Một khám phá giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hóa các tế bào điện phân oxit rắn để sản xuất hydro xanh

Công nghệ sản xuất hydro xanh là hoàn toàn cần thiết để hiện thực hóa nền kinh tế hydro vì không giống như hydro xám, hydro xanh không tạo ra lượng lớn carbon dioxide trong quá trình sản xuất. Các tế bào điện phân oxit rắn (SOEC), sử dụng năng lượng tái tạo để chiết xuất hydro từ nước, đang thu hút sự chú ý vì chúng không tạo ra chất ô nhiễm. Trong số các công nghệ này, tế bào điện phân oxit rắn ở nhiệt độ cao có ưu điểm là hiệu suất cao và tốc độ sản xuất nhanh.

Pin gốm proton là công nghệ SOEC nhiệt độ cao sử dụng chất điện phân gốm proton để chuyển các ion hydro bên trong vật liệu. Các loại pin này cũng sử dụng công nghệ giúp giảm nhiệt độ hoạt động từ 700°C trở lên xuống 500°C hoặc thấp hơn, nhờ đó giảm kích thước và giá thành hệ thống, đồng thời cải thiện độ tin cậy lâu dài bằng cách trì hoãn quá trình lão hóa. Tuy nhiên, do cơ chế chính chịu trách nhiệm thiêu kết chất điện phân gốm protic ở nhiệt độ tương đối thấp trong quá trình sản xuất pin vẫn chưa được xác định rõ ràng nên rất khó để chuyển sang giai đoạn thương mại hóa.

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Năng lượng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc thông báo họ đã phát hiện ra cơ chế thiêu kết chất điện phân này, nâng cao khả năng thương mại hóa: đó là một thế hệ pin gốm hiệu suất cao mới chưa từng được phát hiện trước đây. .

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế và thực hiện các thí nghiệm mô hình khác nhau dựa trên ảnh hưởng của pha chuyển tiếp đến quá trình cô đặc chất điện phân trong quá trình thiêu kết điện cực. Lần đầu tiên, họ phát hiện ra rằng việc cung cấp một lượng nhỏ vật liệu phụ thiêu kết dạng khí từ chất điện phân thoáng qua có thể thúc đẩy quá trình thiêu kết chất điện phân. Chất trợ thiêu kết khí rất hiếm và khó quan sát về mặt kỹ thuật. Do đó, giả thuyết rằng mật độ chất điện phân trong các tế bào gốm proton là do tác nhân thiêu kết hóa hơi gây ra chưa bao giờ được đề xuất. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng khoa học máy tính để xác minh tác nhân thiêu kết khí và xác nhận rằng phản ứng không ảnh hưởng đến các tính chất điện độc đáo của chất điện phân. Do đó, có thể thiết kế quy trình sản xuất lõi của pin gốm proton.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Với nghiên cứu này, chúng tôi đang tiến một bước gần hơn đến việc phát triển quy trình sản xuất cốt lõi cho pin gốm proton”. Chúng tôi dự định nghiên cứu quy trình sản xuất pin gốm proton diện tích lớn, hiệu suất cao trong tương lai."