原子級半導體工藝技術與清潔氫技術攜手

固體氧化物燃料電池技術的突破：新的半導體工藝克服了多孔電極製造的挑戰。

固體氧化物燃料電池（SOFC）廣泛用於能量存儲、運(yun)輸(shu)和(he)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)，采(cai)用(yong)陶(tao)瓷(ci)等(deng)固(gu)體(ti)電(dian)解(jie)質(zhi)。這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)取(qu)決(jue)於(yu)其(qi)電(dian)極(ji)的(de)性(xing)能(neng)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)這(zhe)種(zhong)效(xiao)率(lv)，需(xu)要(yao)製(zhi)造(zao)具(ju)有(you)多(duo)孔(kong)結(jie)構(gou)的(de)電(dian)極(ji)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)，現(xian)有(you)技(ji)術(shu)麵(mian)臨(lin)著(zhe)在(zai)具(ju)有(you)複(fu)雜(za)多(duo)孔(kong)結(jie)構(gou)的(de)電(dian)極(ji)內(nei)實(shi)現(xian)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)的(de)均(jun)勻(yun)塗(tu)層(ceng)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。

由浦項科技大學 (POSTECH) 機械工程係的 Jihwan An 教授和Sung Eun Jo博士以及韓國科學技術院(KAIST)材料科學與工程係的 WooChul Jung 和 SungHyun Jeon 教授組成的合作研究小組，采用最新的半導體工藝成功生產了用於 SOFC 的多孔電極。 這項研究最近作為封底文章發表在專門研究材料科學的國際期刊《Small Methods》上。

原子層沉積 (ALD) 過程涉及將氣態材料以薄而均勻的原子層沉積到基材表麵上。在最近的一項研究中，以使用ALD提高SOFC效率而聞名的Jihwan An教授團隊開發並應用了粉末ALD工藝和設備。這使他們能夠精確地將納米薄膜塗在細粉末上。

該團隊使用此工藝將氧化鋯 (ZrO₂) 陶瓷材料均勻塗覆到多孔結構陰極 (LSCF) 上。 傳統的半導體 ALD 工gong藝yi主zhu要yao將jiang氣qi態tai反fan應ying物wu吸xi附fu到dao多duo孔kong結jie構gou的de表biao麵mian上shang，並bing且qie在zai穿chuan透tou複fu雜za的de孔kong隙xi方fang麵mian麵mian臨lin限xian製zhi，而er與yu此ci不bu同tong的de是shi，該gai團tuan隊dui在zai粉fen末mo電dian極ji材cai料liao上shang采cai用yong了le原yuan子zi層ceng工gong藝yi，並bing成cheng功gong地di將jiang這zhe些xie材cai料liao沉chen積ji在zai結jie構gou內nei部bu。 在實驗試驗中，該團隊的電極表現出，即使在高溫環境（700-750°C）下，與傳統電池相比，電池的最大功率密度也顯著提高了2.2倍。此外，他們還降低了60%的活化阻力，這是一個通常會降低電池效率的因素。

領導這項研究的Jihwan An教授表示：“這標誌著通過應用先進的半導體工藝技術
，綠色能源係統取得了突破。粉末 ALD 技術在各種應用中具有巨大的潛力，包括 SOFC

、氫氣生產和 SOEC 等二次電池設備。” 他強調了團隊的承諾
，“我們將繼續努力研究，以增強綠色能源的可持續解決方案。”

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

翻譯人：沈亞皓

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