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2024
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行业新知 | 《Ceramics International》3D打印多孔氧化锆支撑的高效固体氧化物燃料电池
作者：
行业新知
近日，山东理工大学化学化工学院Jinjin Zhang以及Naitao Yang的团队在《Ceramics International》发表了题为3D printing of porous zirconia support for solid oxide fuel cells with high cell performance的研究，报道了具有3D打印多孔3YSZ微管固体氧化物燃料电池的制备和表征。
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研究内容
△图1，提供了有关电池几何形状、电流收集和密封的详细信息。
△ 图3，陶瓷负载量为30vol%、造孔剂PMMA粒径为3μm、含量分别为（a）10wt%、（b）15wt%、（c）20wt%、（d）25wt%和（e）30wt%的多孔陶瓷样品的形貌，以及（f）1400℃高温烧结后的相应孔隙率。
△ 图4，陶瓷负载量为30vol%、造孔剂含量为30wt%时制备的多孔陶瓷在1400°C烧结后的形貌。
△ 图5，光固化陶瓷浆料在不同球磨时间下表观粘度随剪切速率的变化。
△ 图6，使用光固化陶瓷浆料打印的坯体的（a）照片和（b）SEM图像，该浆料的陶瓷含量为30vol％，求磨时间为55分钟，造孔剂的粒径为3μm，含量为30wt％。
△ 图9，（a）烧结程序和（b）在1050、1100、1150、1200和1250°C五个不同温度下预烧结的样品的收缩率和抗弯强度。
△ 图12，在开路条件下不同工作温度下测得的电池阻抗参数。
△ 图13，850 °C时负载电流密度500 mA cm −2下的稳定性测试。
研究结论
本研究使用SLA 3D打印技术制备了基于多孔3YSZ结构的高性能MT-SOFC。通过研究不同参数的影响，确定了最佳制备条件。结果表明，采用特定粒径和含量的造孔剂、适当的球磨时间、氮气氛围和预烧结温度可获得最佳性能。优化条件下，SOFC在850°C下展现出高功率密度，并在测试后保持完好，成功制备了用于SOFC应用的3D打印多孔3YSZ惰性支撑体。
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