Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont largement utilisées pour le stockage d'énergie, le transport et diverses applications, utilisant des électrolytes solides tels que la céramique. L'efficacité de ces cellules repose sur les performances et la stabilité de leurs électrodes.
Pour améliorer cette efficacité, il est nécessaire de fabriquer des électrodes ayant une structure poreuse. Malheureusement, les technologies existantes sont confrontées à des défis pour obtenir un revêtement uniforme de matériaux céramiques au sein d'électrodes possédant des structures poreuses complexes.
Une équipe de recherche collaborative, comprenant le professeur Jihwan An et le Ph.D. Le candidat Sung Eun Jo du Département de génie mécanique de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), et d'autres, a produit avec succès des électrodes poreuses pour les SOFC en utilisant les derniers procédés semi-conducteurs. Cette recherche a été présentée en quatrième de couverture dans Small Methods. .
Le processus de dépôt de couche atomique (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 visant à améliorer l'efficacité des SOFC utilisant l'ALD, a développé et appliqué un processus et un équipement ALD en poudre. Cela leur a permis de déposer avec précision des films nano-fins sur des poudres fines.
L'équipe a utilisé ce procédé pour recouvrir uniformément un oxyde de zirconium (ZrO2 ) matériau céramique sur une cathode structurée poreuse (LSCF). Contrairement aux processus ALD traditionnels pour les semi-conducteurs qui adsorbent principalement les réactifs gazeux sur la surface des structures poreuses et sont confrontés à des limitations dans la pénétration des pores complexes, l'équipe a utilisé un processus de couche atomique sur des matériaux d'électrode en poudre et a réussi à déposer ces matériaux à l'intérieur de la structure.
Lors d'essais expérimentaux, les électrodes de l'équipe ont démontré une augmentation remarquable de 2,2 fois de la densité de puissance maximale des cellules par rapport aux cellules conventionnelles, même dans des environnements à haute température (700 à 750°C). De plus, ils ont obtenu une réduction de 60 % de la résistance à l'activation, un facteur qui diminue généralement l'efficacité cellulaire.
En réponse à ce problème, l'équipe de recherche a développé une main prothétique innovante adaptée à un patient qui a perdu son pouce et son index dans un accident de voiture. Cette prothèse avancée fonctionne en interprétant les signaux du cerveau vers les muscles grâce à des capteurs. Contrairement aux prothèses conventionnelles, elle intègre un module de rotation du poignet, permettant aux patients de bénéficier d'un mouvement sans restriction de leurs poignets.
Le professeur Jihwan An, qui a dirigé la recherche, a déclaré :« Cela signifie une percée dans les systèmes d'énergie verte grâce à l'application d'une technologie avancée basée sur les processus de semi-conducteurs. La technologie ALD en poudre présente un immense potentiel dans diverses applications, notamment les SOFC, la production d'hydrogène et les dispositifs de batterie secondaire tels que SOEC."
Il a ajouté :"Nous poursuivrons nos efforts de recherche pour améliorer les solutions durables pour l'énergie verte."
Plus d'informations : Sung Eun Jo et al, Amélioration simultanée des performances et de la stabilité dans les piles à combustible à oxyde solide à température intermédiaire par couche atomique de poudre déposée LSCF@ZrO2 cathodes, Petites méthodes (2023). DOI :10.1002/smtd.202300790
Informations sur le journal : Petites méthodes
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
