技术突破核心 - 研究团队首次利用3D打印技术和特殊几何结构设计出全新轻质燃料电池 达到航空航天应用所需的比功率指标 [1] - 新型燃料电池为完全由陶瓷制成的固体氧化物电池 采用自然界蝴蝶翅膀中常见的“三重周期极小曲面”陀螺体几何结构 [1] - 该“单体陀螺体固体氧化物电池”结构坚固轻巧且表面积极大 每克的输出功率超过1瓦 [1] 性能优势 - 新设计的多孔结构有助于气体高效流通和热量均匀分布 并显著增强机械稳定性 [2] - 在电解模式下 该电池的产氢速率是传统设计的近10倍 [2] - 电池在极端条件下保持稳定 包括经历100℃温度骤变并多次在发电与电解模式间切换 未出现结构损伤 [2] 应用潜力与制造 - 新设计的韧性对太空探索尤为关键 例如有望将NASA火星氧气原位资源利用实验装置从超过6吨的重量减轻至不足1吨 显著降低发射成本 [2] - 燃料电池制造过程简化 新型单体陶瓷设计仅需5个步骤即可完成生产 且无需金属部件与密封材料 [2] - 传统燃料电池金属部件占系统总重量的75%以上 极大限制了其在航空航天领域的应用 [1]