Karbondioksiti endüstriyel hammaddelere dönüştürmeyi hedefleyen katı oksit elektroliz hücreleri, ticarileşme yolunda önemli bir eşik daha geçti. Kore Kimya Teknolojisi Araştırma Enstitüsü araştırmacıları, bu sistemlerde uzun süredir sorun yaratan dayanıklılık problemini azaltacak yeni bir elektrolit arayüzü geliştirdi. Yeni teknoloji, yüksek sıcaklıkta çalışan hücrelerde elektrolit tabakaları arasında oluşan çatlama ve yapısal ayrışmayı önlemeye odaklanıyor.
CO2’DEN SENTEZ GAZI ÜRETİLİYOR
Katı oksit elektroliz hücreleri, elektrik enerjisi kullanarak karbondioksiti sentez gazına dönüştürüyor. Karbonmonoksit ve hidrojenden oluşan bu gaz, sürdürülebilir havacılık yakıtı, plastik ve çeşitli kimyasal ürünlerin üretiminde hammadde olarak kullanılabiliyor. Ancak SOEC sistemlerinin ticari ölçekte yaygınlaşmasının önünde dayanıklılık sorunu bulunuyordu. Yüksek sıcaklıkta çalışan hücrelerde farklı elektrolit malzemelerinin genleşme davranışları birbirinden ayrıldığı için, zamanla arayüzlerde çatlama ve performans kaybı yaşanabiliyordu.
DÜŞÜK MALİYETLİ ARA KATMAN GELİŞTİRİLDİ
KRICT ekibi, bu sorunu çözmek için YSZ ve GDC tozlarından oluşan kompozit bir ara katman tasarladı. Bu katman, hücre içindeki farklı malzemeler arasında oluşan termal gerilimi azaltarak yapısal bütünlüğün korunmasına yardımcı oluyor. Araştırmacılar, pahalı fiziksel veya lazer biriktirme yöntemleri yerine basit daldırma kaplama tekniğini kullandı. Bu yöntem, üretim maliyetlerini düşürmesi ve ölçeklenebilir olması nedeniyle ticari uygulamalar açısından avantaj sağlıyor. Yeni ara katman, yüksek sıcaklık altında oluşan deformasyon farklarını emerek hücrenin daha uzun süre kararlı çalışmasını sağlıyor.
VERİMLİLİK VE PERFORMANS ARTTI
Geliştirilen hücreler, laboratuvar testlerinde yüksek dayanıklılık ve işlem hızı gösterdi. Geleneksel sistemlerde yüzde 80-90 aralığında olan Faraday verimliliği, yeni yapıda 1,6 volt koşullarında 80 saatlik kesintisiz çalışmanın ardından yüzde 91 seviyesinde korundu. Akım yoğunluğu da 0,59 A/cm²’den 2,14 A/cm²’ye yükseldi. Bu değer, nikel bazlı hücreler için bildirilen en yüksek performans seviyelerinden biri olarak değerlendiriliyor. Bu sonuçlar, sistemin hem daha hızlı dönüşüm yapabildiğini hem de uzun süreli çalışmada verimliliğini koruyabildiğini gösteriyor.
TİCARİ ÜRETİM İÇİN ÖLÇEKLENEBİLİR YOL
KRICT Başkanı Seok-Min Shin, geliştirilen ara katmanın SOEC teknolojisinin ticarileşmesinin önündeki dayanıklılık sorununa önemli bir çözüm sunduğunu belirtti. Araştırmacılar, madeni para boyutundaki küçük hücrelerde doğrulanan üretim sürecini daha büyük düz boru şeklindeki hücrelere taşımaya başladı. Bu adım, teknolojinin endüstriyel ölçekte kullanılabilmesi açısından kritik görülüyor.
Pahalı ekipman gerektirmeyen kaplama yöntemi, CO₂ kullanım sistemlerinin maliyetini düşürebilir. Böylece sanayi tesisleri, karbon emisyonlarını yalnızca yakalanması gereken bir atık olarak değil, ekonomik değeri olan kimyasal hammaddelere dönüştürülebilecek bir kaynak olarak değerlendirebilir. Yeni ara katman teknolojisi, karbon yönetimi, sürdürülebilir yakıt üretimi ve kimya sanayisi için daha dayanıklı ve ölçeklenebilir SOEC sistemlerinin önünü açabilecek bir gelişme olarak öne çıkıyor.
