การค้นพบที่เร่งการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์ของแข็งเพื่อการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว

เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการบรรลุเศรษฐกิจไฮโดรเจนในที่สุด เนื่องจากไฮโดรเจนสีเขียวไม่ก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากในระหว่างการผลิต ซึ่งแตกต่างจากไฮโดรเจนสีเทา เซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์ของแข็ง (SOEC) ซึ่งใช้พลังงานหมุนเวียนในการสกัดไฮโดรเจนจากน้ำ กำลังได้รับความสนใจ เนื่องจากไม่ก่อให้เกิดมลพิษ ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ เซลล์อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์ของแข็งที่อุณหภูมิสูงมีข้อได้เปรียบในด้านประสิทธิภาพสูงและความเร็วในการผลิตที่รวดเร็ว

แบตเตอรี่โปรตอนเซรามิกเป็นเทคโนโลยี SOEC อุณหภูมิสูงที่ใช้โปรตอนเซรามิกอิเล็กโทรไลต์ในการถ่ายโอนไอออนไฮโดรเจนภายในวัสดุ แบตเตอรี่เหล่านี้ยังใช้เทคโนโลยีที่ลดอุณหภูมิในการทำงานจาก 700 °C หรือสูงกว่าเป็น 500 °C หรือต่ำกว่า ส่งผลให้ขนาดและราคาของระบบลดลง และปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระยะยาวด้วยการชะลอการเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลไกหลักที่รับผิดชอบในการเผาผนึกเซรามิกอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำระหว่างกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ยังไม่ชัดเจน จึงยากที่จะก้าวไปสู่ขั้นตอนการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์

ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยวัสดุพลังงานแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี ประกาศว่าพวกเขาได้ค้นพบกลไกการหลอมอิเล็กโทรไลต์นี้ ซึ่งเพิ่มความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เนื่องจากเป็นแบตเตอรี่เซรามิกประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ที่ไม่เคยค้นพบมาก่อน

ทีมวิจัยได้ออกแบบและดำเนินการทดลองแบบจำลองต่างๆ โดยอาศัยผลของเฟสชั่วคราวต่อการเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการเผาผนึกด้วยอิเล็กโทรด พวกเขาค้นพบเป็นครั้งแรกว่าการให้สารช่วยการเผาผนึกในรูปก๊าซจำนวนเล็กน้อยจากอิเล็กโทรไลต์ชั่วคราวสามารถส่งเสริมการเผาผนึกของอิเล็กโทรไลต์ได้ สารช่วยการเผาผนึกในรูปก๊าซนั้นหายากและสังเกตได้ยากในทางเทคนิค ดังนั้น จึงไม่เคยมีการเสนอสมมติฐานที่ว่าการเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ในเซลล์เซรามิกโปรตอนเกิดจากตัวแทนการเผาผนึกแบบระเหย ทีมวิจัยใช้ศาสตร์เชิงคำนวณเพื่อตรวจสอบตัวแทนการเผาผนึกในรูปก๊าซและยืนยันว่าปฏิกิริยาดังกล่าวไม่กระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าเฉพาะตัวของอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้น จึงสามารถออกแบบกระบวนการผลิตแกนกลางของแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนได้

“การศึกษาครั้งนี้ทำให้เราเข้าใกล้การพัฒนากระบวนการผลิตหลักสำหรับแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนมากขึ้นอีกขั้น” นักวิจัยกล่าว เราวางแผนที่จะศึกษาขั้นตอนการผลิตแบตเตอรี่เซรามิกโปรตอนประสิทธิภาพสูงสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ในอนาคต