Een ontdekking die de commercialisering van elektrolytische cellen met vast oxide voor de productie van groene waterstof versnelt

Groene waterstofproductietechnologie is absoluut noodzakelijk voor het uiteindelijk realiseren van een waterstofeconomie omdat groene waterstof, in tegenstelling tot grijze waterstof, bij de productie geen grote hoeveelheden kooldioxide produceert. Solid Oxide Electrolytic Cells (SOEC), die hernieuwbare energie gebruiken om waterstof uit water te halen, trekken de aandacht omdat ze geen verontreinigende stoffen produceren. Van deze technologieën hebben elektrolytische cellen met vaste oxiden op hoge temperatuur de voordelen van een hoog rendement en een hoge productiesnelheid.

De proton-keramische batterij is een hoge-temperatuur SOEC-technologie die een proton-keramische elektrolyt gebruikt om waterstofionen binnen een materiaal over te brengen. Deze batterijen maken ook gebruik van een technologie die de bedrijfstemperaturen verlaagt van 700 °C of hoger tot 500 °C of lager, waardoor de systeemomvang en -prijs worden verlaagd en de betrouwbaarheid op lange termijn wordt verbeterd door veroudering te vertragen. Aangezien het sleutelmechanisme dat verantwoordelijk is voor het sinteren van protische keramische elektrolyten bij relatief lage temperaturen tijdens het fabricageproces van de batterij echter niet duidelijk is gedefinieerd, is het moeilijk om naar de commercialiseringsfase te gaan.

Het onderzoeksteam van het Energy Materials Research Centre van het Korea Institute of Science and Technology heeft aangekondigd dat ze dit elektrolyt-sintermechanisme hebben ontdekt, wat de mogelijkheid van commercialisering vergroot: het is een nieuwe generatie zeer efficiënte keramische batterijen die nog niet eerder zijn ontdekt .

Het onderzoeksteam ontwierp en voerde verschillende modelexperimenten uit op basis van het effect van de overgangsfase op de elektrolytverdichting tijdens het sinteren van de elektrode. Ze ontdekten voor het eerst dat het verstrekken van een kleine hoeveelheid gasvormig sinterhulpmateriaal uit de tijdelijke elektrolyt het sinteren van de elektrolyt kan bevorderen. Gassinterhulpmiddelen zijn zeldzaam en technisch moeilijk waar te nemen. Daarom is de hypothese dat de elektrolytverdichting in proton-keramische cellen wordt veroorzaakt door het verdampende sintermiddel nooit voorgesteld. Het onderzoeksteam gebruikte computationele wetenschap om het gasvormige sintermiddel te verifiëren en bevestigde dat de reactie de unieke elektrische eigenschappen van de elektrolyt niet in gevaar brengt. Daarom is het mogelijk om het kernproductieproces van een proton-keramische batterij te ontwerpen.

"Met deze studie zijn we een stap dichter bij de ontwikkeling van het kernproductieproces voor proton-keramische batterijen", aldus de onderzoekers. We zijn van plan om in de toekomst het fabricageproces van zeer efficiënte proton-keramische batterijen met een groot oppervlak te bestuderen."