Tehnologija proizvodnje zelenega vodika je nujno potrebna za končno uresničitev vodikovega gospodarstva, saj zeleni vodik za razliko od sivega vodika med proizvodnjo ne proizvaja velikih količin ogljikovega dioksida. Elektrolitske celice s trdnim oksidom (SOEC), ki za pridobivanje vodika iz vode uporabljajo obnovljivo energijo, pritegnejo pozornost, ker ne proizvajajo onesnaževal. Med temi tehnologijami imajo visokotemperaturne elektrolitske celice s trdnim oksidom prednosti visoke učinkovitosti in hitre proizvodne hitrosti.
Keramična protonska baterija je visokotemperaturna SOEC tehnologija, ki uporablja keramični protonski elektrolit za prenos vodikovih ionov znotraj materiala. Te baterije uporabljajo tudi tehnologijo, ki znižuje delovne temperature s 700 °C ali več na 500 °C ali manj, s čimer se zmanjša velikost in cena sistema ter izboljša dolgoročna zanesljivost z odložitvijo staranja. Ker pa ključni mehanizem, odgovoren za sintranje protičnih keramičnih elektrolitov pri relativno nizkih temperaturah med proizvodnim procesom baterije, še ni jasno opredeljen, je težko preiti na fazo komercializacije.
Raziskovalna ekipa v Raziskovalnem centru za energetske materiale na Korejskem inštitutu za znanost in tehnologijo je objavila, da so odkrili ta mehanizem sintranja elektrolitov, kar povečuje možnost komercializacije: gre za novo generacijo visoko učinkovitih keramičnih baterij, ki jih še nihče ni odkril.
Raziskovalna skupina je zasnovala in izvedla različne modelne poskuse, ki temeljijo na vplivu prehodne faze na zgoščevanje elektrolita med sintranjem elektrod. Prvič so ugotovili, da lahko dodajanje majhne količine plinastega pomožnega materiala za sintranje iz prehodnega elektrolita spodbudi sintranje elektrolita. Plinski pomožni materiali za sintranje so redki in jih je tehnično težko opazovati. Zato hipoteza, da zgoščevanje elektrolita v protonskih keramičnih celicah povzroča uparjanje sintralnega sredstva, še ni bila nikoli predlagana. Raziskovalna skupina je s pomočjo računalniške znanosti preverila plinasto sintralno sredstvo in potrdila, da reakcija ne ogroža edinstvenih električnih lastnosti elektrolita. Zato je mogoče zasnovati postopek izdelave jedra protonske keramične baterije.
»S to študijo smo korak bližje razvoju osnovnega proizvodnega procesa za protonske keramične baterije,« so povedali raziskovalci. V prihodnosti nameravamo preučiti proizvodni proces visoko učinkovitih protonskih keramičnih baterij z veliko površino.«
Čas objave: 8. marec 2023