Technologia produkcji zielonego wodoru jest absolutnie niezbędna do ostatecznej realizacji gospodarki wodorowej, ponieważ w przeciwieństwie do szarego wodoru, 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, przyciągają uwagę, ponieważ nie wytwarzają zanieczyszczeń. Spośród tych technologii, wysokotemperaturowe ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem mają zalety wysokiej wydajności i szybkiej produkcji.
Akumulator ceramiczny protonowy to technologia SOEC w wysokiej temperaturze, która wykorzystuje ceramiczny elektrolit protonowy do przenoszenia jonów wodoru w materiale. Akumulatory te wykorzystują również technologię, która obniża temperaturę pracy z 700 °C lub wyższej do 500 °C lub niższej, zmniejszając tym samym rozmiar i cenę systemu oraz poprawiając długoterminową niezawodność poprzez opóźnienie starzenia. Jednak ponieważ 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 przy Koreańskim Instytucie Nauki i Technologii ogłosił, że udało mu się odkryć mechanizm spiekania elektrolitu, co otwiera możliwości jego komercjalizacji: jest to nowa generacja wysokowydajnych baterii ceramicznych, których wcześniej nie odkryto.
Zespół badawczy zaprojektował i przeprowadził różne eksperymenty modelowe oparte na wpływie fazy przejściowej na zagęszczanie elektrolitu podczas spiekania elektrod. Po raz pierwszy odkryli, że dostarczenie niewielkiej ilości gazowego materiału pomocniczego do spiekania z przejściowego elektrolitu może promować spiekanie elektrolitu. Gazowe materiały pomocnicze do spiekania są rzadkie i trudne do zaobserwowania technicznie. Dlatego hipoteza, że zagęszczanie elektrolitu w ogniwach ceramicznych protonowych jest spowodowane przez odparowujący środek spiekania, nigdy nie została zaproponowana. Zespół badawczy wykorzystał naukę obliczeniową do weryfikacji gazowego środka spiekania i potwierdził, że reakcja nie narusza unikalnych właściwości elektrycznych elektrolitu. Dlatego możliwe jest zaprojektowanie podstawowego procesu produkcyjnego baterii ceramicznej protonowej.
„Dzięki temu badaniu jesteśmy o krok bliżej opracowania podstawowego procesu produkcyjnego dla baterii protonowo-ceramicznych” – powiedzieli naukowcy. Planujemy zbadać proces produkcyjny wielkopowierzchniowych, wysokowydajnych baterii protonowo-ceramicznych w przyszłości”.
Czas publikacji: 08-03-2023