Rediseñó a media célula para resolver el enigma de sinterización de membrana BZY. Crédito: Síntesis de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s44160-025-00765-z
Investigadores de la Universidad de Oklahoma han hecho avances significativos en una tecnología prometedora para la conversión de energía eficiente y el procesamiento de productos químicos. Dos estudios recientes que involucran células electroquímicas cerámicas protónicas, llamadas PCEC, abordan desafíos significativos en la fabricación electroquímica y la eficiencia. Estas innovaciones son un paso crucial hacia soluciones confiables y asequibles para la producción de hidrógeno y el almacenamiento de energía limpia.
Los estudios fueron dirigidos por Hanping Ding, Ph.D., profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de la Universidad de Oklahoma.
Los PCEC tradicionalmente han luchado por mantener el rendimiento en las condiciones extremas necesarias para el uso comercial. En un estudio presentado en la síntesis de la naturaleza, Ding y sus colegas informaron un nuevo enfoque que elimina la necesidad de materiales a base de cerio, que son propensos a la descomposición bajo vapor y calor altos.
En cambio, el equipo diseñó un método para fabricar electrolitos a base de circonato de bario puro que permanecen estables a temperaturas de funcionamiento de registro bajo, un desarrollo que permite que el sistema funcione de manera eficiente en condiciones electroquímicas intensas.
Un segundo estudio, publicado en Nature Communications, abordó otro componente crucial: el electrodo de oxígeno. Dirigido por el equipo de Ding y el estudiante graduado Shuanglin Zheng, los investigadores desarrollaron un nuevo electrodo de nanoarquitectura ultra poroso con conductividad triple fase, lo que significa que puede transportar electrones, iones de oxígeno y protones, lo que mejora drásticamente la cinética de la electrólisis.
Este diseño permite que las células funcionen mejor bajo un uso pesado y resalte el papel crítico de optimizar la microestructura de los electrodos para equilibrar la actividad de la superficie y la durabilidad. Este desarrollo marca un paso crítico para realizar PCEC eficientes, reversibles y de alto rendimiento tanto para la producción de hidrógeno como para la generación de electricidad.
“Estos hallazgos representan avances significativos en el campo de la electrólisis de vapor de alta temperatura”, dijo Ding. “Al abordar los desafíos clave en el procesamiento de electrolitos y el diseño de electrodos, estamos desbloqueando todo el potencial de PCEC para aplicaciones de energía sostenible”.
Los dobles avances representan un paso significativo hacia un despliegue más amplio de PCEC en la producción de hidrógeno, generación de energía y fabricación de productos químicos. Además de mejorar el rendimiento del núcleo, Ding’s Research ofrece ideas relevantes para otras tecnologías, como celdas de combustible alcalina, electrolizadores de agua y biosensores.
Juntos, los hallazgos subrayan el papel en expansión de OU en la innovación energética, particularmente en el desarrollo de sistemas de próxima generación que tienen como objetivo reducir las emisiones y la transición de la infraestructura global hacia fuentes de energía más sostenibles.
Más información: Wei Tang et al, Celales de circonato protónico sinterizado con estabilidad de electrólisis mejorada y eficiencia faradaica, síntesis de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s44160-025-00765-z
Shuanglin Zheng et al, mejoran la actividad superficial y la durabilidad en el electrodo de conducción triple para células electroquímicas cerámicas protónicas, comunicaciones de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59477-9
Proporcionado por la Universidad de Oklahoma
Cita: Los avances en las células electroquímicas de cerámica prometen producción de hidrógeno más confiable y almacenamiento de energía limpia (2025, 12 de mayo) Recuperado el 12 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-Angances-ceramic-electroquímicos-cells-racionales
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