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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，該技術涉及快速激光加工，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導該項研究。這項新技術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領域的世界級專業(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。”