Avastus, mis kiirendab tahke oksiidelektrolüütiliste elementide turustamist rohelise vesiniku tootmiseks

Rohelise vesiniku tootmistehnoloogia on vesinikumajanduse lõplikuks realiseerimiseks hädavajalik, sest erinevalt hallist vesinikust ei tooda roheline vesinik oma tootmise käigus suures koguses süsihappegaasi. Tahked oksiidelektrolüütilised elemendid (SOEC), mis kasutavad veest vesiniku eraldamiseks taastuvenergiat, tõmbavad tähelepanu, kuna need ei tooda saasteaineid. Nende tehnoloogiate hulgas on kõrge temperatuuriga tahke oksiidelektrolüütiliste elementide eeliseks kõrge efektiivsus ja kiire tootmiskiirus.

Prootonkeraamiline aku on kõrgtemperatuuriline SOEC-tehnoloogia, mis kasutab vesinikioonide ülekandmiseks materjali sees prootonkeraamilist elektrolüüti. Need akud kasutavad ka tehnoloogiat, mis vähendab töötemperatuuri 700 °C-lt või kõrgemalt 500 °C-ni või madalamale, vähendades seeläbi süsteemi suurust ja hinda ning parandades pikaajalist töökindlust vananemist edasi lükates. Kuna aga võtmemehhanismi, mis vastutab protoonsete keraamiliste elektrolüütide paagutamise eest suhteliselt madalatel temperatuuridel aku tootmisprotsessi ajal, ei ole selgelt määratletud, on keeruline kommertsialiseerimisetappi üle minna.

Korea teaduse ja tehnoloogia instituudi energiamaterjalide uurimiskeskuse uurimisrühm teatas, et avastas selle elektrolüütide paagutamise mehhanismi, mis suurendab selle kommertsialiseerimise võimalust: see on uue põlvkonna kõrge efektiivsusega keraamilised akud, mida pole varem avastatud. .

Uurimisrühm kavandas ja viis läbi erinevaid mudelkatseid, mis põhinesid mööduva faasi mõjul elektrolüütide tihendamisele elektroodide paagutamise ajal. Nad leidsid esimest korda, et väikese koguse gaasilise paagutamise abimaterjali andmine mööduvast elektrolüüdist võib soodustada elektrolüüdi paagutamist. Gaasi paagutamise abiseadmed on haruldased ja neid on tehniliselt raske jälgida. Seetõttu pole kunagi välja pakutud hüpoteesi, et elektrolüütide tihenemist prootonkeraamilistes rakkudes põhjustab aurustav paagutusaine. Uurimisrühm kasutas gaasilise paagutusaine kontrollimiseks arvutusteadust ja kinnitas, et reaktsioon ei kahjusta elektrolüüdi ainulaadseid elektrilisi omadusi. Seetõttu on võimalik kujundada prootonkeraamilise aku põhitootmisprotsess.

"Selle uuringuga oleme ühe sammu lähemal prootonkeraamiliste patareide tuuma tootmisprotsessi arendamisele," ütlesid teadlased. Tulevikus plaanime uurida suure pindalaga kõrge efektiivsusega prootonkeraamiliste patareide tootmisprotsessi.