在需要超高温的“质子陶瓷电化学电池（PCEC）”领域，同时改进既有制造工艺并确保高性能的新型制造工艺已经被开发出来。PCEC能够同时生产电力和氢气，在人工智能（AI）时代电力需求激增的当前，被视为备受瞩目的下一代能源技术。
（上排自左起）机械工程学系 Lee Gangtaek 教授、机械工程学系 Kang Yejin 博士研究生、机械工程学系 Kim Dongyeon 博士，（下排自左起）Lee Mincheol 硕士研究生、Oh Seeun 博士研究生、Jang Seungsoo 博士研究生、Kim Hyeonggeun 博士研究生。KAIST 提供
View original imageKAIST（韩国科学技术院）4日表示，机械工程系 Lee Gangtaek 教授研究团队开发出一种新工艺，可在比现有工艺低500摄氏度以上的温度下制造出高性能PCEC。
这一新工艺应用了类似微波炉原理以及特定化学成分的化学蒸汽（chemical vapor）扩散环境的“微波+蒸汽控制技术”。
PCEC的核心材料——电解质中含有钡（Ba）。但钡在1500摄氏度以上的高温下易挥发，被指是导致电池性能下降的主要原因之一。因此，能够在较低温度下使陶瓷电解质充分烧结致密化的技术，就成为决定电池性能的关键。
为解决这一问题，研究团队构思出名为“蒸汽扩散（Vapor Phase Diffusion）”的新型热处理方法。该技术是在电池旁边布置特殊辅助材料（蒸汽发生源），并对其照射微波，使蒸汽快速扩散。
应用该技术后，当温度升至800摄氏度时，来自辅助材料的蒸汽会向电解质方向移动，使陶瓷颗粒牢固结合。借此，完成PCEC所需的制造工艺温度得以从原先的1500摄氏度降至980摄氏度。
采用新工艺（600摄氏度）制造的、面积为1平方厘米的电池能够稳定输出2瓦电功率，并每小时生成205毫升氢气。尤为突出的是，即便连续运行500小时，其性能也毫无衰减，稳定性优异。
研究团队还通过数字孪生技术，分析了在实际实验中难以观测到的电池内部微观结构中的气体传输现象，从而进一步提升了该技术的可靠性。
Lee 教授表示：“本研究是全球首例利用蒸汽在降低热处理温度的同时，实现高性能、高稳定性电池制造的案例。希望此次新开发的工艺能够成为解决AI时代电力问题、加速迈向氢能社会的核心制造技术。”
此外，本研究由KAIST机械工程系 Kim Dongyeon 博士与 Kang Yejin 博士研究生共同担任第一作者。研究成果（论文）发表在能源与材料领域学术期刊《Advanced Materials》上，并被选为去年10月29日刊的封面论文。
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
