا کمتر کاهش میدهد و در نتیجه اندازه و قیمت سیستم را کاهش میدهد و با به تأخیر انداختن پیری، قابلیت اطمینان درازمدت را بهبود میبخشد. با این حال، از آنجایی که مکانیسم کلیدی مسئول پخت الکترولیتهای سرامیکی پروتونی در دماهای نسبتاً پایین در طول فرآیند تولید باتری به وضوح تعریف نشده است، حرکت به مرحله تجاریسازی دشوار است.
تیم تحقیقاتی در مرکز تحقیقات مواد انرژی در موسسه علوم و فناوری کره اعلام کرد که این مکانیسم پخت الکترولیتی را کشف کردهاند و احتمال تجاریسازی آن را افزایش دادهاند: این نسل جدیدی از باتریهای سرامیکی با راندمان بالا است که قبلاً کشف نشدهاند.
تیم تحقیقاتی آزمایشهای مدل مختلفی را بر اساس تأثیر فاز گذرا بر تراکم الکترولیت در طول پخت الکترود طراحی و اجرا کرد. آنها برای اولین بار دریافتند که تهیه مقدار کمی از مواد کمکی پخت گازی از الکترولیت گذرا میتواند پخت الکترولیت را تقویت کند. مواد کمکی پخت گازی نادر و مشاهده فنی آنها دشوار است. بنابراین، این فرضیه که تراکم الکترولیت در سلولهای سرامیکی پروتونی ناشی از عامل پخت تبخیری است، هرگز مطرح نشده است. تیم تحقیقاتی از علم محاسباتی برای تأیید عامل پخت گازی استفاده کرد و تأیید کرد که این واکنش خواص الکتریکی منحصر به فرد الکترولیت را به خطر نمیاندازد. بنابراین، میتوان فرآیند تولید هسته باتری سرامیکی پروتونی را طراحی کرد.
محققان گفتند: «با این مطالعه، ما یک قدم به توسعه فرآیند تولید اصلی باتریهای سرامیکی پروتونی نزدیکتر شدهایم.» ما قصد داریم در آینده فرآیند تولید باتریهای سرامیکی پروتونی با مساحت بزرگ و راندمان بالا را مطالعه کنیم.
زمان ارسال: ۸ مارس ۲۰۲۳