Eine Entdeckung, die die Kommerzialisierung von Festoxid-Elektrolysezellen für die Produktion von grünem Wasserstoff beschleunigt

Die Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff ist für die letztendliche Realisierung einer Wasserstoffwirtschaft absolut notwendig, da grüner Wasserstoff im Gegensatz zu grauem Wasserstoff bei seiner Herstellung keine großen Mengen Kohlendioxid produziert. Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC), die erneuerbare Energie nutzen, um Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, erregen Aufmerksamkeit, weil sie keine Schadstoffe produzieren. Unter diesen Technologien haben Hochtemperatur-Festoxid-Elektrolysezellen die Vorteile einer hohen Effizienz und einer schnellen Produktionsgeschwindigkeit.

Die Protonenkeramikbatterie ist eine Hochtemperatur-SOEC-Technologie, die einen Protonenkeramikelektrolyten verwendet, um Wasserstoffionen innerhalb eines Materials zu übertragen. Diese Batterien verwenden auch eine Technologie, die die Betriebstemperatur von 700 °C oder höher auf 500 °C oder niedriger senkt, wodurch die Systemgröße und der Preis reduziert und die langfristige Zuverlässigkeit durch Verzögerung der Alterung verbessert werden. Da jedoch der Schlüsselmechanismus, der für das Sintern von protischen Keramikelektrolyten bei relativ niedrigen Temperaturen während des Batterieherstellungsprozesses verantwortlich ist, nicht klar definiert wurde, ist es schwierig, zur Kommerzialisierungsphase überzugehen.

Das Forschungsteam des Energy Materials Research Center am Korea Institute of Science and Technology gab bekannt, dass es diesen Elektrolyt-Sintermechanismus entdeckt hat, was die Möglichkeit der Kommerzialisierung erhöht: Es handelt sich um eine neue Generation hocheffizienter Keramikbatterien, die noch nie zuvor entdeckt wurden .

Das Forschungsteam entwarf und führte verschiedene Modellversuche basierend auf der Auswirkung der Übergangsphase auf die Elektrolytverdichtung während des Elektrodensinterns durch. Sie fanden erstmals heraus, dass die Bereitstellung einer kleinen Menge an gasförmigem Sinterhilfsmaterial aus dem Übergangselektrolyten das Sintern des Elektrolyten fördern kann. Gassinterhilfsmittel sind selten und technisch schwer zu beobachten. Daher wurde nie die Hypothese aufgestellt, dass die Elektrolytverdichtung in Protonenkeramikzellen durch das verdampfende Sintermittel verursacht wird. Das Forschungsteam nutzte Computerwissenschaften, um das gasförmige Sintermittel zu verifizieren und bestätigte, dass die Reaktion die einzigartigen elektrischen Eigenschaften des Elektrolyten nicht beeinträchtigt. Daher ist es möglich, den Kernherstellungsprozess einer Protonenkeramikbatterie zu entwerfen.

„Mit dieser Studie sind wir der Entwicklung des Kernherstellungsprozesses für Protonenkeramikbatterien einen Schritt näher gekommen“, sagten die Forscher. Wir planen, in Zukunft den Herstellungsprozess von großflächigen, hocheffizienten Protonenkeramikbatterien zu untersuchen."