三重周期极小曲面结构

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3D打印轻质燃料电池问世 首次达到航空航天应用所需的比功率指标
科技日报· 2025-09-22 23:39
丹麦技术大学研究团队在燃料电池领域取得突破:他们首次利用3D打印技术和特殊几何结构设计,研 制出一种全新的轻质燃料电池,首次达到航空航天应用所需的比功率指标,或将为航空航天绿色能源应 用开辟新路径。相关成果发表于新一期《自然·能源》杂志。 燃料电池由金属部件密封和连接,金属部件占系统总重量的75%以上,极大限制了其机动性,也制约了 其在航空航天等领域的应用。如果将一架普通喷气客机的70吨燃料替换成相同容量的锂电池,其重量将 高达3500吨,结果就是飞机根本无法起飞。 此次,研究团队设计出了一种完全由陶瓷制成、通过3D打印制造的新型燃料电池。他们重新设计了固 体氧化物电池的结构,采用了"三重周期极小曲面"结构,即自然界蝴蝶翅膀等轻质高强度结构中常见的 陀螺体几何,并通过3D打印将其制成全陶瓷燃料电池。 这一"单体陀螺体固体氧化物电池"结构坚固、轻巧,并且表面积极大,每克的输出功率超过1瓦,首次 达到航空航天应用所需的比功率指标。 除重量优势外,新设计在运行性能上同样表现突出。其多孔结构不仅有助于气体高效流通和热量均匀分 布,还显著增强了机械稳定性。在电解模式下,该电池的产氢速率是传统设计的近10倍。团队还在极端 ...