近日，一項收到歐洲地平線計劃（Horizon Europe）資助的項目結(jié)合陶瓷3D打印和固體氧化物電解電池（SOEC）兩項技術(shù)取得進展，其采用市售的YSZ（釔穩(wěn)定氧化鋯）粉末配置了用于SLA打印的專用漿料，并制備出高壓獨立SOEC堆棧，從而實現(xiàn)了將電力轉(zhuǎn)化為壓縮氫氣。

SOEC工作原理示意圖

注：

SOEC（固體氧化物電解電池）——與固體氧化物燃料電池（SOFC）運作方式相反，將電能轉(zhuǎn)化為化學能，主要功能是電解水蒸氣（H₂O）或二氧化碳（CO₂）來產(chǎn)生氫氣（H₂）或一氧化碳（CO）等氣體燃料。SOEC的關(guān)鍵部分是固體電解質(zhì)，通常由氧化物材料如氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）或氧化鑭穩(wěn)定的氧化鎂（LSM）等組成。這些電解質(zhì)材料具有高離子導電性，允許氧離子在高溫下在電解質(zhì)內(nèi)移動。

SLA（激光掃描的光固化技術(shù)）——使用紫外線激光來逐層固化液體光敏樹脂的打印技術(shù)，具有高分辨率和高精度，在制造復雜、精細和高質(zhì)量的原型和部件方面具有廣泛的應用。

3D 打印SOEC電池

本次報道的3D打印超高功率密度SOEC堆棧在緊湊的630cm³體積內(nèi)提供2.14kW的功率輸出。這意味著每單位體積的比功率增加了三倍，達到3.4kW，每單位質(zhì)量的比功率增加了四倍，達到1.10kW/kg。據(jù)說這些功能超過了任何現(xiàn)有的基準。

總結(jié)

氫能被視為最環(huán)保的能源，相關(guān)產(chǎn)業(yè)受到資本高度青睞，并且已有爆發(fā)之勢。而燃料電池和電解池就是氫能和電能相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵器件。早在2020年，就有研究成果顯示可以利用SLA技術(shù)打印SOFC，而同樣可以利用該技術(shù)打印SOEC也得到驗證，則加強了陶瓷3D打印對于加速推動氫能產(chǎn)業(yè)落地的重大意義，進而呈現(xiàn)出3D打印對傳統(tǒng)陶瓷SOEC加工的“范式轉(zhuǎn)變”趨勢。

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