Vihreän vedyn tuotantoteknologia on ehdottoman välttämätön vetytalouden lopullisen toteutumisen kannalta, koska toisin kuin harmaa vety, vihreä vety ei tuota suuria määriä hiilidioksidia tuotannon aikana. Kiinteäoksidielektrolyysikennot (SOEC), jotka käyttävät uusiutuvaa energiaa vedyn erottamiseen vedestä, herättävät huomiota, koska ne eivät tuota epäpuhtauksia. Näistä teknologioista korkean lämpötilan kiinteäoksidielektrolyysikenoilla on etuna korkea hyötysuhde ja nopea tuotantonopeus.
Protonikeraaminen akku on korkean lämpötilan SOEC-teknologia, jossa käytetään protonikeraamista elektrolyyttiä vetyionien siirtämiseen materiaalin sisällä. Näissä akuissa käytetään myös teknologiaa, joka alentaa käyttölämpötilaa 700 °C:sta tai korkeammasta 500 °C:seen tai alempaan, mikä pienentää järjestelmän kokoa ja hintaa sekä parantaa pitkän aikavälin luotettavuutta hidastamalla ikääntymistä. Koska akun valmistusprosessin aikana suhteellisen matalissa lämpötiloissa tapahtuvasta proottisten keraamisten elektrolyyttien sintrautumisesta vastaavaa keskeistä mekanismia ei ole kuitenkaan selvästi määritelty, kaupallistamisvaiheeseen siirtyminen on vaikeaa.
Korean tiede- ja teknologiainstituutin energiamateriaalien tutkimuskeskuksen tutkimusryhmä ilmoitti löytäneensä tämän elektrolyyttisintrausmekanismin, mikä nostaa esiin kaupallistamisen mahdollisuuden: kyseessä on uuden sukupolven tehokkaat keraamiset akut, joita ei ole aiemmin löydetty.
Tutkimusryhmä suunnitteli ja toteutti erilaisia mallikokeita, jotka perustuivat transienttifaasin vaikutukseen elektrolyytin tiivistymiseen elektrodin sintrauksen aikana. He havaitsivat ensimmäistä kertaa, että pienen määrän kaasumaisen sintrauksen apuaineen lisääminen transienttielektrolyytistä voi edistää elektrolyytin sintrautumista. Kaasusintrauksen apuaineet ovat harvinaisia ja teknisesti vaikeasti havaittavissa. Siksi hypoteesia, jonka mukaan protonikeraamisten kennojen elektrolyytin tiivistyminen johtuisi höyrystyvästä sintrausaineesta, ei ole koskaan esitetty. Tutkimusryhmä käytti laskennallista tiedettä kaasumaisen sintrausaineen varmentamiseen ja vahvisti, että reaktio ei vaaranna elektrolyytin ainutlaatuisia sähköisiä ominaisuuksia. Siksi on mahdollista suunnitella protonikeraamisen akun ytimen valmistusprosessi.
"Tämän tutkimuksen myötä olemme askeleen lähempänä protonikeraamisten akkujen ydinvalmistusprosessin kehittämistä", tutkijat sanoivat. Aiomme tulevaisuudessa tutkia laaja-alaisten ja tehokkaiden protonikeraamisten akkujen valmistusprosessia."
Julkaisun aika: 08.03.2023