原子尺度半导体工艺技术与清洁氢技术携手共创

固体氧化物燃料电池（SOFC）被广泛用于能源存储、交通运输和各种应用中，采用陶瓷等固体电解质。这些电池的效率取决于它们电极的性能和稳定性。

为了提高这种效率，需要制造具有多孔结构的电极。不幸的是，现有技术在实现电极内部复杂多孔结构的陶瓷材料均匀涂层方面面临挑战。

浦项科技大学（POSTECH）机械工程系的安智桓教授和博士研究生Sung Eun Jo等人组成的合作研究团队成功利用最新的半导体工艺为SOFC制造了多孔电极。这项研究被选为Small Methods的封底文章。

原子层沉积（ALD）技术的过程涉及在衬底表面沉积气态材料，形成薄而均匀的原子层。在最近的一项研究中，以提高SOFC效率而闻名的安智桓教授的团队开发并应用了一种粉末ALD工艺和设备。这使他们能够在细粉末上精确涂覆纳米薄膜。

该团队利用这一工艺将氧化锆（ZrO2）陶瓷材料均匀涂覆在多孔结构阴极（LSCF）上。与传统的半导体ALD工艺不同，后者主要是将气态反应物吸附到多孔结构表面，并在穿透复杂孔隙方面存在局限性。该团队采用了一种原子层工艺处理电极材料粉末，并成功将这些材料沉积在结构内部。

在实验中，与传统电极相比，该团队的电极在高温环境（700–750°C）中表现出了显著的最大功率密度增加了2.2倍。此外，他们实现了激活阻抗的60%降低，这通常会降低电池的效率。

针对这个问题，研究团队开发了一款创新的假肢手臂，专为一名车祸中失去拇指和食指的患者量身定制。这种先进的假肢通过传感器解读来自大脑到肌肉的信号来运行。与传统的假肢不同，它还包括一个手腕旋转模块，使患者可以自由移动手腕。

领导这项研究的安智桓教授表示：“这标志着通过应用基于先进半导体工艺的技术在绿色能源系统方面取得突破。粉末ALD技术在SOFC、氢气生产和诸如SOEC等次级电池设备等各种应用中具有巨大潜力。”

他补充说：“我们将继续开展研究工作，为绿色能源提供可持续的解决方案。”