Científicos de los Urales han desarrollado una celda de combustible de óxido sólido (CCSO) con un nuevo diseño de capas funcionales, lo que simplifica la producción y reduce su costo. El desarrollo fue realizado por especialistas de la Universidad Federal de los Urales (UrFU) y el Instituto de Electroquímica de Alta Temperatura de la UrO de la RAN con el apoyo de la Fundación Científica Rusa. Los resultados del estudio se publicaron en la revista científica Nanomaterials.
El nuevo enfoque implica el uso de materiales con una composición iónica idéntica para el ánodo, el cátodo y el electrolito. Esto aumenta su compatibilidad, reduce la interacción química y aumenta la vida útil del dispositivo. Según el investigador principal Denis Osinkin, los reactivos clave para la producción, los compuestos de lantano y galio, se extraen en Rusia, lo que en el futuro permitirá organizar un ciclo de producción completo dentro del país.
La composición iónica idéntica de todas las capas funcionales de la celda de combustible aumenta su afinidad entre sí, lo que reduce significativamente la interacción química de las capas. Esto permite que el dispositivo funcione más tiempo que los análogos existentes, lo que se nota tanto en la fabricación de una sola celda electroquímica como durante el funcionamiento de varios elementos. Además, para la producción de CCSO de la construcción que proponemos, los reactivos más caros son los compuestos de lantano y galio, cuya extracción se lleva a cabo en Rusia.
Durante las pruebas a una temperatura de 800 °C, los nuevos elementos funcionaron durante más de 950 horas, mostrando una degradación mínima y manteniendo una baja resistencia. Esta estabilidad permite predecir la durabilidad de la tecnología. A diferencia de las construcciones clásicas con capas heterogéneas, el nuevo diseño reduce la cadena tecnológica de producción, lo que conduce a una reducción de costos.
Para acercarse a la producción industrial de CCSO, una etapa importante es la transición a tecnologías de alto rendimiento para obtener la capa de soporte del electrolito, por ejemplo, la tecnología de moldeo por barbotina. Esto permitirá aumentar tanto la cantidad de placas de cerámica como sus dimensiones geométricas. Después de obtener la primera celda electroquímica ampliada, también será necesario asegurarse de su funcionamiento estable en una sola copia y en una pila, lo que permitirá probar un dispositivo completo en modo de funcionamiento.
La implementación de tales tecnologías aún se ve obstaculizada por factores de infraestructura, incluido el alto costo y la complejidad de la entrega de hidrógeno. La siguiente etapa de la investigación será escalar el desarrollo y probar elementos de gran formato utilizando métodos de producción industrial.
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