Löytö, joka nopeuttaa kiinteiden oksidien elektrolyyttikennojen kaupallistamista vihreän vedyn tuotantoa varten

Vihreän vedyn tuotantoteknologia on ehdottoman välttämätön vetytalouden mahdolliselle toteutumiselle, koska toisin kuin harmaa vety, vihreä vety ei tuota tuotannossaan suuria määriä hiilidioksidia. Solid oxide electrolytic cell (SOEC), jotka käyttävät uusiutuvaa energiaa vedyn erottamiseen vedestä, herättävät huomiota, koska ne eivät tuota saasteita. Näiden teknologioiden joukossa korkean lämpötilan kiinteäoksidielektrolyyttikennoilla on korkea hyötysuhde ja nopea tuotantonopeus.

Protonikeraaminen akku on korkean lämpötilan SOEC-tekniikka, joka käyttää protonikeraamista elektrolyyttiä vetyionien siirtämiseen materiaalin sisällä. Nämä akut käyttävät myös tekniikkaa, joka alentaa käyttölämpötilat 700 °C:sta tai korkeammasta 500 °C:seen tai alhaisempaan, mikä pienentää järjestelmän kokoa ja hintaa ja parantaa pitkän aikavälin luotettavuutta viivästyttämällä ikääntymistä. Koska avainmekanismia, joka vastaa proottisten keraamisten elektrolyyttien sintraamisesta suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa akun valmistusprosessin aikana, ei ole kuitenkaan selkeästi määritelty, on vaikea siirtyä kaupallistamisvaiheeseen.

Korean tiede- ja teknologiainstituutin Energy Materials Research Centerin tutkimusryhmä ilmoitti löytäneensä tämän elektrolyytin sintrausmekanismin, mikä lisää kaupallistamismahdollisuutta: se on uuden sukupolven korkeatehoisia keraamisia akkuja, joita ei ole löydetty aiemmin. .

Tutkimusryhmä suunnitteli ja toteutti erilaisia ​​mallikokeita, jotka perustuivat transienttifaasin vaikutukseen elektrolyytin tiivistymiseen elektrodien sintrauksen aikana. He havaitsivat ensimmäistä kertaa, että pienen määrän kaasumaista sintrausapumateriaalia tarjoamalla ohimenevästä elektrolyytistä voi edistää elektrolyytin sintrautumista. Kaasun sintrausapulaitteet ovat harvinaisia ​​ja niitä on teknisesti vaikea havaita. Siksi hypoteesia, että elektrolyytin tiivistyminen protonikeraamisissa kennoissa johtuisi höyrystyvän sintrausaineen vaikutuksesta, ei ole koskaan esitetty. Tutkimusryhmä käytti laskennallista tiedettä varmistaakseen kaasumaisen sintrausaineen ja vahvisti, että reaktio ei vaaranna elektrolyytin ainutlaatuisia sähköisiä ominaisuuksia. Siksi on mahdollista suunnitella protonikeraamisen akun ydinvalmistusprosessi.

"Tämän tutkimuksen avulla olemme askeleen lähempänä protonikeraamisten akkujen ydinvalmistusprosessin kehittämistä", tutkijat sanoivat. Aiomme tutkia laaja-alaisten, tehokkaiden protonikeraamisten akkujen valmistusprosessia tulevaisuudessa."