A tecnologia de produção de hidrogênio verde é absolutamente necessária para a eventual concretização de uma economia do hidrogênio, pois, ao contrário do hidrogênio convencional, o hidrogênio verde não produz grandes quantidades de dióxido de carbono durante sua produção. As células eletrolíticas de óxido sólido (SOEC), que utilizam energia renovável para extrair hidrogênio da água, estão atraindo atenção por não produzirem poluentes. Dentre essas tecnologias, as células eletrolíticas de óxido sólido de alta temperatura apresentam as vantagens de alta eficiência e rápida velocidade de produção.
A bateria cerâmica de prótons é uma tecnologia SOEC de alta temperatura que utiliza um eletrólito cerâmico de prótons para transferir íons de hidrogênio dentro de um material. Essas baterias também utilizam uma tecnologia que reduz as temperaturas de operação de 700 °C ou mais para 500 °C ou menos, reduzindo assim o tamanho e o custo do sistema, além de melhorar a confiabilidade a longo prazo, retardando o envelhecimento. No entanto, como o principal mecanismo responsável pela sinterização de eletrólitos cerâmicos próticos em temperaturas relativamente baixas durante o processo de fabricação da bateria ainda não foi claramente definido, é difícil avançar para a fase de comercialização.
A equipe de pesquisa do Centro de Pesquisa de Materiais Energéticos do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia anunciou a descoberta desse mecanismo de sinterização de eletrólitos, o que abre a possibilidade de comercialização: trata-se de uma nova geração de baterias cerâmicas de alta eficiência, até então inéditas.
A equipe de pesquisa projetou e realizou diversos experimentos com modelos baseados no efeito da fase transitória na densificação do eletrólito durante a sinterização do eletrodo. Eles descobriram, pela primeira vez, que o fornecimento de uma pequena quantidade de material auxiliar de sinterização gasoso proveniente do eletrólito transitório pode promover a sinterização do eletrólito. Auxiliares de sinterização gasosos são raros e difíceis de observar tecnicamente. Portanto, a hipótese de que a densificação do eletrólito em células cerâmicas de prótons seja causada pela vaporização do agente de sinterização nunca havia sido proposta. A equipe de pesquisa utilizou ciência computacional para verificar o agente de sinterização gasoso e confirmou que a reação não compromete as propriedades elétricas únicas do eletrólito. Portanto, é possível projetar o processo de fabricação principal da bateria cerâmica de prótons.
"Com este estudo, estamos um passo mais perto de desenvolver o processo de fabricação essencial para baterias de cerâmica de prótons", disseram os pesquisadores. "Planejamos estudar o processo de fabricação de baterias de cerâmica de prótons de grande área e alta eficiência no futuro."
Data da publicação: 08/03/2023