3D打印固體氧化物燃料電池SOFC

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell
，簡稱SOFC)屬於第三代燃料電池，從外觀上看起來， 燃料電池就像是一個蓄電池
，有陰極
、陽yang極ji也ye有you電dian解jie質zhi。但dan它ta們men最zui大da的de不bu同tong之zhi處chu在zai於yu
，蓄xu電dian池chi是shi一yi個ge儲chu電dian裝zhuang置zhi
，燃ran料liao電dian池chi是shi一yi個ge發fa電dian裝zhuang置zhi

，它ta能neng夠gou讓rang具ju有you可ke燃ran性xing的de燃ran料liao與yu氧yang反fan應ying產chan生sheng電dian。

Cell3Ditor項目正在開發用於批量生產低排放固體氧化物燃料電池（SOFC）的混合噴墨/ SLA陶瓷3D打印機。

作為碳基能源發電的替代方案，該項目得到歐盟委員會FCH JU專項的支持。在接下來的三年半中
，委員會將支持Cell3Ditor擴大替代能源生產循環係統所需的材料
、機械和工藝的任務。

Cell3Ditor項目由西班牙巴塞羅那的加泰羅尼亞能源研究所（IREC）領導
，通過位於荷蘭、瑞典
、西班牙、英國、法國和丹麥的主要機構和公司提供戰略合作支持。

在這個項目中
，七家戰略合作夥伴分別貢獻了他們在特定領域的專長。例如丹麥技術大學（DTU）提供了生產3D打印SOFC材料的支持
，並在硬件和設計方麵提供了幫助。瑞典的SAAN Engergi公司則專注於提供設計方麵的支持。

目前的陶瓷加工方法采用超過100個難以置信的複雜步驟，而且設計不具備靈活性。這個過程不僅昂貴，而且耗費時間。

通過3D打印
，Cell3Ditor提出了單片SOFC的兩步製造方法。正如該項目在向歐盟委員會所提交的報告中所述，“除了通過兩步製造方法（成型和燒結）製造工藝帶來的明顯簡化工藝，通過使用3D打印方法來製造SOFC減少了廢料的產生，並且還降低了與組裝相關的工作量及成本。”

根據項目概況，混合噴墨/ SLA SOFC 3D打印機的當前規格如下：

最大可打印體積： 30 x 30 x 10厘米（長x寬x高）

層厚度：10至250μm之間

橫向分辨率： <100μm

多材料沉積：SLA光固化材料和4種噴墨打印

打印速度：每小時100層

項目團隊表示，這台3D打印機將成為專門用於生產SPFC的機器，Cell3Ditor項目將成為批量生產SPFC的桌麵工廠。

SOFC是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環境友好地轉化成電能的全固態化學發電裝置。被普遍認為是在未來會與質子交換膜燃料電池(PEMFC)一樣得到廣泛普及應用的一種燃料電池。SOFC與第一代燃料電池(磷酸型燃料電池，簡稱PAFC)、第二代燃料電池(熔融碳酸鹽燃料電池
，簡稱MCFC)相比它有如下優點：(1)較高的電流密度和功率密度

；(2)陽、陰極極化可忽略，彼化損失集中在電解質內阻降；(3)可直接使用氫氣、烴類(甲烷)、甲醇等作燃料
，而不必使用貴金屬作催化劑；(4)避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質或熔鹽電解質的腐蝕及封接問題；(5)能提供高質餘熱，實現熱電聯產
，燃料利用率高，能量利用率高達80%左右，是一種清潔高效的能源係統；(6)廣泛采用陶瓷材料作電解質
、陰極和陽極
，具有全固態結構
；(7)陶瓷電解質要求中
、高溫運行(600～1000℃)
，加快了電池的反應進行
，還可以實現多種碳氫燃料氣體的內部還原，簡化了設備。

固體氧化物燃料電池具有燃料適應性廣、能量轉換效率高、全固態
、模塊化組裝、零汙染等優點，可以直接使用氫氣
、一氧化碳
、天然氣、液化氣、煤氣及生物質氣等多種碳氫燃料。在大型集中供電

、中型分電和小型家用熱電聯供等民用領域作為固定電站，以及作為船舶動力電源、交通車輛動力電源等移動電源
，都有廣闊的應用前景。