תגלית שמאיצה את המסחור של תאי אלקטרוליטיים מבוססי תחמוצת מוצקה לייצור מימן ירוק

טכנולוגיית ייצור מימן ירוק הכרחית לחלוטין למימוש בסופו של דבר של כלכלת מימן, משום שבניגוד למימן אפור, מימן ירוק אינו מייצר כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני במהלך ייצורו. תאי אלקטרוליטיים של תחמוצת מוצקה (SOEC), המשתמשים באנרגיה מתחדשת כדי להפיק מימן ממים, מושכים תשומת לב משום שאינם מייצרים מזהמים. מבין טכנולוגיות אלו, לתאי אלקטרוליטיים של תחמוצת מוצקה בטמפרטורה גבוהה יש יתרונות של יעילות גבוהה ומהירות ייצור מהירה.

סוללת פרוטונים קרמית היא טכנולוגיית SOEC בטמפרטורה גבוהה המשתמשת באלקטרוליט פרוטונים קרמי להעברת יוני מימן בתוך חומר. סוללות אלו משתמשות גם בטכנולוגיה המפחיתה את טמפרטורות ההפעלה מ-700 מעלות צלזיוס ומעלה ל-500 מעלות צלזיוס ומעלה, ובכך מפחיתה את גודל המערכת ואת מחירה, ומשפרת את האמינות לטווח ארוך על ידי עיכוב ההזדקנות. עם זאת, מכיוון שהמנגנון המרכזי האחראי לסינטור אלקטרוליטים קרמיים פרוטיים בטמפרטורות נמוכות יחסית במהלך תהליך ייצור הסוללה לא הוגדר בבירור, קשה לעבור לשלב המסחור.

צוות המחקר במרכז לחקר חומרי אנרגיה במכון הקוריאני למדע וטכנולוגיה הודיע ​​כי גילו את מנגנון הסינטרציה האלקטרוליטית הזה, מה שמעלה את האפשרות למסחור: זהו דור חדש של סוללות קרמיות יעילות במיוחד שלא התגלו קודם לכן.

צוות המחקר תכנן וביצע ניסויי מודל שונים המבוססים על השפעת הפאזה החולפת על צפיפות האלקטרוליטים במהלך סינטור אלקטרודות. הם גילו לראשונה כי אספקת כמות קטנה של חומר עזר גזי לסינטור מהאלקטרוליט החולף יכולה לקדם את סינטור האלקטרוליט. חומרי עזר לסינטור גז הם נדירים וקשים לצפייה טכנית. לכן, ההשערה שצפיפות האלקטרוליטים בתאי קרמיקה של פרוטונים נגרמת על ידי חומר הסינטור המתאדה מעולם לא הוצעה. צוות המחקר השתמש במדע חישובי כדי לאמת את חומר הסינטור הגזי ואישר שהתגובה אינה פוגעת בתכונות החשמליות הייחודיות של האלקטרוליט. לכן, ניתן לתכנן את תהליך ייצור הליבה של סוללת קרמיקה של פרוטונים.

"עם מחקר זה, אנו צעד אחד קרוב יותר לפיתוח תהליך הייצור המרכזי של סוללות קרמיות של פרוטונים", אמרו החוקרים. אנו מתכננים לחקור את תהליך הייצור של סוללות קרמיות של פרוטונים בעלות שטח גדול ויעילות גבוהה בעתיד."