Groene waterstofproductietechnologie is absoluut noodzakelijk voor de uiteindelijke realisatie van een waterstofeconomie, omdat groene waterstof, in tegenstelling tot grijze waterstof, tijdens de productie geen grote hoeveelheden kooldioxide produceert. Vaste-oxide-elektrolytische cellen (SOEC), die hernieuwbare energie gebruiken om waterstof uit water te halen, trekken de aandacht omdat ze geen verontreinigende stoffen produceren. Van deze technologieën hebben vaste-oxide-elektrolytische cellen op hoge temperatuur de voordelen van een hoog rendement en een hoge productiesnelheid.
De proton-keramische batterij is een SOEC-technologie voor hoge temperaturen die gebruik maakt van een proton-keramische elektrolyt om waterstofionen in een materiaal over te dragen. Deze batterijen maken ook gebruik van een technologie die de bedrijfstemperaturen verlaagt van 700 ° C of hoger naar 500 ° C of lager, waardoor de systeemomvang en -prijs worden verminderd en de betrouwbaarheid op lange termijn wordt verbeterd door veroudering te vertragen. Omdat het belangrijkste mechanisme dat verantwoordelijk is voor het sinteren van protische keramische elektrolyten bij relatief lage temperaturen tijdens het productieproces van batterijen echter niet duidelijk is gedefinieerd, is het moeilijk om over te gaan naar de fase van commercialisering.
Het onderzoeksteam van het Energy Materials Research Center van het Korea Institute of Science and Technology heeft aangekondigd dat ze dit elektrolyt-sintermechanisme hebben ontdekt, wat de mogelijkheid van commercialisering vergroot: het is een nieuwe generatie hoogefficiënte keramische batterijen die nog niet eerder zijn ontdekt .
Het onderzoeksteam ontwierp en voerde verschillende modelexperimenten uit op basis van het effect van de transiënte fase op de verdichting van de elektrolyt tijdens het sinteren van de elektroden. Ze ontdekten voor het eerst dat het leveren van een kleine hoeveelheid gasvormig sinterhulpmateriaal uit de tijdelijke elektrolyt het sinteren van de elektrolyt kan bevorderen. Hulpmiddelen voor het sinteren van gas zijn zeldzaam en technisch moeilijk waar te nemen. Daarom is de hypothese dat de elektrolytverdichting in proton-keramische cellen wordt veroorzaakt door het verdampende sintermiddel nooit voorgesteld. Het onderzoeksteam gebruikte computationele wetenschap om het gasvormige sintermiddel te verifiëren en bevestigde dat de reactie de unieke elektrische eigenschappen van de elektrolyt niet in gevaar brengt. Daarom is het mogelijk om het kernproductieproces van een proton-keramische batterij te ontwerpen.
"Met deze studie zijn we een stap dichter bij de ontwikkeling van het kernproductieproces voor proton-keramische batterijen", aldus de onderzoekers. We zijn van plan om in de toekomst het productieproces van hoogefficiënte proton-keramische batterijen met een groot oppervlak te bestuderen."
Posttijd: 08 maart 2023