原子尺度半導體工藝技術與清潔氫技術攜手共創

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。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，現有技術在實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（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）技術的過程涉及在襯底表面沉積氣態材料，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發并應用了一種粉末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。

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

針對這個問題，研究團隊開發了一款創新的假肢手臂，專為一名車禍中失去拇指和食指的患者量身定制。這種先進的假肢通過傳感器解讀來自大腦到肌肉的信號來運行。與傳統的假肢不同，它還包括一個手腕旋轉模塊，使患者可以自由移動手腕。

領導這項研究的安智桓教授表示：“這標志著通過應用基于先進半導體工藝的技術在綠色能源系統方面取得突破。粉末ALD技術在SOFC、氫氣生產和諸如SOEC等次級電池設備等各種應用中具有巨大潛力。”

他補充說：“我們將繼續開展研究工作，為綠色能源提供可持續的解決方案。”