Om deze efficiëntie te vergroten, is er een vereiste om elektroden met een poreuze structuur te vervaardigen. Helaas worden bestaande technologieën geconfronteerd met uitdagingen bij het bereiken van een uniforme coating van keramische materialen binnen elektroden met ingewikkelde poreuze structuren.

Een samenwerkend onderzoeksteam, bestaande uit professor Jihwan An en Ph.D. kandidaat Sung Eun Jo van de afdeling Werktuigbouwkunde van de Pohang University of Science and Technology (POSTECH), en anderen, heeft met succes poreuze elektroden voor SOFC's geproduceerd met behulp van de nieuwste halfgeleiderprocessen. Dit onderzoek is opgenomen als achteromslagartikel in Small Methods .

Het proces van atomaire laagafzetting (ALD) omvat het afzetten van gasvormige materialen op een substraatoppervlak in dunne, uniforme atomaire lagen. In een recent onderzoek heeft het team van professor Jihwan An, bekend om hun eerdere werk bij het verbeteren van de efficiëntie van SOFC's met behulp van ALD, een poeder-ALD-proces en -apparatuur ontwikkeld en toegepast. Hierdoor konden ze nauwkeurig nanodunne films op fijne poeders aanbrengen.

Het team gebruikte dit proces om een ​​zirkoniumoxide (ZrO₂) gelijkmatig te coaten ) keramisch materiaal op een poreuze gestructureerde kathode (LSCF). In tegenstelling tot traditionele ALD-processen voor halfgeleiders die voornamelijk gasvormige reactanten adsorberen op het oppervlak van poreuze structuren en beperkingen ondervinden bij het penetreren van complexe poriën, paste het team een ​​atoomlaagproces toe op poedervormige elektrodematerialen en zette deze materialen met succes af in de structuur.

In experimentele onderzoeken lieten de elektroden van het team een ​​opmerkelijke 2,2-voudige toename zien in de maximale vermogensdichtheid van de cellen vergeleken met conventionele cellen, zelfs in omgevingen met hoge temperaturen (700–750°C). Bovendien bereikten ze een vermindering van 60% in de activeringsweerstand, een factor die doorgaans de celefficiëntie vermindert.

Als reactie op dit probleem heeft het onderzoeksteam een ​​innovatieve handprothese ontwikkeld, op maat gemaakt voor een patiënt die zijn duim en wijsvinger verloor bij een auto-ongeluk. Deze geavanceerde prothese werkt door signalen van de hersenen naar de spieren te interpreteren via sensoren. In tegenstelling tot conventionele protheses bevat het een polsrotatiemodule, waardoor patiënten onbeperkte bewegingsvrijheid van hun polsen hebben.

Professor Jihwan An, die het onderzoek leidde, zei:"Dit betekent een doorbraak in groene energiesystemen door de toepassing van geavanceerde, op halfgeleiderprocessen gebaseerde technologie. Poeder-ALD-technologie heeft een enorm potentieel in verschillende toepassingen, waaronder SOFC's, waterstofproductie en secundaire batterijapparaten zoals SOEC's."

Hij voegde eraan toe:"We zullen onze onderzoeksinspanningen voortzetten om duurzame oplossingen voor groene energie te verbeteren."

Meer informatie: Sung Eun Jo et al., Gelijktijdige prestatie- en stabiliteitsverbetering in vaste-oxidebrandstofcellen op middelhoge temperatuur door middel van poeder-atoomlaag afgezette LSCF@ZrO2-kathoden, Kleine methoden (2023). DOI:10.1002/smtd.202300790

Journaalinformatie: Kleine methoden

Aangeboden door Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie