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克萊姆森大學的研究人員正在研究一種新的3D打印技術(shù)，該技術(shù)涉及快速激光加工，以創(chuàng)建“質(zhì)子陶瓷電解槽堆疊”，將電能轉(zhuǎn)化為氫氣，作為儲存能量的一種方式。

電解槽可用作汽車中的燃料源或存儲太陽能和風能產(chǎn)生的能量。新的激光3D打印技術(shù)將減少制造高度壓縮電解槽的成本和時間。建華“Joshua”Tong，材料科學與工程副教授，以160萬美元從美國能源部能源效率和可再生能源辦公室領(lǐng)導該項研究。這項新技術(shù)不僅可以將制氫成本降低一半，而且還可以將器件尺寸減小一個數(shù)量級。 “我們的成功意味著我們可以提供可持續(xù)的清潔能源，”Tong說。 “這是非常棒的部分。我們正在將3D打印提升到一個新的水平。”

建華“Joshua”Tong，左，博士。學生Shenglong Mu在他們的Sirrine Hall實驗室工作

在Tong的項目中，最大的挑戰(zhàn)之一是弄清楚如何經(jīng)濟高效地用陶瓷進行印刷。當常規(guī)制造時，陶瓷必須在高溫爐中燒結(jié)，通常持續(xù)數(shù)小時。另外，不同類型的陶瓷需要在不同溫度下燒結(jié)。

此外，電解槽需要四種不同類型的陶瓷，這使得燒結(jié)成為挑戰(zhàn)。然而，研究人員開發(fā)出一種3D打印機，可以放下一層陶瓷，同時激光燒結(jié)它，無需使用熔爐。該技術(shù)將允許用戶在不使用爐子的情況下3D打印由四種不同類型的陶瓷制成的電解器。它類似于制作具有許多層的蛋糕并且每層具有不同的風味。

該技術(shù)可應用于3D打印其他類型的陶瓷產(chǎn)品，包括電池和太陽能電池，或高密度電池，允許智能手機一次保持充電幾天。此外，該技術(shù)可以打開3D打印到新產(chǎn)品和隨之而來的所有優(yōu)勢。 “例如，汽車燃料電池組的設計可以通過電子郵件發(fā)送到數(shù)千英里之外的工廠，并且可以在幾小時內(nèi)打印，而不是等待數(shù)天的交付，”Tong說。

該部門主席Rajendra Bordia表示，該研究增強了克萊姆森幫助創(chuàng)造更可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)換方式的努力。“材料科學與工程系的獨特定位是在利用電解技術(shù)為可再生能源運輸創(chuàng)造能源方面發(fā)揮主導作用，”他說。 “從事這個項目的團隊代表了相關(guān)領(lǐng)域的世界級專業(yè)知識，包括用于能量轉(zhuǎn)換，激光加工，增材制造和陶瓷加工的陶瓷材料和設備。”