Atradimas, pagreitinantis kietojo oksido elektrolitinių elementų komercializavimą žaliojo vandenilio gamybai

Žaliojo vandenilio gamybos technologija yra absoliučiai būtina vandenilio ekonomikos realizavimui, nes, skirtingai nei pilkasis vandenilis, žalias vandenilis gamindamas neišskiria daug anglies dioksido. Kietojo oksido elektrolitiniai elementai (SOEC), naudojantys atsinaujinančią energiją vandeniliui iš vandens išgauti, patraukia dėmesį, nes negamina teršalų. Tarp šių technologijų aukštos temperatūros kietojo oksido elektrolitiniai elementai turi didelį efektyvumą ir greitą gamybos greitį.

Protonų keramikos baterija yra aukštos temperatūros SOEC technologija, kuri naudoja protonų keramikos elektrolitą, kad perneštų vandenilio jonus medžiagoje. Šiose baterijose taip pat naudojama technologija, kuri sumažina darbinę temperatūrą nuo 700 °C arba aukštesnę iki 500 °C ar žemesnę, taip sumažindama sistemos dydį ir kainą bei pagerindama ilgalaikį patikimumą, nes atitolina senėjimą. Tačiau, kadangi pagrindinis mechanizmas, atsakingas už prototinių keraminių elektrolitų sukepinimą santykinai žemoje temperatūroje akumuliatoriaus gamybos proceso metu, nebuvo aiškiai apibrėžtas, sunku pereiti prie komercializavimo etapo.

Korėjos mokslo ir technologijų instituto Energetinių medžiagų tyrimų centro tyrėjų komanda paskelbė atradusi šį elektrolitų sukepinimo mechanizmą, padidinantį komercializavimo galimybę: tai naujos kartos didelio efektyvumo keraminės baterijos, kurios anksčiau nebuvo atrastos. .

Mokslininkų grupė sukūrė ir atliko įvairius modelio eksperimentus, pagrįstus pereinamosios fazės poveikiu elektrolitų tankinimui elektrodų sukepinimo metu. Jie pirmą kartą nustatė, kad nedidelis kiekis dujinės sukepinimo pagalbinės medžiagos iš trumpalaikio elektrolito gali paskatinti elektrolito sukepinimą. Dujų sukepinimo pagalbiniai įrenginiai yra reti ir sunkiai stebimi techniškai. Todėl hipotezė, kad elektrolitų tankinimą protonų keramikos ląstelėse sukelia garuojantis sukepinimo agentas, niekada nebuvo pasiūlyta. Tyrimo grupė naudojo skaičiavimo mokslą, kad patikrintų dujinį sukepinimo agentą ir patvirtino, kad reakcija nepažeidžia unikalių elektrolito elektrinių savybių. Todėl galima suprojektuoti pagrindinį protonų keraminės baterijos gamybos procesą.

„Šiuo tyrimu priartėjome prie protonų keraminių baterijų pagrindinio gamybos proceso kūrimo“, – teigė mokslininkai. Ateityje planuojame ištirti didelio ploto, didelio efektyvumo protonų keramikos baterijų gamybos procesą.