Die Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff ist für die letztendliche Verwirklichung einer Wasserstoffwirtschaft unbedingt erforderlich, da grüner Wasserstoff im Gegensatz zu grauem Wasserstoff bei seiner Herstellung keine großen Mengen Kohlendioxid erzeugt. Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC), die erneuerbare Energie nutzen, um Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, erregen Aufmerksamkeit, weil sie keine Schadstoffe produzieren. Unter diesen Technologien zeichnen sich Hochtemperatur-Festoxid-Elektrolysezellen durch einen hohen Wirkungsgrad und eine schnelle Produktionsgeschwindigkeit aus.
Die Protonenkeramikbatterie ist eine Hochtemperatur-SOEC-Technologie, die einen Protonenkeramikelektrolyten verwendet, um Wasserstoffionen innerhalb eines Materials zu übertragen. Diese Batterien verwenden außerdem eine Technologie, die die Betriebstemperaturen von 700 °C oder höher auf 500 °C oder niedriger senkt, wodurch die Systemgröße und der Preis reduziert werden und die langfristige Zuverlässigkeit durch die Verzögerung der Alterung verbessert wird. Da jedoch der Schlüsselmechanismus, der für das Sintern protischer Keramikelektrolyte bei relativ niedrigen Temperaturen während des Batterieherstellungsprozesses verantwortlich ist, nicht klar definiert wurde, ist es schwierig, in die Kommerzialisierungsphase überzugehen.
Das Forschungsteam des Energy Materials Research Center am Korea Institute of Science and Technology gab bekannt, dass es diesen Elektrolyt-Sintermechanismus entdeckt hat, was die Möglichkeit einer Kommerzialisierung erhöht: Es handelt sich um eine neue Generation hocheffizienter Keramikbatterien, die bisher noch nicht entdeckt wurden .
Das Forschungsteam entwarf und führte verschiedene Modellexperimente durch, die auf der Auswirkung der Übergangsphase auf die Elektrolytverdichtung während des Elektrodensinterns basieren. Sie fanden erstmals heraus, dass die Bereitstellung einer kleinen Menge gasförmigem Sinterhilfsstoff aus dem transienten Elektrolyten das Sintern des Elektrolyten fördern kann. Gassinterhilfsmittel sind selten und technisch schwer zu beobachten. Daher wurde die Hypothese, dass die Elektrolytverdichtung in Protonenkeramikzellen durch das verdampfende Sintermittel verursacht wird, nie aufgestellt. Das Forschungsteam nutzte Computerwissenschaften, um das gasförmige Sintermittel zu verifizieren und bestätigte, dass die Reaktion die einzigartigen elektrischen Eigenschaften des Elektrolyten nicht beeinträchtigt. Daher ist es möglich, den Kernherstellungsprozess von Protonenkeramikbatterien zu entwerfen.
„Mit dieser Studie sind wir der Entwicklung des Kernherstellungsprozesses für Protonenkeramikbatterien einen Schritt näher gekommen“, sagten die Forscher. Wir planen, in Zukunft den Herstellungsprozess großflächiger, hocheffizienter Protonenkeramikbatterien zu untersuchen.“
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.03.2023