Technologia produkcji zielonego wodoru jest absolutnie niezbędna do ostatecznego urzeczywistnienia gospodarki wodorowej, ponieważ, w przeciwieństwie do wodoru szarego, zielony wodór nie wytwarza dużych ilości dwutlenku węgla podczas produkcji. Ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem (SOEC), które wykorzystują energię odnawialną do ekstrakcji wodoru z wody, cieszą się zainteresowaniem, ponieważ nie emitują zanieczyszczeń. Spośród tych technologii, wysokotemperaturowe ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem charakteryzują się wysoką wydajnością i szybkim tempem produkcji.
Akumulator protonowo-ceramiczny to wysokotemperaturowa technologia SOEC, która wykorzystuje ceramiczny elektrolit protonowy do przenoszenia jonów wodoru w materiale. Akumulatory te wykorzystują również technologię obniżającą temperaturę pracy z 700°C lub więcej do 500°C lub mniej, co pozwala na zmniejszenie rozmiaru i ceny systemu oraz poprawę długoterminowej niezawodności poprzez opóźnienie starzenia. Ponieważ jednak kluczowy mechanizm odpowiedzialny za spiekanie ceramicznych elektrolitów protonowych w stosunkowo niskich temperaturach podczas procesu produkcji akumulatora nie został jasno zdefiniowany, trudno jest przejść do etapu komercjalizacji.
Zespół badawczy z Centrum Badań Materiałów Energetycznych Koreańskiego Instytutu Nauki i Technologii ogłosił odkrycie mechanizmu spiekania elektrolitu, co otwiera możliwości jego komercjalizacji: jest to nowa generacja wysokowydajnych baterii ceramicznych, których wcześniej nie odkryto.
Zespół badawczy zaprojektował i przeprowadził szereg eksperymentów modelowych opartych na wpływie fazy przejściowej na zagęszczanie elektrolitu podczas spiekania elektrod. Po raz pierwszy odkryli, że dostarczenie niewielkiej ilości gazowego materiału pomocniczego do spiekania z elektrolitu przejściowego może wspomagać spiekanie elektrolitu. Gazowe materiały pomocnicze do spiekania są rzadkie i trudne do zaobserwowania technicznie. W związku z tym nigdy nie postawiono hipotezy, że zagęszczanie elektrolitu w ogniwach protonowo-ceramicznych jest spowodowane parowaniem środka spiekającego. Zespół badawczy wykorzystał informatykę do weryfikacji gazowego środka spiekającego i potwierdził, że reakcja nie wpływa negatywnie na unikalne właściwości elektryczne elektrolitu. Dzięki temu możliwe jest zaprojektowanie podstawowego procesu produkcji baterii protonowo-ceramicznych.
„Dzięki temu badaniu jesteśmy o krok bliżej opracowania podstawowego procesu produkcji baterii protonowo-ceramicznych” – powiedzieli naukowcy. W przyszłości planujemy zbadać proces produkcji wielkopowierzchniowych, wysokowydajnych baterii protonowo-ceramicznych”.
Czas publikacji: 08-03-2023