Una scoperta che accelera la commercializzazione di celle elettrolitiche ad ossido solido per la produzione di idrogeno verde

La tecnologia di produzione dell'idrogeno verde è assolutamente necessaria per l'eventuale realizzazione di un'economia dell'idrogeno perché, a differenza dell'idrogeno grigio, l'idrogeno verde non produce grandi quantità di anidride carbonica durante la sua produzione. Le celle elettrolitiche a ossidi solidi (SOEC), che utilizzano energia rinnovabile per estrarre idrogeno dall'acqua, stanno attirando l'attenzione perché non producono sostanze inquinanti. Tra queste tecnologie, le celle elettrolitiche ad ossido solido ad alta temperatura presentano i vantaggi di un'elevata efficienza e di un'elevata velocità di produzione.

La batteria protonica ceramica è una tecnologia SOEC ad alta temperatura che utilizza un elettrolita protonico ceramico per trasferire gli ioni idrogeno all'interno di un materiale. Queste batterie utilizzano anche una tecnologia che riduce le temperature di esercizio da 700 °C o superiore a 500 °C o inferiore, riducendo così le dimensioni e il prezzo del sistema e migliorando l'affidabilità a lungo termine ritardando l'invecchiamento. Tuttavia, poiché il meccanismo chiave responsabile della sinterizzazione degli elettroliti ceramici protici a temperature relativamente basse durante il processo di fabbricazione delle batterie non è stato chiaramente definito, è difficile passare alla fase di commercializzazione.

Il team di ricerca dell'Energy Materials Research Center del Korea Institute of Science and Technology ha annunciato di aver scoperto questo meccanismo di sinterizzazione dell'elettrolita, aumentando la possibilità di commercializzazione: si tratta di una nuova generazione di batterie ceramiche ad alta efficienza mai scoperte prima .

Il team di ricerca ha progettato e realizzato vari esperimenti modello basati sull'effetto della fase transitoria sull'addensamento dell'elettrolita durante la sinterizzazione dell'elettrodo. Hanno scoperto per la prima volta che fornire una piccola quantità di materiale ausiliario di sinterizzazione gassoso dall'elettrolita transitorio può favorire la sinterizzazione dell'elettrolita. Gli ausiliari di sinterizzazione del gas sono rari e difficili da osservare tecnicamente. Pertanto, l'ipotesi che la densificazione dell'elettrolita nelle celle ceramiche protoniche sia causata dall'agente di sinterizzazione vaporizzante non è mai stata proposta. Il team di ricerca ha utilizzato la scienza computazionale per verificare l'agente di sinterizzazione gassoso e ha confermato che la reazione non compromette le proprietà elettriche uniche dell'elettrolita. Pertanto, è possibile progettare il processo di produzione principale della batteria ceramica protonica.

"Con questo studio, siamo un passo più vicini allo sviluppo del processo di produzione di base per le batterie ceramiche protoniche", hanno affermato i ricercatori. In futuro abbiamo in programma di studiare il processo di produzione di batterie ceramiche protoniche ad alta efficienza e di grandi dimensioni".