Một phát hiện giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hóa pin điện phân oxit rắn để sản xuất hydro xanh

Công nghệ sản xuất hydro xanh là hoàn toàn cần thiết để hiện thực hóa nền kinh tế hydro bởi vì, không giống như hydro xám, hydro xanh không tạo ra lượng lớn carbon dioxide trong quá trình sản xuất. Pin điện phân oxit rắn (SOEC), sử dụng năng lượng tái tạo để tách hydro khỏi nước, đang thu hút sự chú ý vì chúng không tạo ra chất gây ô nhiễm. Trong số các công nghệ này, pin điện phân oxit rắn ở nhiệt độ cao có ưu điểm là hiệu quả cao và tốc độ sản xuất nhanh.

Pin gốm proton là công nghệ SOEC nhiệt độ cao sử dụng chất điện phân gốm proton để truyền ion hydro bên trong vật liệu. Những loại pin này cũng sử dụng công nghệ giúp giảm nhiệt độ hoạt động từ 700°C trở lên xuống 500°C hoặc thấp hơn, từ đó giảm kích thước và giá thành hệ thống, đồng thời cải thiện độ tin cậy lâu dài bằng cách trì hoãn quá trình lão hóa. Tuy nhiên, do cơ chế chính chịu trách nhiệm thiêu kết chất điện phân gốm protic ở nhiệt độ tương đối thấp trong quá trình sản xuất pin vẫn chưa được xác định rõ ràng nên rất khó để chuyển sang giai đoạn thương mại hóa.

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Năng lượng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc công bố đã phát hiện ra cơ chế thiêu kết chất điện phân này, nâng cao khả năng thương mại hóa: đây là thế hệ pin gốm hiệu suất cao mới chưa được phát hiện trước đây. .

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế và thực hiện nhiều thí nghiệm mô hình khác nhau dựa trên ảnh hưởng của pha nhất thời đến mật độ chất điện phân trong quá trình thiêu kết điện cực. Lần đầu tiên, họ phát hiện ra rằng việc cung cấp một lượng nhỏ vật liệu phụ thiêu kết khí từ chất điện phân tạm thời có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết chất điện phân. Các chất trợ thiêu kết khí rất hiếm và khó quan sát về mặt kỹ thuật. Do đó, giả thuyết cho rằng sự cô đặc chất điện phân trong tế bào gốm proton là do chất thiêu kết bay hơi gây ra chưa bao giờ được đề xuất. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng khoa học tính toán để xác minh tác nhân thiêu kết dạng khí và xác nhận rằng phản ứng không làm ảnh hưởng đến các đặc tính điện đặc biệt của chất điện phân. Vì vậy, có thể thiết kế được quy trình sản xuất lõi pin gốm proton.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Với nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến một bước gần hơn đến việc phát triển quy trình sản xuất lõi cho pin gốm proton”. Chúng tôi dự định nghiên cứu quy trình sản xuất pin gốm proton hiệu suất cao, diện tích lớn trong tương lai."