原子尺度半導體工藝技術(shù)與清潔氫技術(shù)攜手共創(chuàng )

固體氧化物燃料電池（SOFC）被廣泛用于能源存儲、交通運輸和各種應用中，采用陶瓷等固體電解質(zhì)。這些電池的效率取決于它們電極的性能和穩定性。

為了提高這種效率，需要制造具有多孔結構的電極。不幸的是，現有技術(shù)在實(shí)現電極內部復雜多孔結構的陶瓷材料均勻涂層方面面臨挑戰。

浦項科技大學(xué)（POSTECH）機械工程系的安智桓教授和博士研究生Sung Eun Jo等人組成的合作研究團隊成功利用最新的半導體工藝為SOFC制造了多孔電極。這項研究被選為Small Methods的封底文章。

原子層沉積（ALD）技術(shù)的過(guò)程涉及在襯底表面沉積氣態(tài)材料，形成薄而均勻的原子層。在最近的一項研究中，以提高SOFC效率而聞名的安智桓教授的團隊開(kāi)發(fā)并應用了一種粉末ALD工藝和設備。這使他們能夠在細粉末上精確涂覆納米薄膜。

該團隊利用這一工藝將氧化鋯（ZrO2）陶瓷材料均勻涂覆在多孔結構陰極（LSCF）上。與傳統的半導體ALD工藝不同，后者主要是將氣態(tài)反應物吸附到多孔結構表面，并在穿透復雜孔隙方面存在局限性。該團隊采用了一種原子層工藝處理電極材料粉末，并成功將這些材料沉積在結構內部。

在實(shí)驗中，與傳統電極相比，該團隊的電極在高溫環(huán)境（700–750°C）中表現出了顯著(zhù)的最大功率密度增加了2.2倍。此外，他們實(shí)現了激活阻抗的60%降低，這通常會(huì )降低電池的效率。

針對這個(gè)問(wèn)題，研究團隊開(kāi)發(fā)了一款創(chuàng )新的假肢手臂，專(zhuān)為一名車(chē)禍中失去拇指和食指的患者量身定制。這種先進(jìn)的假肢通過(guò)傳感器解讀來(lái)自大腦到肌肉的信號來(lái)運行。與傳統的假肢不同，它還包括一個(gè)手腕旋轉模塊，使患者可以自由移動(dòng)手腕。

領(lǐng)導這項研究的安智桓教授表示：“這標志著(zhù)通過(guò)應用基于先進(jìn)半導體工藝的技術(shù)在綠色能源系統方面取得突破。粉末ALD技術(shù)在SOFC、氫氣生產(chǎn)和諸如SOEC等次級電池設備等各種應用中具有巨大潛力?！?/p>

他補充說(shuō)：“我們將繼續開(kāi)展研究工作，為綠色能源提供可持續的解決方案?！?/p>