当丹麦手艺大学团队正在Nature Energy上颁发他们的3D打印固体氧化物电池研究时，NASA的工程师们可能没想到，这个尝试室冲破，有可能改写火星使命的经济账本。NASA目前规划的火星氧气出产系统（MOXIE项目升级版）需要6400公斤的设备分量，仅发射成本就高达6。4亿美元。而丹麦团队的TPMS布局SOC电池手艺显示，划一机能的系统分量可能降至800公斤，发射成本随之估算下降到8000万美元。这个复杂精巧的三沉周期最小曲面（TPMS）3D打印布局，正在我们看来，是固体氧化物燃料电池范畴的一次新冲破。保守SOC堆叠需要复杂的多材料组件，金属互连件和密封组件占领了跨越75%的堆叠分量，这严沉了功率密度并添加告终构复杂性。AM易道对于该文章的很多表述已离开原文章的原始手艺表述，有大量原创息争读创做成分，如需要领会更多硬核手艺内容，请自行阅读原文。这套由丹麦手艺大学自从开辟的系统像素尺寸达到7。54微米，可以或许切确构制陶瓷浆料布局。分离剂等夹杂制成浆料，此中8YSZ粉末体积分数为37%。前15层利用42 mJ/cm²的光能量输入确保取建立平台的安稳连系，后续特征层采用36 mJ/cm²维持高分辩率。曲面是零平均曲率的平均均衡曲面，将空间分为两个的子体积，构成由弯曲薄壁分隔的两个通道。样品需要正在40°C、37kHz频次的LithaSol 20清洗剂中完全清洗，每5分钟改换清洗剂并冲刷样品，曲到察看不到白色8YSZ浆料为止。电极制备采用湿化学涂覆手艺。燃料电极利用NiO-YSZ（质量比1！1），氧电极采用LSM-YSZ（质量比1！1）。然后用气枪5bar的持续压气力流，将通道中的残剩浆料排出。从图2的布局表征能够看出，烧结后的Gyroid电解质厚度约为140微米，取基于先前丈量的X或Y标的目的收缩率计较值148微米很是接近。正在900°C下，3D SOC正在燃料电池模式下实现跨越450 mW/cm²的面积功率密度，正在电解模式下跨越650 mA/cm²的电流密度。SOC电池模式下面积比电阻添加约11%，电解模式下添加约8%，这个降解率取不异材料制成的SOC正在雷同测试前提下的表示相当。系统能够正在电池和电解模式之间每10小时切换一次，颠末五个轮回后仍能正在恒流节制下连结不变的电解运转。保守电解质支持平面SOC凡是需要≥200微米的厚电解质来确保机械强度，但厚电解质了电化学机能。148微米厚的Gyroid元件正在没有外壳的环境下，具有取封锁220微米厚外壳相当的高机械抗压性。取保守SOC或3D打印波纹SOC比拟，TPMS布局正在数学上具有每点零平均曲率的特征，从而确保了大3D空间中的平均应力分布，而不是正在受束缚的2D或2。5D概况上。研究显示，通过集成单体能够实现3D SOC堆叠的规模化，NASA火星项目目前打算摆设总沉6400公斤、体积6600升的平面电解堆叠来为火星人类勾当发生氧气。从制制工艺角度看，3D SOC制制流程比拟保守堆叠手艺大幅简化，只需三个次要步调：增材制制、电极涂覆和烧结/共烧结。研究表白，跟着电解质厚度进一步削减和工做温度降低，比铂廉价的银和镍变得可行。手艺径方面，DLP光固化3D打印正在细密陶瓷制制中展示出的精度和可反复性对使用需求来说是脚够的。TPMS布局优化→空间操纵率提拔→单元分量机能提拔→系统总分量下降→发射成本削减→使命经济性改善。当然，从尝试室的2。53cm²无效面积到火星使命所需的大规模系统，两头还有庞大的工程化鸿沟。电极涂覆的平均性节制、持久运转的靠得住性验证、这些都是必需处理的现实问题。火星摸索成本的骤降不会正在明天发生，但当它发生时，这个小小3D打印陶瓷布局，很可能就是改变历程的起点。寻找AM易道编纂，5年以上3D打印行业经验，不限专业范畴。等候取有深度思虑能力、文字能力和创做乐趣的小伙伴合做，配合打制优良内容。成心者请加yihanzhong详聊。读者提醒：添加amyidao插手读者交换群（备注加群），获取原始信源链接或未便颁发内容，并取AM易道同频读者配合切磋3D打印的一切，AM易道也读者星标号，以便第一时间收到AM易道更新。