การค้นพบที่เร่งการนำเซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์แข็งไปใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว

เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวมีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนาเศรษฐกิจไฮโดรเจนในอนาคต เพราะแตกต่างจากไฮโดรเจนสีเทา ไฮโดรเจนสีเขียวไม่ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากระหว่างการผลิต เซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์แข็ง (SOEC) ซึ่งใช้พลังงานหมุนเวียนในการสกัดไฮโดรเจนจากน้ำ กำลังได้รับความสนใจเนื่องจากไม่ก่อให้เกิดมลพิษ ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ เซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์แข็งอุณหภูมิสูงมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูงและผลิตได้รวดเร็ว

แบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนเป็นเทคโนโลยี SOEC อุณหภูมิสูงที่ใช้อิเล็กโทรไลต์เซรามิกโปรตอนในการถ่ายโอนไอออนไฮโดรเจนภายในวัสดุ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังใช้เทคโนโลยีที่ลดอุณหภูมิการทำงานจาก 700 องศาเซลเซียสขึ้นไปเหลือ 500 องศาเซลเซียสหรือต่ำกว่า ทำให้ลดขนาดระบบและราคา และปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระยะยาวโดยการชะลอการเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลไกสำคัญที่รับผิดชอบในการเผาผนึกอิเล็กโทรไลต์เซรามิกโปรตอนที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำในระหว่างกระบวนการผลิตแบตเตอรี่นั้นยังไม่ได้รับการกำหนดอย่างชัดเจน จึงเป็นเรื่องยากที่จะก้าวไปสู่ขั้นตอนการผลิตเชิงพาณิชย์

ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยวัสดุพลังงาน สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี ประกาศว่าพวกเขาค้นพบกลไกการเผาผนึกอิเล็กโทรไลต์นี้ ซึ่งเปิดโอกาสในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์: นี่คือแบตเตอรี่เซรามิกประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ที่ไม่เคยมีการค้นพบมาก่อน

ทีมวิจัยได้ออกแบบและดำเนินการทดลองจำลองต่างๆ โดยอาศัยผลกระทบของเฟสชั่วคราวต่อการเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการเผาผนึกอิเล็กโทรด พวกเขาพบเป็นครั้งแรกว่า การให้สารช่วยเผาผนึกที่เป็นก๊าซในปริมาณเล็กน้อยจากอิเล็กโทรไลต์ชั่วคราวสามารถส่งเสริมการเผาผนึกของอิเล็กโทรไลต์ได้ สารช่วยเผาผนึกที่เป็นก๊าซนั้นหายากและยากต่อการสังเกตทางเทคนิค ดังนั้น สมมติฐานที่ว่าการเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ในเซลล์เซรามิกโปรตอนเกิดจากสารช่วยเผาผนึกที่ระเหยจึงไม่เคยมีการเสนอมาก่อน ทีมวิจัยใช้ศาสตร์การคำนวณเพื่อตรวจสอบสารช่วยเผาผนึกที่เป็นก๊าซและยืนยันว่าปฏิกิริยาดังกล่าวไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าเฉพาะของอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะออกแบบกระบวนการผลิตหลักของแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอน

"จากการศึกษาครั้งนี้ เราเข้าใกล้การพัฒนาขั้นตอนการผลิตหลักของแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนไปอีกขั้น" นักวิจัยกล่าว "ในอนาคตเราวางแผนที่จะศึกษาขั้นตอนการผลิตแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนขนาดใหญ่และประสิทธิภาพสูงต่อไป"