Technologia produkcji zielonego wodoru jest absolutnie niezbędna do ostatecznej realizacji gospodarki wodorowej, ponieważ w przeciwieństwie do szarego wodoru, zielony wodór nie wytwarza dużych ilości dwutlenku węgla podczas swojej produkcji. Ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem (SOEC), które wykorzystują energię odnawialną do ekstrakcji wodoru z wody, przyciągają uwagę, ponieważ nie wytwarzają substancji zanieczyszczających. Wśród tych technologii wysokotemperaturowe ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem mają zalety wysokiej wydajności i dużej szybkości produkcji.
Ceramiczna bateria protonowa to wysokotemperaturowa technologia SOEC, która wykorzystuje protonowo-ceramiczny elektrolit do przenoszenia jonów wodorowych w materiale. W akumulatorach tych zastosowano również technologię obniżającą temperaturę roboczą z 700°C lub wyższej do 500°C lub niższej, zmniejszając w ten sposób rozmiar i cenę systemu oraz poprawiając długoterminową niezawodność poprzez opóźnienie starzenia. Ponieważ jednak kluczowy mechanizm odpowiedzialny za spiekanie protonowych elektrolitów ceramicznych w stosunkowo niskich temperaturach podczas procesu produkcji akumulatorów nie został jasno zdefiniowany, trudno jest przejść do etapu komercjalizacji.
Zespół badawczy w Centrum Badań nad Materiałami Energetycznymi w Koreańskim Instytucie Nauki i Technologii ogłosił, że odkrył mechanizm spiekania elektrolitu, zwiększający możliwości komercjalizacji: jest to nowa generacja wysokowydajnych baterii ceramicznych, których nie odkryto wcześniej .
Zespół badawczy zaprojektował i przeprowadził różne eksperymenty modelowe oparte na wpływie fazy przejściowej na zagęszczanie elektrolitu podczas spiekania elektrod. Po raz pierwszy odkryli, że dostarczenie niewielkiej ilości gazowego materiału pomocniczego do spiekania z elektrolitu przejściowego może sprzyjać spiekaniu elektrolitu. Środki pomocnicze do spiekania gazowego są rzadkie i trudne do obserwacji technicznej. Dlatego nigdy nie zaproponowano hipotezy, że zagęszczenie elektrolitu w protonowych ogniwach ceramicznych jest spowodowane przez odparowujący środek spiekający. Zespół badawczy wykorzystał metody obliczeniowe do sprawdzenia gazowego środka spiekającego i potwierdził, że reakcja nie narusza unikalnych właściwości elektrycznych elektrolitu. Dlatego możliwe jest zaprojektowanie podstawowego procesu produkcyjnego ceramicznej baterii protonowej.
„Dzięki temu badaniu jesteśmy o krok bliżej opracowania podstawowego procesu produkcyjnego ceramicznych baterii protonowych” – stwierdzili naukowcy. W przyszłości planujemy zbadać proces produkcji wielkopowierzchniowych, wysokowydajnych baterii protonowo-ceramicznych.”
Czas publikacji: 8 marca 2023 r