Технология производства зеленого водорода абсолютно необходима для возможной реализации водородной экономики, поскольку, в отличие от серого водорода, зеленый водород не производит большого количества углекислого газа во время своего производства. Твердооксидные электролитические элементы (SOEC), использующие возобновляемую энергию для извлечения водорода из воды, привлекают внимание, поскольку не производят загрязняющих веществ. Среди этих технологий высокотемпературные твердооксидные электролизеры обладают преимуществами высокой эффективности и высокой скорости производства.
Протонная керамическая батарея представляет собой высокотемпературную технологию SOEC, в которой для переноса ионов водорода внутри материала используется протонный керамический электролит. В этих батареях также используется технология, которая снижает рабочую температуру с 700 °C или выше до 500 °C или ниже, тем самым уменьшая размер и цену системы, а также повышая долгосрочную надежность за счет задержки старения. Однако, поскольку ключевой механизм, ответственный за спекание протонных керамических электролитов при относительно низких температурах в процессе производства аккумуляторов, четко не определен, трудно перейти к стадии коммерциализации.
Исследовательская группа Центра исследования энергетических материалов Корейского института науки и технологий объявила, что они открыли этот механизм спекания электролита, что повышает вероятность коммерциализации: это новое поколение высокоэффективных керамических батарей, которые ранее не были обнаружены. .
Исследовательская группа разработала и провела различные модельные эксперименты, основанные на влиянии переходной фазы на уплотнение электролита во время спекания электродов. Они впервые обнаружили, что добавление небольшого количества газообразного вспомогательного материала для спекания из переходного электролита может способствовать спеканию электролита. Вспомогательные средства для газового спекания встречаются редко, и их сложно наблюдать технически. Поэтому гипотеза о том, что уплотнение электролита в протонных керамических ячейках вызвано испарением спекающего агента, никогда не выдвигалась. Исследовательская группа использовала вычислительную технику для проверки газообразного спекающего агента и подтвердила, что реакция не ставит под угрозу уникальные электрические свойства электролита. Таким образом, можно спроектировать процесс производства ядра протонной керамической батареи.
«Благодаря этому исследованию мы стали на один шаг ближе к разработке процесса производства сердцевины протонных керамических батарей», — заявили исследователи. В будущем мы планируем изучить процесс производства высокоэффективных протонных керамических батарей большой площади».
Время публикации: 08 марта 2023 г.