Grønn hydrogenproduksjonsteknologi er helt nødvendig for den endelige realiseringen av en hydrogenøkonomi fordi, i motsetning til grå hydrogen, produserer ikke grønn hydrogen store mengder karbondioksid under produksjonen. Fastoksidelektrolyseceller (SOEC), som bruker fornybar energi til å utvinne hydrogen fra vann, tiltrekker seg oppmerksomhet fordi de ikke produserer forurensende stoffer. Blant disse teknologiene har høytemperatur fastoksidelektrolyseceller fordelene med høy effektivitet og rask produksjonshastighet.
Protonkeramiske batterier er en høytemperatur SOEC-teknologi som bruker en protonkeramisk elektrolytt til å overføre hydrogenioner i et materiale. Disse batteriene bruker også en teknologi som reduserer driftstemperaturer fra 700 °C eller høyere til 500 °C eller lavere, og dermed reduserer systemstørrelse og pris, og forbedrer langsiktig pålitelighet ved å forsinke aldring. Men siden nøkkelmekanismen som er ansvarlig for sintring av protiske keramiske elektrolytter ved relativt lave temperaturer under batteriproduksjonsprosessen ikke er klart definert, er det vanskelig å gå videre til kommersialiseringsstadiet.
Forskningsteamet ved Energy Materials Research Center ved Korea Institute of Science and Technology kunngjorde at de har oppdaget denne elektrolyttsintringsmekanismen, noe som øker muligheten for kommersialisering: det er en ny generasjon høyeffektive keramiske batterier som ikke har blitt oppdaget før.
Forskningsteamet designet og utførte ulike modelleksperimenter basert på effekten av transient fase på elektrolyttfortettelse under elektrodesintring. De fant for første gang at det å tilføre en liten mengde gassformig sintringshjelpemiddel fra den transiente elektrolytten kan fremme sintringen av elektrolytten. Gasssintringshjelpemidler er sjeldne og vanskelige å observere teknisk. Derfor har hypotesen om at elektrolyttfortetningen i protonkeramiske celler er forårsaket av det fordampende sintringsmidlet aldri blitt foreslått. Forskningsteamet brukte beregningsvitenskap for å verifisere det gassformige sintringsmidlet og bekreftet at reaksjonen ikke kompromitterer elektrolyttens unike elektriske egenskaper. Derfor er det mulig å designe kjerneproduksjonsprosessen for protonkeramiske batterier.
«Med denne studien er vi ett skritt nærmere å utvikle kjerneproduksjonsprosessen for protonkeramiske batterier», sa forskerne. Vi planlegger å studere produksjonsprosessen for store, høyeffektive protonkeramiske batterier i fremtiden.»
Publisert: 08.03.2023