La tecnologia di produzione dell’idrogeno verde è assolutamente necessaria per la realizzazione finale di un’economia dell’idrogeno perché, a differenza dell’idrogeno grigio, l’idrogeno verde non produce grandi quantità di anidride carbonica durante la sua produzione. Le celle elettrolitiche a ossido solido (SOEC), che utilizzano energia rinnovabile per estrarre l’idrogeno dall’acqua, attirano l’attenzione perché non producono sostanze inquinanti. Tra queste tecnologie, le celle elettrolitiche a ossido solido ad alta temperatura presentano i vantaggi di un'elevata efficienza e di un'elevata velocità di produzione.
La batteria protonica ceramica è una tecnologia SOEC ad alta temperatura che utilizza un elettrolita ceramico protonico per trasferire gli ioni idrogeno all'interno di un materiale. Queste batterie utilizzano inoltre una tecnologia che riduce le temperature di esercizio da 700°C o superiori a 500°C o inferiori, riducendo così le dimensioni e il prezzo del sistema e migliorando l'affidabilità a lungo termine ritardando l'invecchiamento. Tuttavia, poiché il meccanismo chiave responsabile della sinterizzazione degli elettroliti ceramici protici a temperature relativamente basse durante il processo di produzione della batteria non è stato chiaramente definito, è difficile passare alla fase di commercializzazione.
Il gruppo di ricerca dell'Energy Materials Research Center del Korea Institute of Science and Technology ha annunciato di aver scoperto questo meccanismo di sinterizzazione dell'elettrolita, aprendone la possibilità di commercializzazione: si tratta di una nuova generazione di batterie ceramiche ad alta efficienza mai scoperte prima .
Il gruppo di ricerca ha progettato e realizzato vari esperimenti modello basati sull'effetto della fase transitoria sulla densificazione dell'elettrolita durante la sinterizzazione dell'elettrodo. Hanno scoperto per la prima volta che fornire una piccola quantità di materiale ausiliario gassoso per la sinterizzazione dall'elettrolita transitorio può favorire la sinterizzazione dell'elettrolita. Gli ausiliari della sinterizzazione del gas sono rari e difficili da osservare tecnicamente. Pertanto, l'ipotesi che la densificazione dell'elettrolita nelle celle ceramiche protoniche sia causata dall'agente di sinterizzazione vaporizzante non è mai stata proposta. Il gruppo di ricerca ha utilizzato la scienza computazionale per verificare l’agente di sinterizzazione gassoso e ha confermato che la reazione non compromette le proprietà elettriche uniche dell’elettrolita. Pertanto, è possibile progettare il processo di produzione principale della batteria ceramica protonica.
"Con questo studio, siamo un passo avanti verso lo sviluppo del processo di produzione di base per le batterie ceramiche protoniche", hanno affermato i ricercatori. In futuro prevediamo di studiare il processo di produzione di batterie protoniche ceramiche ad ampia area e ad alta efficienza."
Orario di pubblicazione: 08-marzo-2023