La tecnologia per la produzione di idrogeno verde è assolutamente necessaria per la futura realizzazione di un'economia basata sull'idrogeno, poiché, a differenza dell'idrogeno grigio, l'idrogeno verde non produce grandi quantità di anidride carbonica durante il suo processo produttivo. Le celle elettrolitiche a ossido solido (SOEC), che utilizzano energia rinnovabile per estrarre idrogeno dall'acqua, stanno suscitando interesse perché non producono sostanze inquinanti. Tra queste tecnologie, le celle elettrolitiche a ossido solido ad alta temperatura presentano i vantaggi di un'elevata efficienza e di una rapida velocità di produzione.
La batteria ceramica protonica è una tecnologia SOEC ad alta temperatura che utilizza un elettrolita ceramico protonico per trasferire ioni idrogeno all'interno di un materiale. Queste batterie utilizzano anche una tecnologia che riduce le temperature di esercizio da 700 °C o superiori a 500 °C o inferiori, riducendo così le dimensioni e il costo del sistema e migliorando l'affidabilità a lungo termine ritardando l'invecchiamento. Tuttavia, poiché il meccanismo chiave responsabile della sinterizzazione degli elettroliti ceramici protici a temperature relativamente basse durante il processo di produzione della batteria non è stato ancora chiaramente definito, risulta difficile passare alla fase di commercializzazione.
Il team di ricerca del Centro di ricerca sui materiali energetici presso l'Istituto coreano di scienza e tecnologia ha annunciato di aver scoperto questo meccanismo di sinterizzazione dell'elettrolita, aprendo la strada alla commercializzazione: si tratta di una nuova generazione di batterie ceramiche ad alta efficienza, finora inedite.
Il team di ricerca ha progettato e condotto diversi esperimenti modello basati sull'effetto della fase transitoria sulla densificazione dell'elettrolita durante la sinterizzazione degli elettrodi. Hanno scoperto per la prima volta che la fornitura di una piccola quantità di materiale ausiliario di sinterizzazione gassoso dall'elettrolita transitorio può promuovere la sinterizzazione dell'elettrolita. Gli ausiliari di sinterizzazione gassosi sono rari e difficili da osservare tecnicamente. Pertanto, l'ipotesi che la densificazione dell'elettrolita nelle celle ceramiche Proton sia causata dall'agente di sinterizzazione vaporizzato non era mai stata proposta prima. Il team di ricerca ha utilizzato la scienza computazionale per verificare l'agente di sinterizzazione gassoso e ha confermato che la reazione non compromette le proprietà elettriche uniche dell'elettrolita. Pertanto, è possibile progettare il processo di produzione di base delle batterie ceramiche Proton.
"Con questo studio, siamo un passo più vicini allo sviluppo del processo di produzione fondamentale per le batterie ceramiche a protoni", hanno affermato i ricercatori. "In futuro, prevediamo di studiare il processo di produzione di batterie ceramiche a protoni di grandi dimensioni e ad alta efficienza."
Data di pubblicazione: 08-03-2023