Một khám phá thúc đẩy quá trình thương mại hóa các pin điện phân oxit rắn để sản xuất hydro xanh

Công nghệ sản xuất hydro xanh là hoàn toàn cần thiết để hiện thực hóa nền kinh tế hydro vì không giống như hydro xám, hydro xanh không tạo ra lượng lớn carbon dioxide trong quá trình sản xuất. Các tế bào điện phân oxit rắn (SOEC), sử dụng năng lượng tái tạo để chiết xuất hydro từ nước, đang thu hút sự chú ý vì chúng không tạo ra chất gây ô nhiễm. Trong số các công nghệ này, các tế bào điện phân oxit rắn nhiệt độ cao có ưu điểm là hiệu suất cao và tốc độ sản xuất nhanh.

Pin gốm proton là công nghệ SOEC nhiệt độ cao sử dụng chất điện phân gốm proton để truyền ion hydro bên trong vật liệu. Những loại pin này cũng sử dụng công nghệ làm giảm nhiệt độ hoạt động từ 700 ° C trở lên xuống 500 ° C trở xuống, do đó làm giảm kích thước và giá thành của hệ thống, đồng thời cải thiện độ tin cậy lâu dài bằng cách trì hoãn quá trình lão hóa. Tuy nhiên, vì cơ chế chính chịu trách nhiệm thiêu kết chất điện phân gốm protic ở nhiệt độ tương đối thấp trong quá trình sản xuất pin vẫn chưa được xác định rõ ràng nên rất khó để chuyển sang giai đoạn thương mại hóa.

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Năng lượng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc thông báo rằng họ đã phát hiện ra cơ chế thiêu kết chất điện phân này, mở ra khả năng thương mại hóa: đây là thế hệ pin gốm hiệu suất cao mới chưa từng được phát hiện trước đây.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế và tiến hành nhiều thí nghiệm mô hình khác nhau dựa trên tác động của pha tạm thời lên quá trình cô đặc chất điện phân trong quá trình thiêu kết điện cực. Lần đầu tiên họ phát hiện ra rằng việc cung cấp một lượng nhỏ vật liệu phụ trợ thiêu kết dạng khí từ chất điện phân tạm thời có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết chất điện phân. Các chất phụ trợ thiêu kết khí rất hiếm và khó quan sát về mặt kỹ thuật. Do đó, giả thuyết cho rằng quá trình cô đặc chất điện phân trong các cell gốm proton là do tác nhân thiêu kết bay hơi gây ra chưa bao giờ được đưa ra. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng khoa học tính toán để xác minh tác nhân thiêu kết dạng khí và xác nhận rằng phản ứng không làm ảnh hưởng đến các đặc tính điện độc đáo của chất điện phân. Do đó, có thể thiết kế quy trình sản xuất cốt lõi của pin gốm proton.

"Với nghiên cứu này, chúng tôi tiến gần hơn một bước đến việc phát triển quy trình sản xuất cốt lõi cho pin gốm proton", các nhà nghiên cứu cho biết. Chúng tôi có kế hoạch nghiên cứu quy trình sản xuất pin gốm proton diện tích lớn, hiệu suất cao trong tương lai".