Công nghệ sản xuất hydro xanh là vô cùng cần thiết cho việc hiện thực hóa nền kinh tế hydro trong tương lai bởi vì, không giống như hydro xám, hydro xanh không tạo ra lượng lớn khí 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, 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 các ion hydro bên trong vật liệu. Loại pin này cũng sử dụng công nghệ giúp giảm nhiệt độ hoạt động từ 700°C trở lên xuống còn 500°C trở xuống, nhờ đó giảm kích thước và giá thành hệ thống, đồng thời cải thiện độ tin cậy lâu dài bằng cách làm chậm quá trình lão hóa. Tuy nhiên, do cơ chế chính chịu trách nhiệm thiêu kết chất điện phân gốm proton ở nhiệt độ tương đối thấp trong quá trình sản xuất pin vẫn chưa được xác định rõ ràng, nên việc tiến tới giai đoạn thương mại hóa gặp nhiều khó khăn.
Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Năng lượng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc đã thông báo rằng họ đã phát hiện ra cơ chế thiêu kết chất điện phân này, mở ra khả năng thương mại hóa: đó là thế hệ pin gốm hiệu suất cao mới chưa từng được phát hiện trước đây.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế và thực hiện nhiều thí nghiệm mô hình dựa trên ảnh hưởng của pha chuyển tiếp đến quá trình nén chặt 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 chuyển tiếp có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết chất điện phân. Các chất phụ trợ thiêu kết dạng khí rất hiếm và khó quan sát về mặt kỹ thuật. Do đó, giả thuyết cho rằng quá trình nén chặt chất điện phân trong pin gốm proton là do chất thiêu kết bay hơi gây ra chưa từng được đề xuất trước đây. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng khoa học tính toán để xác minh chất thiêu kết dạng khí và khẳng định rằng phản ứng này không làm ảnh hưởng đến các đặc tính điện độc đáo của chất điện phân. Vì vậy, có thể thiết kế quy trình sản xuất cốt lõi của pin gốm proton.
"Với nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến thêm một bước nữa trong việc phát triển quy trình sản xuất cốt lõi cho pin gốm proton", các nhà nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi dự định sẽ nghiên cứu quy trình sản xuất pin gốm proton diện tích lớn, hiệu suất cao trong tương lai."
Thời gian đăng bài: 08/03/2023