La technologie des semi-conducteurs à l'échelle atomique et la technologie de l'hydrogène propre se rejoignent
Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont largement utilisées pour le stockage de l'énergie, les transports et diverses applications, en employant des électrolytes solides tels que les céramiques. L'efficacité de ces piles dépend des performances et de la stabilité de leurs électrodes. Pour améliorer cette efficacité, il est nécessaire de fabriquer des électrodes à structure poreuse. Malheureusement, les technologies existantes se heurtent à des difficultés pour obtenir un revêtement uniforme de matériaux céramiques dans des électrodes possédant des structures poreuses complexes.
Représentation schématique illustrant le mécanisme de contrôle de l'épaisseur à l'échelle atomique de la poudre d'électrode par l'utilisation de la technologie ALD sur poudre.
POSTECH
Une équipe de recherche collaborative, composée du professeur Jihwan An et du candidat au doctorat Sung Eun Jo du département d'ingénierie mécanique de l'université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), ainsi que du professeur WooChul Jung et de SungHyun Jeon du département des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST), a réussi à produire des électrodes poreuses pour les SOFC à l'aide des derniers procédés de semi-conducteurs. Cette recherche a récemment fait l'objet d'un article de couverture dans Small Methods, une revue internationale consacrée à la science des matériaux.
Le processus de dépôt par couches atomiques (ALD) consiste à déposer des matériaux gazeux sur la surface d'un substrat en couches atomiques minces et uniformes. Dans une étude récente, l'équipe du professeur Jihwan An, connue pour ses travaux antérieurs sur l'amélioration de l'efficacité des SOFC par ALD, a mis au point et appliqué un processus et un équipement d'ALD sur poudre. Cela leur a permis de recouvrir avec précision des films nanométriques sur des poudres fines.
L'équipe a utilisé ce procédé pour recouvrir uniformément une céramique d'oxyde de zirconium (ZrO2) sur une cathode à structure poreuse (LSCF). Contrairement aux procédés ALD traditionnels pour les semi-conducteurs, qui adsorbent principalement les réactifs gazeux à la surface des structures poreuses et sont limités dans la pénétration des pores complexes, l'équipe a utilisé un processus de couche atomique sur des matériaux d'électrode en poudre et a déposé avec succès ces matériaux à l'intérieur de la structure. Lors d'essais expérimentaux, les électrodes de l'équipe ont permis de multiplier par 2,2 la densité de puissance maximale des cellules par rapport aux cellules conventionnelles, même dans des environnements à haute température (700-750 °C). En outre, ils ont obtenu une réduction de 60 % de la résistance d'activation, un facteur qui diminue généralement l'efficacité des cellules.
En réponse à ce problème, l'équipe de recherche a mis au point une prothèse de main innovante adaptée à un patient ayant perdu son pouce et son index dans un accident de voiture. Cette prothèse avancée fonctionne en interprétant les signaux transmis par le cerveau aux muscles par l'intermédiaire de capteurs. Contrairement aux prothèses conventionnelles, elle intègre un module de rotation du poignet, ce qui permet aux patients de bénéficier d'un mouvement illimité de leur poignet.
Le professeur Jihwan An, qui a dirigé la recherche, a déclaré : "Il s'agit d'une percée dans les systèmes d'énergie verte grâce à l'application d'une technologie avancée basée sur les processus des semi-conducteurs. La technologie ALD sur poudre offre un immense potentiel dans diverses applications, notamment les SOFC, la production d'hydrogène et les dispositifs de batteries secondaires tels que les SOEC". Il a souligné l'engagement de l'équipe en déclarant : "Nous poursuivrons nos efforts de recherche afin d'améliorer les solutions durables pour l'énergie verte."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Sung Eun Jo, SungHyun Jeon, Hyong June Kim, Byung Chan Yang, Kyoungjae Ju, Turgut M. Gür, WooChul Jung, Jihwan An; "Simultaneous Performance and Stability Enhancement in Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells by Powder‐Atomic Layer Deposited LSCF@ZrO2 Cathodes"; Small Methods, Volume 8, 2023-9-25
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