La tecnología de procesos semiconductores a escala atómica y la tecnología del hidrógeno limpio se dan la mano
Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) se utilizan ampliamente para el almacenamiento de energía, el transporte y diversas aplicaciones, empleando electrolitos sólidos como la cerámica. La eficiencia de estas pilas depende del rendimiento y la estabilidad de sus electrodos. Para mejorar esta eficiencia, es necesario fabricar electrodos con una estructura porosa. Desgraciadamente, las tecnologías actuales tienen dificultades para lograr un recubrimiento uniforme de materiales cerámicos en electrodos con estructuras porosas complejas.
Representación esquemática que ilustra el mecanismo de control del espesor a escala atómica en el polvo de electrodo mediante el uso de la tecnología ALD de polvo.
POSTECH
Un equipo de investigación formado por el profesor Jihwan An y la candidata al doctorado Sung Eun Jo, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), y el profesor WooChul Jung y SungHyun Jeon, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), ha conseguido fabricar electrodos porosos para pilas de combustible SOFC utilizando los procesos semiconductores más avanzados. Esta investigación ha aparecido recientemente como artículo de contraportada en Small Methods, revista internacional dedicada a la ciencia de los materiales.
El proceso de deposición de capas atómicas (ALD) consiste en depositar materiales gaseosos sobre la superficie de un sustrato en capas atómicas finas y uniformes. En un estudio reciente, el equipo del profesor Jihwan An, conocido por sus trabajos previos sobre la mejora de la eficiencia de las pilas de combustible SOFC mediante ALD, desarrolló y aplicó un proceso y un equipo de ALD en polvo. Esto les permitió recubrir con precisión películas nanométricas sobre polvos finos.
El equipo utilizó este proceso para recubrir uniformemente un material cerámico de óxido de circonio (ZrO2) sobre un cátodo estructurado poroso (LSCF). A diferencia de los procesos ALD tradicionales para semiconductores, que adsorben principalmente reactivos gaseosos en la superficie de estructuras porosas y tienen limitaciones para penetrar en poros complejos, el equipo empleó un proceso de capas atómicas sobre materiales de electrodos en polvo y depositó con éxito estos materiales en el interior de la estructura. En pruebas experimentales, los electrodos del equipo demostraron un notable aumento de 2,2 veces en la densidad de potencia máxima de las células en comparación con las convencionales, incluso en entornos de alta temperatura (700-750°C). Además, consiguieron reducir en un 60% la resistencia a la activación, un factor que suele disminuir la eficiencia de las células.
En respuesta a este problema, el equipo de investigadores ha desarrollado una innovadora prótesis de mano hecha a medida para un paciente que perdió el pulgar y el índice en un accidente de tráfico. Esta prótesis avanzada funciona interpretando las señales del cerebro a los músculos a través de sensores. A diferencia de las prótesis convencionales, incorpora un módulo de rotación de la muñeca, lo que permite al paciente disfrutar de un movimiento sin restricciones de sus muñecas.
El profesor Jihwan An, que dirigió la investigación, declaró: "Esto supone un gran avance en los sistemas de energía verde gracias a la aplicación de la tecnología basada en procesos semiconductores avanzados. La tecnología ALD en polvo encierra un inmenso potencial en diversas aplicaciones, como las SOFC, la producción de hidrógeno y los dispositivos de baterías secundarias como las SOEC". Subrayó el compromiso del equipo diciendo: "Continuaremos nuestros esfuerzos de investigación para mejorar las soluciones sostenibles para la energía verde."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
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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