Japonya’daki Kyushu Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, tipik çalışma sıcaklıklarına göre önemli bir düşüş olan 300℃’de (500°F) çalışan yeni bir katı oksit yakıt hücresi (SOFC) türü geliştirdiler.
Araştırmacılar bir basın açıklamasında: “Ekip, yeni bulgularının düşük maliyetli, düşük sıcaklıklı SOFC’lerin geliştirilmesine yol açacağını ve bu cihazların pratik uygulamasını büyük ölçüde hızlandıracağını umuyor” dedi. Bu gelişme, enerji üreten cihazların daha uygun fiyatlı ve daha geniş kullanım için pratik hale gelmesini sağlayabilir. Bu çalışma SOFC’ler için önemli bir zorluğun üstesinden gelmeyi amaçlamaktadır.
Yeni katı oksit yakıt hücresi özellikleri
Araştırmacılar bir basın açıklamasında: “SOFC’ler yüksek verimlilikleri ve uzun ömürleri nedeniyle umut vaat etse de en büyük dezavantajlarından biri 700-800℃ (1292°F-1472°F) civarındaki yüksek sıcaklıklarda çalışmayı gerektirmeleridir” ifadelerini kullandı.
Bu tür bir ısı, pahalı ve özel ısıya dayanıklı malzemeler gerektirir ve bu da teknolojiyi birçok uygulama için pahalı hale getirir. Daha düşük bir çalışma sıcaklığının bu üretim maliyetlerini düşürmesi beklenmektedir.
Çalışmaya liderlik eden Kyushu Üniversitesi Disiplinlerarası/Transdisipliner Enerji Araştırmaları Platformu’ndan Profesör Yoshihiro Yamazaki: “Çalışma sıcaklığının 300℃’ye (500°F) düşürülmesi, malzeme maliyetlerini düşürecek ve tüketici düzeyindeki sistemlere kapı açacaktır” dedi.
Ekibin başarısı, yakıt hücresinin elektrolitini , yani protonları (hidrojen iyonlarını) taşıyarak elektrik üreten seramik tabakasını yeniden tasarlamaktan geliyor. Bilim insanları daha önce bir ikilemle karşı karşıya kalmıştı. Bir elektrolite kimyasal katkı maddeleri eklemek, mevcut proton sayısını artırır, ancak aynı zamanda malzemenin kristal kafesini tıkayarak proton hareketini yavaşlatır ve performansı düşürür.
Kyushu ekibi bu sorunu çözmek için çalıştı. Yamazaki: “Birçok protonu barındırabilen ve serbestçe hareket etmelerine izin veren oksit kristalleri aradık ; yeni çalışmamız sonunda bu dengeyi sağladı” dedi. İki bileşiği, baryum stannat (BaSnO3) ve baryum titanatı (BaTiO3) yüksek konsantrasyonlarda skandiyum (Sc) ile katkılayarak verimli bir yapı oluşturabileceklerini buldular.
Analizleri, skandiyum atomlarının araştırmacıların “ScO₆ otoyolu” adını verdiği şeyi oluşturduğunu gösterdi. Bu yapı, malzeme boyunca geniş ve yumuşak bir şekilde titreşen bir yol oluşturuyor. Yamazaki: “Bu yol hem geniş hem de yumuşak bir şekilde titreşiyor. Bu da normalde yoğun katkılı oksitlerde görülen proton tutulmasını engelliyor” şeklinde açıklama yaptı.
