Технология производства зеленого водорода абсолютно необходима для окончательной реализации водородной экономики, поскольку, в отличие от серого водорода, зеленый водород не производит больших объемов углекислого газа во время своего производства. Твердооксидные электролитические ячейки (SOEC), которые используют возобновляемую энергию для извлечения водорода из воды, привлекают внимание, поскольку они не производят загрязняющих веществ. Среди этих технологий высокотемпературные твердооксидные электролитические ячейки обладают преимуществами высокой эффективности и высокой скорости производства.
Протонная керамическая батарея — это высокотемпературная технология SOEC, которая использует протонный керамический электролит для переноса ионов водорода внутри материала. Эти батареи также используют технологию, которая снижает рабочие температуры с 700 °C или выше до 500 °C или ниже, тем самым уменьшая размер и цену системы, а также улучшая долгосрочную надежность за счет замедления старения. Однако, поскольку ключевой механизм, отвечающий за спекание протонных керамических электролитов при относительно низких температурах в процессе производства батареи, не был четко определен, трудно перейти к стадии коммерциализации.
Исследовательская группа Центра исследований энергетических материалов Корейского института науки и технологий объявила, что им удалось открыть механизм спекания электролита, что повышает вероятность его коммерциализации: это новое поколение высокоэффективных керамических батарей, которые ранее не были обнаружены.
Исследовательская группа разработала и провела различные модельные эксперименты, основанные на влиянии переходной фазы на уплотнение электролита во время спекания электрода. Они впервые обнаружили, что предоставление небольшого количества газообразного вспомогательного материала для спекания из переходного электролита может способствовать спеканию электролита. Газовые вспомогательные материалы для спекания редки и их трудно наблюдать технически. Поэтому гипотеза о том, что уплотнение электролита в протонных керамических ячейках вызвано испаряющимся спекающим агентом, никогда не предлагалась. Исследовательская группа использовала вычислительную науку для проверки газообразного спекающего агента и подтвердила, что реакция не ставит под угрозу уникальные электрические свойства электролита. Следовательно, можно спроектировать основной процесс производства протонной керамической батареи.
«Благодаря этому исследованию мы стали на один шаг ближе к разработке основного процесса производства протонных керамических батарей», — заявили исследователи. В будущем мы планируем изучить процесс производства высокоэффективных протонных керамических батарей большой площади».
Время публикации: 08-03-2023