Odkritje, ki pospešuje komercializacijo trdnih oksidnih elektrolitskih celic za proizvodnjo zelenega vodika

Tehnologija proizvodnje zelenega vodika je nujno potrebna za morebitno uresničitev vodikovega gospodarstva, saj za razliko od sivega vodika zeleni vodik med proizvodnjo ne proizvaja velikih količin ogljikovega dioksida. Trdne oksidne elektrolitske celice (SOEC), ki uporabljajo obnovljivo energijo za pridobivanje vodika iz vode, pritegnejo pozornost, ker ne proizvajajo onesnaževal. Med temi tehnologijami imajo visokotemperaturne trdnooksidne elektrolitske celice prednosti visoke učinkovitosti in hitre proizvodne hitrosti.

Protonska keramična baterija je visokotemperaturna tehnologija SOEC, ki uporablja protonski keramični elektrolit za prenos vodikovih ionov znotraj materiala. Te baterije prav tako uporabljajo tehnologijo, ki zniža delovne temperature s 700 °C ali višje na 500 °C ali nižje, s čimer se zmanjšata velikost in cena sistema ter izboljša dolgoročna zanesljivost z odložitvijo staranja. Ker pa ključni mehanizem, odgovoren za sintranje protičnih keramičnih elektrolitov pri relativno nizkih temperaturah med postopkom izdelave baterij, ni bil jasno definiran, je težko preiti na stopnjo komercializacije.

Raziskovalna skupina v raziskovalnem centru za energetske materiale na Korejskem inštitutu za znanost in tehnologijo je objavila, da je odkrila ta mehanizem za sintranje elektrolitov, kar povečuje možnost komercializacije: gre za novo generacijo visoko učinkovitih keramičnih baterij, ki še niso bile odkrite .

Raziskovalna skupina je zasnovala in izvedla različne modelne poskuse, ki temeljijo na učinku prehodne faze na zgoščevanje elektrolita med sintranjem elektrod. Prvič so ugotovili, da lahko zagotovitev majhne količine plinastega pomožnega materiala za sintranje iz prehodnega elektrolita pospeši sintranje elektrolita. Pomožna sredstva za plinsko sintranje so redka in jih je tehnično težko opazovati. Zato hipoteza, da zgoščevanje elektrolitov v protonskih keramičnih celicah povzroča uparjajoče sintralno sredstvo, ni bila nikoli predlagana. Raziskovalna skupina je uporabila računalniško znanost, da bi preverila plinasto sredstvo za sintranje in potrdila, da reakcija ne ogrozi edinstvenih električnih lastnosti elektrolita. Zato je mogoče oblikovati osnovni proizvodni proces protonske keramične baterije.

"S to študijo smo korak bližje razvoju osnovnega proizvodnega procesa za protonske keramične baterije," so povedali raziskovalci. V prihodnosti nameravamo preučiti proizvodni proces velikopovršinskih visoko učinkovitih protonskih keramičnih baterij."