美国西北大学用3D打印技术制造陶瓷燃料电池

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3D虎 2014-12-09 15:08:40 1738
微导读:

未来几十年里,能源供应将成为地球所面临的主要挑战之一。虽然当前我们确实有很多可用的能源,但大多数是靠一些低效或污染的方法产生的。改进这一现状的解决方案之一就是陶瓷燃料电池,这是一种通过高温电化学方法产生电力的设备。

  未来几十年里,能源供应将成为地球所面临的主要挑战之一。虽然当前我们确实有很多可用的能源,但大多数是靠一些低效或污染的方法产生的。改进这一现状的解决方案之一就是陶瓷燃料电池,这是一种通过高温电化学方法产生电力的设备。虽然它仍然依靠燃料,但比内燃机更加清洁有效率。世界上很多公司都投入了大量资源进行研发,希望早日使其实现商业化。


3D打印的陶瓷燃料电池


  近日,美国西北大学的研究人员开发出了一种3D打印的生产方法,使得陶瓷燃料电池技术的使用成本进一步降低,使其朝着商业化又迈进了一步。他们正在使用一种特殊的3D打印线材来实现快速、廉价和有效地制造陶瓷燃料电池。


  本周在波士顿举行的材料研究学会秋季会议上,西北大学的材料科学与工程助理教授Ramille Shah介绍了这种新的生产方法。他们已经开发出一种“墨水”,据了解,这种墨水可以用来制造氧化物型燃料电池的各个部件:阴极、阳极、电解质和连接件。而这些都是靠一种混合型的线材来实现的:该线材的70%到90%由陶瓷粒子组成,而其余则是由一种粘合剂和一种由各种溶剂组成的混合溶剂组成。


  在3D打印期间,由于各种溶剂的挥发速度不同,从而产生独特的凝固过程。其中最不稳定熔剂几乎瞬间蒸发,形成打印对象的半固体状态,但仍然能够与它上面的打印层连接在一起。根据成份的不同,该混合物的表现会略有不同。打印本身可以在室温下进行,尽管这种特殊陶瓷确实需要被加热到1250℃,使之变成固体和稠密的形状。“我们能够将这些颗粒根据打印结构紧密地排列在一起”。


  西北大学的研究人员预期,这种3D打印方法可以用于开发出一种非常简单的燃料电池制造工艺。它甚至可以制成各种独特的形状,比如可以卷起来或折叠成各种特定形状的平板。


  不过要使这种3D打印的燃料电池真正具备商业化的可能性还需要更多的研究。而对于这种特殊类型的陶瓷线材的研究则是迈向这个方向的重要一步。也许3D打印确实是为地球上不断增长的人口提供更多能源的关键。



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