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 células depende del rendimiento y la estabilidad de sus electrodos.
Para mejorar esta eficiencia, es necesario fabricar electrodos con una estructura porosa. Desafortunadamente, las tecnologías existentes enfrentan desafíos para lograr un recubrimiento uniforme de materiales cerámicos dentro de electrodos que poseen estructuras porosas intrincadas.
Un equipo de investigación colaborativo, formado por el profesor Jihwan An y Ph.D. El candidato Sung Eun Jo del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), y otros, ha producido con éxito electrodos porosos para SOFC utilizando los últimos procesos de semiconductores. Esta investigación ha aparecido como artículo de contraportada en Small Methods. .
El proceso de deposición de capas atómicas (ALD) implica depositar materiales gaseosos sobre la superficie de un sustrato en capas atómicas delgadas y uniformes. En un estudio reciente, el equipo del profesor Jihwan An, conocido por su trabajo previo para mejorar la eficiencia de las SOFC utilizando ALD, desarrolló y aplicó un proceso y un equipo de ALD en polvo. Esto les permitió recubrir con precisión películas nanofinas en polvos finos.
El equipo utilizó este proceso para recubrir uniformemente un óxido de circonio (ZrO2 ) material cerámico 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 enfrentan limitaciones para penetrar poros complejos, el equipo empleó un proceso de capa atómica en materiales de electrodos en polvo y depositó con éxito estos materiales dentro 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 celdas en comparación con las convencionales, incluso en ambientes de alta temperatura (700-750°C). Además, lograron una reducción del 60 % en la resistencia a la activación, un factor que normalmente disminuye la eficiencia celular.
En respuesta a este problema, el equipo de investigación ha desarrollado una innovadora prótesis de mano diseñada para un paciente que perdió el pulgar y el índice en un accidente automovilístico. Esta prótesis avanzada funciona interpretando señales del cerebro a los músculos a través de sensores. A diferencia de las prótesis convencionales, incorpora un módulo de rotación de muñeca, lo que permite a los pacientes disfrutar de un movimiento sin restricciones de sus muñecas.
El profesor Jihwan An, que dirigió la investigación, dijo:"Esto significa un gran avance en los sistemas de energía verde mediante la aplicación de tecnología avanzada basada en procesos de semiconductores. La tecnología ALD en polvo tiene un inmenso potencial en diversas aplicaciones, incluidas SOFC, producción de hidrógeno y dispositivos de baterías secundarias como SOEC."
Y añadió:"Continuaremos nuestros esfuerzos de investigación para mejorar las soluciones sostenibles para la energía verde".
Más información: Sung Eun Jo et al, Mejora simultánea del rendimiento y la estabilidad en pilas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia mediante cátodos LSCF@ZrO2 depositados en una capa atómica en polvo, Métodos pequeños (2023). DOI:10.1002/smtd.202300790
Información de la revista: Pequeños métodos
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
