2024年05月23日 星期四
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原子级半导体工艺技术与清洁氢技术携手

2024/4/7 0:00:001585

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固体氧化物燃料电池技术的突破:新的半导体工艺克服了多孔电极制造的挑战。

固体氧化物燃料电池(SOFC)广泛用于能量存储、运输和各种应用,采用陶瓷等固体电解质。这些电池的效率取决于其电极的性能和稳定性。为了提高这种效率,需要制造具有多孔结构的电极。不幸的是,现有技术面临着在具有复杂多孔结构的电极内实现陶瓷材料的均匀涂层的挑战。

由浦项科技大学 (POSTECH) 机械工程系的 Jihwan An 教授和Sung Eun Jo博士以及韩国科学技术院(KAIST)材料科学与工程系的 WooChul Jung SungHyun Jeon 教授组成的合作研究小组,采用最新的半导体工艺成功生产了用于 SOFC 的多孔电极。 这项研究最近作为封底文章发表在专门研究材料科学的国际期刊《Small Methods》上。

原子层沉积 (ALD) 过程涉及将气态材料以薄而均匀的原子层沉积到基材表面上。在最近的一项研究中,以使用ALD提高SOFC效率而闻名的Jihwan An教授团队开发并应用了粉末ALD工艺和设备。这使他们能够精确地将纳米薄膜涂在细粉末上。

该团队使用此工艺将氧化锆 (ZrO2) 陶瓷材料均匀涂覆到多孔结构阴极 (LSCF) 上。 传统的半导体 ALD 工艺主要将气态反应物吸附到多孔结构的表面上,并且在穿透复杂的孔隙方面面临限制,而与此不同的是,该团队在粉末电极材料上采用了原子层工艺,并成功地将这些材料沉积在结构内部。 在实验试验中,该团队的电极表现出,即使在高温环境(700-750°C)下,与传统电池相比,电池的最大功率密度也显着提高了2.2倍。此外,他们还降低了60%的活化阻力,这是一个通常会降低电池效率的因素。

领导这项研究的Jihwan An教授表示:“这标志着通过应用先进的半导体工艺技术,绿色能源系统取得了突破。粉末 ALD 技术在各种应用中具有巨大的潜力,包括 SOFC、氢气生产和 SOEC 等二次电池设备。” 他强调了团队的承诺,“我们将继续努力研究,以增强绿色能源的可持续解决方案。”

更多信息参照《Sung Eun Jo et al, Simultaneous Performance and Stability Enhancement in Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells by PowderAtomic Layer Deposited LSCF@ZrO2 Cathodes, Small Methods (2023). DOI: 10.1002/smtd.202300790

翻译人:沈亚皓

来源:https://fuelcellsworks.com/news/atomic-scale-semiconductor-process-technology-and-clean-hydrogen-technology-join-hands/