تعد تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين الأخضر ضرورية للغاية لتحقيق اقتصاد الهيدروجين في نهاية المطاف، لأنه، على عكس الهيدروجين الرمادي، لا ينتج الهيدروجين الأخضر كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاجه. إن خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب (SOEC)، التي تستخدم الطاقة المتجددة لاستخراج الهيدروجين من الماء، تجتذب الاهتمام لأنها لا تنتج ملوثات. من بين هذه التقنيات، تتمتع الخلايا التحليلية الأكسيدية الصلبة ذات درجة الحرارة العالية بمزايا الكفاءة العالية وسرعة الإنتاج السريعة.
بطارية سيراميك البروتون هي تقنية SOEC عالية الحرارة تستخدم إلكتروليت سيراميك البروتون لنقل أيونات الهيدروجين داخل المادة. وتستخدم هذه البطاريات أيضًا تقنية تعمل على تقليل درجات حرارة التشغيل من 700 درجة مئوية أو أعلى إلى 500 درجة مئوية أو أقل، وبالتالي تقليل حجم النظام وسعره، وتحسين الموثوقية على المدى الطويل عن طريق تأخير التقادم. ومع ذلك، نظرًا لأن الآلية الرئيسية المسؤولة عن تلبيد إلكتروليتات السيراميك البروتينية في درجات حرارة منخفضة نسبيًا أثناء عملية تصنيع البطارية لم يتم تحديدها بوضوح، فمن الصعب الانتقال إلى مرحلة التسويق.
أعلن فريق البحث في مركز أبحاث مواد الطاقة في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا أنهم اكتشفوا آلية تلبيد الإلكتروليت هذه، مما يزيد من إمكانية تسويقها تجاريا: إنها جيل جديد من بطاريات السيراميك عالية الكفاءة التي لم يتم اكتشافها من قبل .
قام فريق البحث بتصميم وتنفيذ تجارب نموذجية مختلفة بناءً على تأثير الطور العابر على تكثيف الإلكتروليت أثناء تلبيد القطب الكهربائي. ووجدوا لأول مرة أن توفير كمية صغيرة من المواد المساعدة الغازية للتلبيد من المنحل بالكهرباء العابر يمكن أن يعزز تلبيد المنحل بالكهرباء. تعتبر المواد المساعدة لتلبد الغاز نادرة ويصعب مراقبتها من الناحية الفنية. ولذلك، فإن الفرضية القائلة بأن تكثيف الإلكتروليت في خلايا سيراميك البروتون يحدث بسبب عامل التلبيد المتبخر لم يتم اقتراحه مطلقًا. استخدم فريق البحث العلوم الحسابية للتحقق من عامل التلبيد الغازي وأكد أن التفاعل لا يؤثر على الخصائص الكهربائية الفريدة للإلكتروليت. لذلك، من الممكن تصميم عملية التصنيع الأساسية لبطارية سيراميك البروتون.
وقال الباحثون: "مع هذه الدراسة، نحن نقترب خطوة واحدة من تطوير عملية التصنيع الأساسية لبطاريات سيراميك البروتون". ونحن نخطط لدراسة عملية تصنيع بطاريات سيراميك البروتون ذات المساحة الكبيرة وعالية الكفاءة في المستقبل."
وقت النشر: 08 مارس 2023