Technológia výroby zeleného vodíka je absolútne nevyhnutná pre prípadnú realizáciu vodíkovej ekonomiky, pretože na rozdiel od sivého vodíka zelený vodík počas svojej výroby neprodukuje veľké množstvo oxidu uhličitého. Elektrolytické články na báze tuhého oxidu (SOEC), ktoré využívajú obnoviteľnú energiu na extrakciu vodíka z vody, priťahujú pozornosť, pretože neprodukujú znečisťujúce látky. Spomedzi týchto technológií majú vysokoteplotné elektrolytické články na báze tuhého oxidu výhody vysokej účinnosti a rýchlej výrobnej rýchlosti.
Protónová keramická batéria je vysokoteplotná SOEC technológia, ktorá využíva protónový keramický elektrolyt na prenos vodíkových iónov v materiáli. Tieto batérie tiež využívajú technológiu, ktorá znižuje prevádzkové teploty zo 700 °C alebo viac na 500 °C alebo menej, čím sa znižuje veľkosť a cena systému a zlepšuje sa dlhodobá spoľahlivosť oddialením starnutia. Keďže však kľúčový mechanizmus zodpovedný za spekanie protických keramických elektrolytov pri relatívne nízkych teplotách počas výrobného procesu batérie nebol jasne definovaný, je ťažké prejsť do fázy komercializácie.
Výskumný tím vo Výskumnom centre energetických materiálov v Kórejskom inštitúte vedy a techniky oznámil, že objavil tento mechanizmus spekania elektrolytov, čo zvyšuje možnosť jeho komercializácie: ide o novú generáciu vysokoúčinných keramických batérií, ktoré doteraz neboli objavené.
Výskumný tím navrhol a vykonal rôzne modelové experimenty založené na vplyve prechodnej fázy na zhustenie elektrolytu počas spekania elektród. Po prvýkrát zistili, že pridanie malého množstva plynného spekacieho pomocného materiálu z prechodného elektrolytu môže podporiť spekanie elektrolytu. Plynové spekacie pomocné látky sú zriedkavé a technicky ťažko pozorovateľné. Preto nebola nikdy predložená hypotéza, že zhustenie elektrolytu v protónových keramických článkoch je spôsobené odparujúcim sa spekacím činidlom. Výskumný tím použil výpočtovú vedu na overenie plynného spekacieho činidla a potvrdil, že reakcia neohrozuje jedinečné elektrické vlastnosti elektrolytu. Preto je možné navrhnúť proces výroby jadra protónovej keramickej batérie.
„Vďaka tejto štúdii sme o krok bližšie k vývoju základného výrobného procesu pre protónové keramické batérie,“ uviedli výskumníci. V budúcnosti plánujeme študovať výrobný proces veľkoplošných, vysokoúčinných protónových keramických batérií.“
Čas uverejnenia: 8. marca 2023