Yeşil hidrojen üretim teknolojisi, gri hidrojenden farklı olarak, üretim sırasında büyük miktarda karbondioksit üretmediği için, hidrojen ekonomisinin nihai olarak gerçekleştirilmesi için kesinlikle gereklidir. Sudan hidrojen elde etmek için yenilenebilir enerji kullanan katı oksit elektrolitik hücreler (SOEC), kirletici madde üretmedikleri için dikkat çekmektedir. Bu teknolojiler arasında, yüksek sıcaklık katı oksit elektrolitik hücreler yüksek verimlilik ve hızlı üretim hızı avantajlarına sahiptir.
Proton seramik pil, bir malzeme içinde hidrojen iyonlarını transfer etmek için proton seramik elektrolit kullanan yüksek sıcaklıklı bir SOEC teknolojisidir. Bu piller ayrıca, çalışma sıcaklıklarını 700 °C veya daha yüksekten 500 °C veya daha düşük seviyelere düşüren bir teknoloji kullanır; bu da sistem boyutunu ve fiyatını azaltır ve yaşlanmayı geciktirerek uzun vadeli güvenilirliği artırır. Bununla birlikte, pil üretim sürecinde nispeten düşük sıcaklıklarda proton seramik elektrolitlerin sinterlenmesinden sorumlu ana mekanizma net olarak tanımlanmadığı için, ticarileştirme aşamasına geçmek zordur.
Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Enerji Malzemeleri Araştırma Merkezi'ndeki araştırma ekibi, daha önce keşfedilmemiş yeni nesil yüksek verimli seramik piller için ticarileştirme olasılığını artıran bu elektrolit sinterleme mekanizmasını keşfettiklerini duyurdu.
Araştırma ekibi, elektrot sinterleme sırasında geçici fazın elektrolit yoğunlaşması üzerindeki etkisine dayalı çeşitli model deneyleri tasarladı ve gerçekleştirdi. İlk kez, geçici elektrolitten az miktarda gaz halindeki sinterleme yardımcı maddesinin sağlanmasının elektrolitin sinterlenmesini teşvik edebileceğini buldular. Gaz halindeki sinterleme yardımcı maddeleri nadirdir ve teknik olarak gözlemlenmesi zordur. Bu nedenle, proton seramik pillerdeki elektrolit yoğunlaşmasının buharlaşan sinterleme maddesinden kaynaklandığı hipotezi daha önce hiç öne sürülmemiştir. Araştırma ekibi, gaz halindeki sinterleme maddesini doğrulamak için hesaplamalı bilim kullandı ve reaksiyonun elektrolitin benzersiz elektriksel özelliklerini tehlikeye atmadığını doğruladı. Bu nedenle, proton seramik pilin temel üretim sürecinin tasarlanması mümkündür.
"Bu çalışmayla, proton seramik piller için temel üretim sürecini geliştirmeye bir adım daha yaklaştık," diye belirtti araştırmacılar. "Gelecekte geniş alanlı, yüksek verimli proton seramik pillerin üretim sürecini incelemeyi planlıyoruz."
Yayın tarihi: 08 Mart 2023