Celle a combustibile ceramiche protoniche efficienti: attenzione al flusso di protoni elettrocinetici negli ossidi multiconduttori
Un importante studio, in programma per la pubblicazione nel giugno 2021 sulla rivista Advanced Science, ha rivelato progressi significativi nel campo delle celle a combustibile ceramiche protoniche (PCFC). Guidato dal professor Guntae Kim della School of Energy and Chemical Engineering di UNIST, il team di ricerca ha fatto una scoperta eccezionale utilizzando un ossido triplo conduttore di tipo perovskite stratificato (TCO), PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ (PBSCF).
Il catodo PBSCF ha dimostrato un'eccezionale prestazione elettrochimica per l'operazione delle PCFC a basse temperature, stabilendo un nuovo record di 0.42 W cm-2 a 500 °C. Inoltre, il PBSCF ha mostrato un coefficiente di diffusione del tracciante protonico (D*H) di 1.04 × 10-6 cm2 s-1 a 550 °C, che è due ordini di grandezza superiore al suo coefficiente di diffusione di ossigeno a temperature più elevate.
Il team di ricerca, composto dal professor Sivaprakash Sengodan del Imperial College London, dal professor Meilin Liu del Georgia Institute of Technology negli Stati Uniti e dal professor Sihyuk Choi del Kumoh National Institute of Technology, ha utilizzato il metodo di profilo di diffusione a scambio isotopico (IEDP) per valutare la cinetica dei protoni nel PBSCF.
Utilizzando acqua pesante (ossido di deuterio, D2O), il team ha osservato la formazione e il trasporto di protoni sia in superficie che nella massa del PBSCF. Questa scoperta offre una comprensione più approfondita del comportamento dei protoni nelle PCFC, un passo critico per migliorarne le prestazioni.
Le celle a combustibile ceramiche protoniche hanno attirato l'attenzione per la loro potenziale operatività a temperature relativamente basse. I vantaggi delle PCFC includono una vasta gamma di temperature operative e scelte di materiali, che potrebbero risolvere problemi critici per i dispositivi elettrochimici a stato solido.
Una cella a combustibile è un sistema di conversione energetica ecocompatibile che genera elettricità dall'energia chimica dell'idrogeno o di un altro combustibile. Poiché il mondo continua a cercare soluzioni energetiche sostenibili, i progressi nella tecnologia delle celle a combustibile, come questo studio sulle PCFC, sono di grande importanza.
Lo studio è stato reso disponibile online nel marzo 2021. Il professor Sihyuk Choi, un professore di ricerca affiliato con l'Istituto di Studi Coreani dell'Università Yonsei, ha collaborato a questo sforzo di ricerca.
Questa ricerca rappresenta un importante passo avanti nello sviluppo delle PCFC e potrebbe aprire la strada a tecnologie di celle a combustibile più efficienti e a basse temperature in futuro.
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