Быстрый синтез водородных элементов с помощью СВЧ-печей

Исследователи из KAIST разработали инновационный метод производства твердооксидных электролизеров (SOEC), ключевой технологии для получения экологически чистого водорода. Процесс спекания, ранее занимавший до шести часов при температуре 1400°C, теперь сокращен до 10 минут при 1200°C. Это значительный шаг к снижению энергопотребления и ускорению производства.

Суть технологии заключается в объемном нагреве с использованием микроволн. Этот подход, применяемый к основным материалам – церию (CeO₂) и цирконию (ZrO₂), позволяет добиться равномерного нагрева изнутри, что предотвращает нежелательное смешивание компонентов, свойственное высокотемпературному спеканию. В результате получается плотный, дефект-free двухслойный электролит.

Общее время производственного цикла, включая нагрев, выдержку и охлаждение, сокращено более чем в 30 раз: с 36,5 часов до всего 70 минут. Полученные электрохимические ячейки продемонстрировали выдающуюся производительность: 23,7 мл водорода в минуту при 750°C, стабильная работа свыше 250 часов и отличная долговечность.

Анализ с помощью 3D-моделирования показал, что сверхбыстрый микроволновой нагрев улучшает плотность электролита и подавляет аномальный рост зерен оксида никеля (NiO) в топливном электроде, что напрямую влияет на эффективность производства водорода.

По словам профессора Кан Тэк Ли, руководителя проекта, разработанный метод открывает новую эру в производстве высокоэффективных твердооксидных электролизеров, предлагая существенное снижение энергозатрат и времени производства, что создает прочную основу для коммерциализации технологии.