Μια ανακάλυψη που επιταχύνει την εμπορευματοποίηση ηλεκτρολυτικών στοιχείων στερεού οξειδίου για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου

Η τεχνολογία παραγωγής πράσινου υδρογόνου είναι απολύτως απαραίτητη για την τελική πραγματοποίηση μιας οικονομίας υδρογόνου, επειδή, σε αντίθεση με το γκρίζο υδρογόνο, το πράσινο υδρογόνο δεν παράγει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα κατά την παραγωγή του. Τα ηλεκτρολυτικά κύτταρα στερεού οξειδίου (SOEC), τα οποία χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για την εξαγωγή υδρογόνου από το νερό, προσελκύουν την προσοχή επειδή δεν παράγουν ρύπους. Μεταξύ αυτών των τεχνολογιών, οι ηλεκτρολυτικές κυψέλες στερεού οξειδίου υψηλής θερμοκρασίας έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης και της γρήγορης ταχύτητας παραγωγής.

Η κεραμική μπαταρία πρωτονίων είναι μια τεχνολογία SOEC υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιεί έναν κεραμικό ηλεκτρολύτη πρωτονίων για τη μεταφορά ιόντων υδρογόνου μέσα σε ένα υλικό. Αυτές οι μπαταρίες χρησιμοποιούν επίσης μια τεχνολογία που μειώνει τις θερμοκρασίες λειτουργίας από 700 ° C ή υψηλότερες σε 500 ° C ή χαμηλότερες, μειώνοντας έτσι το μέγεθος και την τιμή του συστήματος και βελτιώνοντας τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία καθυστερώντας τη γήρανση. Ωστόσο, καθώς ο βασικός μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για τη σύντηξη πρωτικών κεραμικών ηλεκτρολυτών σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες κατά τη διαδικασία κατασκευής μπαταριών δεν έχει καθοριστεί με σαφήνεια, είναι δύσκολο να προχωρήσουμε στο στάδιο της εμπορευματοποίησης.

Η ερευνητική ομάδα στο Κέντρο Έρευνας Ενεργειακών Υλικών στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κορέας ανακοίνωσε ότι ανακάλυψε αυτόν τον μηχανισμό πυροσυσσωμάτωσης ηλεκτρολυτών, αυξάνοντας την πιθανότητα εμπορευματοποίησης: πρόκειται για μια νέα γενιά κεραμικών μπαταριών υψηλής απόδοσης που δεν έχουν ανακαλυφθεί πριν .

Η ερευνητική ομάδα σχεδίασε και πραγματοποίησε διάφορα πειράματα μοντέλων με βάση την επίδραση της παροδικής φάσης στην πυκνότητα των ηλεκτρολυτών κατά τη σύντηξη ηλεκτροδίων. Βρήκαν για πρώτη φορά ότι η παροχή μικρής ποσότητας αέριου βοηθητικού υλικού πυροσυσσωμάτωσης από τον παροδικό ηλεκτρολύτη μπορεί να προωθήσει τη σύντηξη του ηλεκτρολύτη. Τα βοηθητικά πυροσυσσωμάτωση αερίου είναι σπάνια και δύσκολο να παρατηρηθούν τεχνικά. Επομένως, η υπόθεση ότι η συμπύκνωση ηλεκτρολυτών στα κεραμικά κύτταρα πρωτονίων προκαλείται από τον παράγοντα πυροσυσσωμάτωσης εξάτμισης δεν έχει προταθεί ποτέ. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την υπολογιστική επιστήμη για να επαληθεύσει τον αέριο παράγοντα πυροσυσσωμάτωσης και επιβεβαίωσε ότι η αντίδραση δεν θέτει σε κίνδυνο τις μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες του ηλεκτρολύτη. Επομένως, είναι δυνατός ο σχεδιασμός της διαδικασίας κατασκευής πυρήνα της κεραμικής μπαταρίας πρωτονίων.

«Με αυτή τη μελέτη, είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην ανάπτυξη της διαδικασίας κατασκευής πυρήνα για κεραμικές μπαταρίες πρωτονίων», δήλωσαν οι ερευνητές. Σκοπεύουμε να μελετήσουμε τη διαδικασία κατασκευής κεραμικών μπαταριών πρωτονίων μεγάλης περιοχής, υψηλής απόδοσης στο μέλλον».