固体氧化物电池的生产是一个复杂的,具有挑战性的过程。最近,加法制造(AM)也被称为3 d打印技术,已成为一个有利的生产方法。pre-proof杂志在加法制造探讨了固体氧化物电池的生产使用robocasting和喷墨打印。
研究:Hybrid-3D印刷对称固体氧化物电池通过喷墨打印和robocasting。图片来源:FabrikaSimf / Shutterstock.com
固体氧化物电池
陶瓷设备最近探索用作超级电容器,环境和能源技术、分离膜、全固态电池、化学传感器、固体氧化物电池。固体氧化物电池多层陶瓷设备,可以利用作为氢的高效的固体氧化物电解电池或燃料电池可以用来产生能源使用氢作为燃料来源。
固体氧化物电池由密集的电解质通常基于yttria-stabilized氧化锆(YZM)。混合ionic-electronic导电膜两侧的沉积氧化锆层。氧化钇稳定氧化锆离子导体,具有较高的稳定性在升高的温度下,确保所需的气密性的电极。
复合电极使用钙钛矿和纯离子导体一直探索mixed-ionic-conducting膜。
制备方法
固体氧化物电池结合标准生产的传统陶瓷制备方法如丝网印刷和磁带铸造。在过去,完全致密的电解质是在低温下使用烧结获得的艾滋病。多孔电极层是通过使用获得的孔隙成型机在印刷油墨的配方。
虽然这些方法可以产生大量的细胞单位,挑战,如材料浪费和大小和几何限制存在。欧洲杯足球竞彩此外,它们可以复杂、多步骤的制造过程。
加法制造,其中包括方法如直接墨水写作,喷墨印刷、熔丝沉积建模,有限元,robocasting,提出了作为替代这些复杂的制造过程,多材料设备组件。
传统上,陶瓷添加剂制造方法使用原料含有陶瓷材料分散在有机溶剂。欧洲杯足球竞彩这需要脱脂和烧结步骤去除有机原料组件和优化印刷陶瓷碎片。优化热处理工艺是至关重要的。制造3 d多材料陶瓷设备是许多创新技术的基石。
Robocasting:一个有用的制造方法
加法制造提供了许多优点固体氧化物电池的制造,包括减少浪费,减少加工步骤,限制他们的环境影响,克服几何约束。
Robocasting陶瓷材料是一种潜在有利的制造方法和设备。欧洲杯足球竞彩类似于直接油墨印刷和其它extrusion-based技术、丝状材料(通常是一个陶瓷泥浆)从喷嘴挤压是穿过一个平台根据3 d CAD模型。
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CAD模型分为不同层次印刷的液态,然后立即凝固,基于剪切稀化的流变性质。印刷部分保留其形状而不需要固化或干燥。
同时robocasting一直探索近年来作为一个3 d印刷方法,几乎没有文献使用专门为固体氧化物电池电极的沉积和制造。
这项研究
这项研究在加法制造(目前在pre-proof)提出了一种新颖的混合印刷多材料固体氧化物电池制造方法使用robocasting和喷墨打印。方法结合多孔电极印刷用robocasting薄密度沉积使用喷墨打印的电解质。混合印刷过程随后co-sintering一步。
LSM-YSZ陶瓷复合材料,用于电极,与YSZ电解质的使用。LSM是一种钙钛矿材料。喷墨打印选择的能力极薄层电解液由于其优越的控制沉积少量的材料。欧洲杯足球竞彩打印细胞结构LSM-YSZ / YSZ / LSM-YSZ。研究特征的微观结构和电化学性能打印细胞。SEM-EDX、EIS和使用XRD表征。
印刷适性和流变特征进行robocast浆液和水性YSZ为喷墨印刷油墨。硅氧化物燃料电池产生了独立的robocast电极和电解质具有在一个单一的步骤。流程的可行性及其经显微结构的分析,再现性和电化学表征了复合材料性能与最先进的结果相似。欧洲杯足球竞彩
研究结果证明了混合robocasting /喷墨印刷过程的潜在功能多材料的制备固体氧化物燃料电池可以作为下一代能源设备。
进一步的阅读
美国安内尔利et al . (2022)Hybrid-3D印刷对称固体氧化物电池通过喷墨打印和robocasting(在线)加法制造| 欧洲杯线上买球sciencedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422000422
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