Технологія виробництва зеленого водню є абсолютно необхідною для остаточної реалізації водневої економіки, оскільки, на відміну від сірого водню, зелений водень не виробляє великої кількості вуглекислого газу під час свого виробництва. Твердооксидні електролітичні елементи (SOEC), які використовують відновлювану енергію для вилучення водню з води, привертають увагу, оскільки вони не виробляють забруднюючих речовин. Серед цих технологій високотемпературні твердооксидні електролітичні елементи мають переваги високої ефективності та швидкої виробничої швидкості.
Протонний керамічний акумулятор — це високотемпературна технологія SOEC, яка використовує протонний керамічний електроліт для перенесення іонів водню всередині матеріалу. Ці акумулятори також використовують технологію, яка знижує робочі температури з 700 °C або вище до 500 °C або нижче, тим самим зменшуючи розмір і ціну системи, а також підвищуючи довгострокову надійність, уповільнюючи старіння. Однак, оскільки ключовий механізм, відповідальний за спікання протонних керамічних електролітів за відносно низьких температур під час процесу виробництва акумулятора, не був чітко визначений, важко перейти до стадії комерціалізації.
Дослідницька група Центру досліджень енергетичних матеріалів Корейського інституту науки і технологій оголосила про відкриття цього механізму спікання електролітів, що підвищує можливість комерціалізації: це нове покоління високоефективних керамічних батарей, які раніше не були відкриті.
Дослідницька група розробила та провела різні модельні експерименти, засновані на впливі перехідної фази на ущільнення електроліту під час спікання електродів. Вони вперше виявили, що додавання невеликої кількості газоподібного допоміжного матеріалу для спікання з перехідного електроліту може сприяти спіканню електроліту. Газові допоміжні матеріали для спікання є рідкісними та їх важко технічно спостерігати. Тому гіпотеза про те, що ущільнення електроліту в протонних керамічних елементах викликане випаровуванням спікаючого агента, ніколи не висувалася. Дослідницька група використала обчислювальну науку для перевірки газоподібного спікаючого агента та підтвердила, що реакція не порушує унікальні електричні властивості електроліту. Таким чином, стало можливим спроектувати процес виробництва ядра протонної керамічної батареї.
«Завдяки цьому дослідженню ми на крок ближче до розробки основного процесу виробництва протонних керамічних батарей», – сказали дослідники. Ми плануємо вивчити процес виробництва високоефективних протонних керамічних батарей великої площі в майбутньому.
Час публікації: 08 березня 2023 р.