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     在未來的十年里，能源將成為我們這個(gè)星球面臨的主要挑戰(zhàn)之一， 目前我們確實(shí)擁有大量可用能源，但是我們的使用效率低下，而且造成了一系列的污染，這種不可持續(xù)的方法不能保證能源無窮無盡，為什么不把“保護(hù)環(huán)境”提上日程呢？誰能否定想出一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的方法來發(fā)電是不可必要的呢？答案是什么？3D打印。

3 d印制陶瓷電池

     其中一個(gè)可能的解決方案是陶瓷電池，通過高溫的電子化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電，雖然比內(nèi)燃機(jī)更清潔更高效，但它仍然要依賴于燃料，燃料電池能把像甲烷等的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電能，通過“電催化”而不是燃燒的方法，這樣就使得燃料電池非常高效節(jié)能，特別是，它也會(huì)產(chǎn)生大量熱量，有一些列的應(yīng)用，像空間加熱、水加熱或者驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)。

   這使得低碳能源計(jì)劃成為可能的解決方案，但和其他的像風(fēng)能、太陽能一樣，離商業(yè)利用還很遠(yuǎn)。首先，效率和功率密度仍然需要改善，其次還有要培養(yǎng)材料、電池和大規(guī)模的測(cè)試。因此，各公司還需要大量的財(cái)力來使這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。

幸運(yùn)的是，西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)研發(fā)出了一種用3D打印的方法來使這種燃料電池商業(yè)化變得更加可行。他們正在研究使用特殊的絲來快速、廉價(jià)、有效地3D打印出陶瓷燃料電池。

    本周，材料研究協(xié)會(huì)在波士頓舉辦秋季會(huì)議，會(huì)上，材料科學(xué)與工程的助理教授Ramille Shah討論了這種新的制作方法，他們研制出了一種“墨水”，可用于制造單個(gè)的氧化燃料電池組件：陰極、陽極、電解質(zhì)、互聯(lián)。這些都能用一種絲得到：70%~90%的物質(zhì)包括陶瓷顆粒，還有其他的由粘結(jié)劑和溶劑的混合物。

在打印過程中，各種溶劑的蒸發(fā)速度不同，因此創(chuàng)造出了一個(gè)獨(dú)特的固化過程，最不穩(wěn)定的溶劑在瞬間就蒸發(fā)了，得到一個(gè)半固態(tài)的形狀，但仍然可以與最上面的打印層相連接，依據(jù)組件，混合物略有不同，打印本身可以在室溫完成，而這些特殊的陶瓷則需要加溫到1250° C，從而使它成為一個(gè)堅(jiān)實(shí)、致密的形狀，在打印結(jié)構(gòu)中我們可以得到一個(gè)真正致密的顆粒。

    西北大學(xué)的研究人員推測(cè)這個(gè)3D打印方法非常便于制造燃料電池，它甚至可以制造出一些獨(dú)特的形狀，像把陶瓷片折疊成特定的形狀用于特殊的應(yīng)用。

 這種3D打印燃料電池在商業(yè)化之前還有許多工作要做，研制這種特殊的陶瓷絲是朝這個(gè)方向發(fā)展的重要一步，也許3D打印是為日益增長(zhǎng)的人類提供能源的突破口之一。