La technologie de production d'hydrogène vert est absolument nécessaire à la réalisation future d'une économie de l'hydrogène car, contrairement à l'hydrogène gris, l'hydrogène vert ne produit pas de grandes quantités de dioxyde de carbone lors de sa production. Les cellules électrolytiques à oxyde solide (SOEC), qui utilisent des énergies renouvelables pour extraire l'hydrogène de l'eau, suscitent l'intérêt car elles ne produisent pas de polluants. Parmi ces technologies, les cellules électrolytiques à oxyde solide à haute température présentent les avantages d'un rendement élevé et d'une vitesse de production élevée.
La batterie céramique protonique est une technologie SOEC haute température qui utilise un électrolyte céramique protonique pour transférer les ions hydrogène au sein d'un matériau. Ces batteries utilisent également une technologie permettant de réduire les températures de fonctionnement de 700 °C ou plus à 500 °C ou moins, réduisant ainsi la taille et le prix du système, et améliorant la fiabilité à long terme en retardant le vieillissement. Cependant, le mécanisme clé responsable du frittage des électrolytes céramiques protoniques à des températures relativement basses lors du processus de fabrication de la batterie n'étant pas clairement défini, il est difficile de passer à la phase de commercialisation.
L'équipe de recherche du Centre de recherche sur les matériaux énergétiques de l'Institut coréen des sciences et technologies a annoncé avoir découvert ce mécanisme de frittage d'électrolyte, soulevant la possibilité d'une commercialisation : il s'agit d'une nouvelle génération de batteries céramiques à haute efficacité qui n'avaient jamais été découvertes auparavant.
L'équipe de recherche a conçu et réalisé diverses expériences modèles basées sur l'effet de la phase transitoire sur la densification de l'électrolyte lors du frittage des électrodes. Elle a découvert pour la première fois que l'apport d'une petite quantité d'auxiliaire de frittage gazeux issu de l'électrolyte transitoire pouvait favoriser le frittage de l'électrolyte. Les auxiliaires de frittage gazeux sont rares et difficiles à observer techniquement. Par conséquent, l'hypothèse selon laquelle la densification de l'électrolyte dans les cellules céramiques protoniques serait causée par la vaporisation de l'agent de frittage n'a jamais été émise. L'équipe de recherche a utilisé l'informatique pour vérifier l'agent de frittage gazeux et a confirmé que la réaction ne compromettait pas les propriétés électriques uniques de l'électrolyte. Il est donc possible de concevoir le processus de fabrication de base des batteries céramiques protoniques.
« Grâce à cette étude, nous nous rapprochons du développement du procédé de fabrication de base des batteries céramiques à protons », ont déclaré les chercheurs. « Nous prévoyons d'étudier ultérieurement le procédé de fabrication de batteries céramiques à protons de grande surface et à haut rendement. »
Date de publication : 08/03/2023