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批量3D打印固体氧化物燃料电池SOFC的桌面工厂正在来袭！

2017-08-10

中国电源产业网

导语：固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，从外观上看起来，燃料电池就像是一个蓄电池，有阴极、阳极也有电解质。但它们最大的不同之处在于，蓄电池是一个储电装置，燃料电池是一个发电装置，它能够让具有可燃性的燃料与氧反应产生电。

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，从外观上看起来，燃料电池就像是一个蓄电池，有阴极、阳极也有电解质。但它们最大的不同之处在于，蓄电池是一个储电装置，燃料电池是一个发电装置，它能够让具有可燃性的燃料与氧反应产生电。

Cell3Ditor项目正在开发用于批量生产低排放固体氧化物燃料电池（SOFC）的混合喷墨/ SLA陶瓷3D打印机。

100个步骤

简化为两步

作为碳基能源发电的替代方案，该项目得到欧盟委员会FCH JU专项的支持。在接下来的三年半中，委员会将支持Cell3Ditor扩大替代能源生产循环系统所需的材料、机械和工艺的任务。

Cell3Ditor项目由西班牙巴塞罗那的加泰罗尼亚能源研究所（IREC）领导，通过位于荷兰、瑞典、西班牙、英国、法国和丹麦的主要机构和公司提供战略合作支持。

在这个项目中，七家战略合作伙伴分别贡献了他们在特定领域的专长。例如丹麦技术大学（DTU）提供了生产3D打印SOFC材料的支持，并在硬件和设计方面提供了帮助。瑞典的SAAN Engergi公司则专注于提供设计方面的支持。

目前的陶瓷加工方法采用超过100个难以置信的复杂步骤，而且设计不具备灵活性。这个过程不仅昂贵，而且耗费时间。

通过3D打印，Cell3Ditor提出了单片SOFC的两步制造方法。正如该项目在向欧盟委员会所提交的报告中所述，“除了通过两步制造方法（成型和烧结）制造工艺带来的明显简化工艺，通过使用3D打印方法来制造SOFC减少了废料的产生，并且还降低了与组装相关的工作量及成本。”

根据项目概况，混合喷墨/ SLA SOFC 3D打印机的当前规格如下：

最大可打印体积： 30 x 30 x 10厘米（长x宽x高）

层厚度：10至250μm之间

横向分辨率： <100μm

多材料沉积：SLA光固化材料和4种喷墨打印

打印速度：每小时100层

项目团队表示，这台3D打印机将成为专门用于生产SPFC的机器，Cell3Ditor项目将成为批量生产SPFC的桌面工厂。

SOFC是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。

SOFC与第一代燃料电池(磷酸型燃料电池，简称PAFC)、第二代燃料电池(熔融碳酸盐燃料电池，简称MCFC)相比它有如下优点：(1)较高的电流密度和功率密度；(2)阳、阴极极化可忽略，彼化损失集中在电解质内阻降；(3)可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用贵金属作催化剂；(4)避免了中、低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题；(5)能提供高质余热，实现热电联产，燃料利用率高，能量利用率高达80%左右，是一种清洁高效的能源系统；(6)广泛采用陶瓷材料作电解质、阴极和阳极，具有全固态结构；(7)陶瓷电解质要求中、高温运行(600～1000℃)，加快了电池的反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原，简化了设备。

固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。

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