3D打印技術(shù)在固體氧化物燃料電池領(lǐng)域的研究進(jìn)展

鄭麗娜，王文中，賈凱杰，邱少峰，朱浩源，于方永，孟秀霞，張津津，楊乃濤

（山東理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東淄博 255049）

固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種能將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，因其能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、燃料選擇范圍廣、催化劑成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有潛力的下一代電力系統(tǒng)[1-2]。3D 打印技術(shù)因其能夠靈活制備高度復(fù)雜且精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和組件被研究者關(guān)注并應(yīng)用于SOFC領(lǐng)域。對于單電池，3D 打印技術(shù)通過設(shè)計(jì)電解質(zhì)表面圖案[3-5]，打印薄而致密電解質(zhì)[6-7]，改善催化劑和助催化劑在多孔電極內(nèi)的分布[8]來提高電池性能。實(shí)際應(yīng)用中，單電池功率有限，常將多個(gè)單電池以并聯(lián)或串聯(lián)的方式通過連接體組裝成電堆以滿足電力需求。如圖1(a)、(b)所示，電堆的制作工藝復(fù)雜繁瑣[9-10]，存在大量連接件和密封件，不同材料的熱膨脹系數(shù)有較大差異，在電池工作過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力，極大影響SOFC 系統(tǒng)的可靠性和耐久性[11]，制約其商業(yè)化進(jìn)程[12]。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為SOFC電堆的制備提供一種新方法，見圖1(c)，先一體制備電堆組件支撐體，然后在其上沉積電極層，無需經(jīng)過單電池的堆疊，連接和手動(dòng)組裝等步驟即可得到一體化SOFC 電堆模塊。3D 打印可提高制造精度，靈活調(diào)整制造尺寸，設(shè)計(jì)和定制復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)，確保制造過程的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性[13-14]。另外3D 打印有望通過科學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化電堆和輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改善傳遞性能，實(shí)現(xiàn)其高效長期穩(wěn)定運(yùn)行。本文簡要介紹了幾種常用的3D 打印技術(shù)，重點(diǎn)綜述了3D 打印技術(shù)制備SOFC 的陰極[15-16]、陽極[8,17-18]、電解質(zhì)[6-7]和電堆組件、電堆適配的功能器件和輔助系統(tǒng)一體化制備的諸多嘗試[9,19-21]。分析了3D 打印技術(shù)在SOFC 領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，提出了未來3D打印技術(shù)在SOFC領(lǐng)域的發(fā)展方向。

圖1 傳統(tǒng)方法制備(a)平板式和(b)管式SOFC電池堆；(c)3D打印制備SOFC電堆[9]Fig.1 (a)Planar and(b)Tubular SOFC stack prepared by traditional method(c)Fabrication of SOFC stack by 3D printing[9]

1 3D打印技術(shù)

3D 打印技術(shù)運(yùn)用三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型中的數(shù)字切片，通過逐點(diǎn)、逐線或逐層疊加的步驟，以增材的方式制造器件[22]。目前常用的3D 打印技術(shù)主要包括噴墨式打印(ink-jet printing, IJP)、光固化打印、選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering, SLS) 、 熔融沉積(fused deposition modeling, FDM)和直寫式打印(direct ink writing, DIW)，其中光固化打印又可根據(jù)光源和成型方式的差異分為立體光刻光固化打印(stereo lithography apparatus, SLA)和數(shù)字光處理(digital light processing, DLP)。每種打印技術(shù)因其獨(dú)特的成型原理和打印特點(diǎn)而被用于不同方面，表1 給出了不同3D 打印方法的主要特征。

表1 常見3D打印技術(shù)及特點(diǎn)Table 1 Common 3D printing technologies and features

2 3D打印技術(shù)在SOFC中的應(yīng)用

3D 打印技術(shù)通過提高單電池性能，靈活設(shè)計(jì)電堆結(jié)構(gòu)，簡化電堆組件制備工藝三個(gè)策略應(yīng)用于SOFC領(lǐng)域。具體體現(xiàn)為通過調(diào)控打印材料的組成和打印參數(shù)，精確控制功能薄膜的微結(jié)構(gòu)、組成和厚度；通過設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀和優(yōu)化分層幾何結(jié)構(gòu)最大化暴露有效表面，增加反應(yīng)活性位點(diǎn)[44]；通過一體化設(shè)計(jì)靈活復(fù)雜的SOFC 結(jié)構(gòu)，提高傳熱傳質(zhì)效果，同時(shí)避免組裝過程，縮短制備周期，節(jié)省成本[45]。不僅如此，3D 打印技術(shù)還有望克服傳統(tǒng)SOFC制造方法所引起的局限性和可靠性問題，提高了其耐用性和每單位質(zhì)量或體積的比功率[46]。

2.1 3D打印陰極

電池微觀結(jié)構(gòu)和陰極活性組分分布是影響SOFC電化學(xué)性能的主要影響因素，傳統(tǒng)的噴涂技術(shù)會導(dǎo)致陰極表面的活性物質(zhì)分配及結(jié)構(gòu)不均勻[47]，噴墨式3D 打印的精準(zhǔn)定位功能基本可實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制備，確?；钚越M分的均勻分布，進(jìn)而提高電池性能。如圖2 所示，當(dāng)鑭鍶鈷鐵(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ，LSCF)陰極表面通過噴墨打印技術(shù)經(jīng)鑭鍶鈷(La0.6Sr0.4CoO3-δ，LSC)納米顆粒表面處理后，表面催化作用顯著增強(qiáng)，陰極薄膜極化阻抗明顯降低，電池功率增強(qiáng)5 倍[16]，充分驗(yàn)證了噴墨打印對陰極表面改性的有效性。目前，已用噴墨打印技術(shù)制備了多孔Sm0.2Ce0.8O2-δ/Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SDC/SSC)復(fù)合陰極層[15]，組裝的電池750 ℃時(shí)最大功率密度(peak power density，PPD)高達(dá)940 mW/cm2；噴墨打印技術(shù)還可精準(zhǔn)控制陰極多孔層層厚和組成，如Sukeshini等人[48]通過調(diào)控油墨的流變特性(固含量)和打印參數(shù)，噴墨打印了LSM(La0.8Sr0.2MnO3-δ)陰極層，Han 等人[49]通過調(diào)控打印圖像灰度，控制噴墨量，噴墨打印了LSCF 陰極，并都得到與常規(guī)方法制備的陰極相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能。另外，在傳統(tǒng)涂敷的陰極與電解質(zhì)間噴墨打印LSCF-CGO(Ce0.9Gd0.1O1.95)多孔層，可擴(kuò)大三相界面長度，將電池性能提高30%以上[50]。這表明噴墨打印技術(shù)在陰極層制造方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖2 (a)LSC滲透LSCF陰極表面噴墨流程示意圖；(b)僅LSCF和LSC滲透的LSCF陰極的SOFC峰值功率密度的比較[16]Fig.2 (a)Flow chart of LSC infiltrating LSCF cathode surface inkjet;(b)Comparison of SOFC peak power density between LSCF and LSC infiltrated LSCF cathodes[16]

2.2 3D打印陽極

3D打印可實(shí)現(xiàn)陽極功能層(AFL)的添加、電極中孔隙的均勻分布、電極材料的適當(dāng)晶粒尺寸控制以及電極表面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。已通過噴墨打印實(shí)現(xiàn)了NiO-8YSZ(8%氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，摩爾分?jǐn)?shù))功能層的打印并在850 ℃時(shí)得到500 mW/cm2的最大功率密度[23]。另一方面，如圖3所示，噴墨打印技術(shù)可以很好地將助催化劑—摻釔的鋯酸鋇(BaZr0.9Y0.1O3?δ，BZY)注入到Ni/8YSZ 陽極中，并精準(zhǔn)地控制BZY在Ni/8YSZ陽極電化學(xué)活性區(qū)的分布。在加濕的H2和干燥的CH4燃料中，通過噴墨打印技術(shù)得到的BYZ浸潤的Ni/8YSZ陽極比傳統(tǒng)Ni/8YSZ陽極表現(xiàn)出更好的性能[8]，證明了噴墨技術(shù)在SOFC 微觀結(jié)構(gòu)的制造中有重要作用。除了對電極微觀形貌可控制備，3D 打印技術(shù)還可通過增加SOFC 電極與電解質(zhì)的界面面積來提高電化學(xué)性能，其中直寫式打印就可以通過改變擠出漿料的覆蓋面積制備具有不同界面面積增大比的陽極支撐SOFC[46]，熔融紡絲3D 打印技術(shù)也被用于制備NiO-8YSZ 陽極支撐體，850 ℃時(shí)最大功率密度為400 mW/cm2[52-53]。3D 打印技術(shù)不僅可以制備上述平板電池組件，也可用于微管電池的制備。3D 打印技術(shù)制備的第一款具有高功率輸出，長期穩(wěn)定性和熱循環(huán)穩(wěn)定性的微管固體氧化物燃料電池(MT-SOFC)在18.5 A 的恒定電流下實(shí)現(xiàn)了超過4000 h 的長期運(yùn)行[燃料利用率(FU)=64.38%]，并且執(zhí)行了1000 多次快速熱循環(huán)而沒有電池故障[49]。這得益于微管電池較高的抗熱震性，以及噴墨打印提供的電解質(zhì)與電極間的緊密結(jié)合力。以上研究表明3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)陽極的可控制備，并獲得優(yōu)異性能。

圖3 (a)陽極(Ni/8YSZ-BZY3(IJ))橫截面從陽極表面?zhèn)鹊诫娊赓|(zhì)側(cè)的五層示意圖；(b)通過不同方法沉積的Ni/8YSZ-BZY陽極每層上BZY含量EDX分析結(jié)果[8]Fig.3 (a)Five layer schematic diagram of anode(Ni/8YSZ-BZY3(IJ))cross section from anode to electrolyte side;(b)EDX analysis results of BZY content on each layer of Ni/8YSZ-BZY anode deposited by different methods[8]

2.3 3D打印電解質(zhì)

2.3.1 3D打印電解質(zhì)薄膜

8YSZ 電解質(zhì)薄膜已通過多種技術(shù)成功制備，包括RF磁控濺射[20]、化學(xué)氣相沉積(CVD)[54]和電子束沉積[55]等，但其經(jīng)濟(jì)效益低，難以擴(kuò)大規(guī)模。流延鑄造[56]和絲網(wǎng)印刷方法制備成本低且易于商業(yè)化，但難以制備厚度小于10 μm的薄層。液相沉積技術(shù)，例如噴涂、靜電噴涂沉積(ESP)、浸涂或旋涂既經(jīng)濟(jì)又適合于制備薄涂層，但需要沉積多層涂層和復(fù)雜的燒結(jié)工藝。相對于這些傳統(tǒng)制造方法，直接陶瓷噴墨打印可通過控制和優(yōu)化壓力、噴嘴打開時(shí)間和液滴重疊等打印參數(shù)制備厚度低于10 μm的致密電解質(zhì)薄膜[57]。在流延的多孔Ni-8YSZ 陽極載體上，噴墨打印制備的厚度約為6 μm 的氣密8YSZ 膜組裝的NiO-8YSZ/8YSZ(約6 μm)/LSM-8YSZ/LSM結(jié)構(gòu)的單電池開路電壓可接近理論值[6]，成功證明了噴墨打印是制造8YSZ電解質(zhì)薄膜的一種簡單且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。但噴墨墨水中納米顆粒表面能高，很容易團(tuán)聚，導(dǎo)致墨水穩(wěn)定性差。熱噴墨技術(shù)可以打印高固含量墨水，通過加熱板加快蒸發(fā)油墨中的有機(jī)物，成功制備了7.5 μm厚度的8YSZ電解質(zhì)薄膜和2 μm的SDC功能層，750 ℃下最大功率密度高達(dá)1050 mW/cm2[51]；降低納米顆粒油墨濃度也可提高可打印性和穩(wěn)定性，Esposito 等[7]通過使用低成本的HP Deskjet 1000 DOD 噴墨打印機(jī)和優(yōu)化后的3.7%(體積分?jǐn)?shù))8YSZ 膠體水基墨水，利用噴墨打印技術(shù)成功制備了厚度為1.2 μm，且致密的8YSZ電解質(zhì)，制備的SOFC在800 ℃時(shí)可以達(dá)到理論值的開路電壓和1.5 W/cm2的功率密度，進(jìn)一步證明了噴墨打印技術(shù)用于SOFC電解質(zhì)制備的可行性。

2.3.2 3D打印增加三相邊界和比表面積

SOFC的性能主要受三相邊界長度和界面比表面積等關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)特性的控制[47]。研究表明通過激光微圖案擴(kuò)大電極-電解質(zhì)界面，陰極極化電阻可降低約30%[58]；雕刻法制備的電解質(zhì)的比表面積增大73%時(shí)，電池性能提高59%[59]；冷沖壓法制備具有立方圖案電解質(zhì)，電池性能提升64%[60]。但上述制備圖案化電解質(zhì)的策略與3D 打印相比，工藝復(fù)雜且價(jià)格較貴，不利于電解質(zhì)的工業(yè)制備。光固化3D打印技術(shù)可簡化帶圖案電解質(zhì)的制備過程，輕松快捷實(shí)現(xiàn)扁平狀和蜂窩圖案電解質(zhì)支撐的SOFC[4]的制備。如圖4所示，在相同厚度下，與基準(zhǔn)平板電池相比，3D 打印技術(shù)制備的蜂窩狀特殊表面圖形結(jié)構(gòu)和波紋狀電解質(zhì)可增加電極-電解質(zhì)界面，電池性能分別提高了32%[3]和15%[4]。當(dāng)波紋狀電解質(zhì)的比表面積繼續(xù)增大，電池性能可提高60%[5]，900 ℃時(shí)PPD 高達(dá)410 mW/cm2，證明了波紋狀電池性能的改善與電解質(zhì)表面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)引起的電極與電解質(zhì)有效接觸面積大幅提高正相關(guān)。3D 打印方法可提升高端復(fù)雜設(shè)備的設(shè)計(jì)自由度，能有效提升SOFC性能，是能源行業(yè)增材制造革命的一步。

圖4 3D打印(a)蜂窩表面結(jié)構(gòu)電解質(zhì)[4]和(b、c)波紋狀電解質(zhì)[3-5]和電池性能[5]Fig.4 3D printing(a)honeycomb surface structure electrolyte[4]and(b,c)corrugated electrolyte[3-5]and cell performance[5]

表2給出了采用3D打印技術(shù)和其他常規(guī)方法制備的電池的開路電壓和最大功率密度。可以看出，對于電解質(zhì)支撐的SOFC，無論是3D 打印技術(shù)還是常規(guī)技術(shù)直接制備電解質(zhì)，電池性能通常低于陽極和金屬支撐的SOFC。這主要是因?yàn)殡娊赓|(zhì)用作支撐時(shí)通常較厚，氧離子傳輸路徑長、阻力大、歐姆阻抗大，電池功率密度一般都不高，但電解質(zhì)支撐SOFC 力學(xué)性能較強(qiáng)，且3D 打印技術(shù)制備出的平板電池性能與其他方法也是相當(dāng)?shù)幕蚋鼉?yōu)的。

表2 3D打印技術(shù)和其他常規(guī)方法制備的SOFC性能Table 2 Performance of SOFC prepared by 3D printing technology and other conventional methods

2.4 3D打印電池堆組件的嘗試

3D 打印一體化制備電池堆組件，不僅節(jié)省材料和時(shí)間，還可提高SOFC 系統(tǒng)的可靠性和耐用性。圖5 是DLP 3D 打印制備的8YSZ 電池組件[19]，雖然組件燒結(jié)后呈現(xiàn)多孔微觀結(jié)構(gòu)，難以直接用于電池性能測試，但完整的組件外觀已經(jīng)為3D 打印技術(shù)用于SOFC組件提供了良好的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。多孔微觀結(jié)構(gòu)可以通過增大漿料固含量、調(diào)整打印工藝參數(shù)、優(yōu)化脫脂和燒結(jié)工藝來去除[9]。當(dāng)制備圖6所示的獨(dú)立立體通道電池堆支撐體時(shí)[20]，這種結(jié)構(gòu)為SOFC電堆的運(yùn)行提供順暢的氣體流通通道，大幅提高傳熱傳質(zhì)效果的同時(shí)，也對制備工藝提出更大挑戰(zhàn)，需要對電池結(jié)構(gòu)制備工藝和過程參數(shù)進(jìn)行反復(fù)迭代和優(yōu)化。目前3D 打印獨(dú)立列管式電池堆電解質(zhì)支撐體已被成功制備，表明3D 打印技術(shù)應(yīng)用于電池堆一體化制備的方案是完全可行的。但多孔電極、致密電解質(zhì)和連接體的同步制備還需要從多材料3D 打印技術(shù)研發(fā)，漿料制備工藝優(yōu)化和脫脂燒結(jié)工藝等方面繼續(xù)完善。

圖5 8YSZ制備出形狀和外觀良好SOFC組件[19]Fig.5 SOFC assembly with good shape and appearance prepared by 8YSZ[19]

圖6 獨(dú)立列管式電池堆支撐體及微觀結(jié)構(gòu)[20]Fig.6 Support and microstructure of independent tubular stack[20]

2.5 3D打印電堆輔助裝置

相較于大直徑管狀電池，微管固體氧化物燃料電池(MT-SOFC)具備快速啟動(dòng)和高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，但需要對燃料分配入口進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，見圖7。為了解決燃料進(jìn)氣歧管的快速原型制造并經(jīng)濟(jì)地優(yōu)化燃料路徑問題，3D 打印技術(shù)憑借其易于復(fù)雜結(jié)構(gòu)原型設(shè)計(jì)、打印制造的優(yōu)勢，在MT-SOFC 的開發(fā)中發(fā)揮著重要作用[21]。3D 打印制備塑料歧管設(shè)計(jì)簡便，質(zhì)量輕，易于組裝，經(jīng)濟(jì)性高。但是，塑料歧管在高溫下會發(fā)生形變，如果使用3D 打印陶瓷材料制備歧管，則可以克服不耐高溫的問題。

圖7 電堆進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)與電堆[21]Fig.7 Stack intake manifold design and stack[21]

除了歧管，3D 打印還可用于氣體噴射器的制備。使用鼓風(fēng)機(jī)或氣體噴射器將SOFC陽極通道出口處的部分氣體重新返回到重整器[71]，效率可提高5%～16%[72]。通過改變吸入室內(nèi)壁和噴嘴外壁之間的流道形狀，拉伸混合室和擴(kuò)散器并消除表面粗糙度來提高噴射器效率，總噴射器效率提高30%[71]。這說明3D打印不僅適用于SOFC的制備，同時(shí)還可以進(jìn)行SOFC配件的制備，在SOFC的整體制備方面具有廣闊發(fā)展前景。

2.6 3D打印SOFC的挑戰(zhàn)

3D打印技術(shù)在SOFC領(lǐng)域的應(yīng)用已初見成效，美國西北大學(xué)2015年首次成功利用3D打印機(jī)打印出固體氧化物燃料電池的一些獨(dú)立組件[73]。Cell3ditor制備了嵌入式流體和電流集成的全陶瓷、無接頭SOFC 組，相較于傳統(tǒng)工藝，Cell3ditor 的制造工藝能有效減少能耗和材料浪費(fèi)、降低組裝成本、簡化制造工藝和縮短產(chǎn)品的制造周期[74]。相關(guān)專利[75-76]也給出了具體方法，但運(yùn)用3D打印技術(shù)一體化制備高性能、長壽命、穩(wěn)定運(yùn)行的SOFC電堆還需要在3D 打印軟件、材料、設(shè)備等方面進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

2.6.1 高分辨率和高精度陶瓷3D打印技術(shù)

SOFC通常期望面積比電阻(ASR)<0.15 Ω·cm2[45]，電解質(zhì)厚度小于50 μm[77]以獲得較優(yōu)的電池性能。噴墨打印易制備電解質(zhì)薄膜，但打印速度較慢，墨水中顆粒易團(tuán)聚沉淀。精度較高的光固化打印技術(shù)打印層厚多在20 μm以上，打印單層即燒結(jié)致密較困難，打印多層則導(dǎo)致電解質(zhì)略厚，影響電池性能；且目前打印機(jī)X軸、Y軸和Z軸實(shí)際重復(fù)定位精度和成型精度也多在μm級別，因此還需開發(fā)控制精度更高的3D 打印技術(shù)以實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的直接實(shí)時(shí)可控調(diào)節(jié)。

2.6.2 漿料的創(chuàng)新與開發(fā)

3D 打印SOFC 的基礎(chǔ)核心技術(shù)在于漿料的配制，對于光固化打印來說，需要高固含量、低黏度、流動(dòng)性好、固化性能優(yōu)的易于打印的陶瓷漿料。由于SLA和DLP打印光固化成型原理的限制，直接打印SOFC 的陽極和陰極材料存在一定難度，需要對漿料進(jìn)行改性研究和深度開發(fā)，或采用類似水固化3D 打印的方法來實(shí)現(xiàn)深色材料的3D 打印[78]，這樣就可以僅通過打印和燒結(jié)步驟即可實(shí)現(xiàn)電堆的一體化制備。

2.6.3 多材料、混合式3D打印機(jī)的制造

SOFC 包含陰極、陽極、電解質(zhì)等多種材料，直接噴墨打印可制備高性能功能層，但主要適用于薄膜的打??；SOFC 電堆則需要一定的高縱橫比，以提供高體積功率密度和高質(zhì)量功率密度，光固化3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高縱橫比電堆的制備，但缺難以實(shí)現(xiàn)多種材料的打印，因此，需要進(jìn)一步開發(fā)多材料、混合式3D 打印機(jī)，結(jié)合不同打印技術(shù)的獨(dú)特功能來構(gòu)建高縱橫比的多材料SOFC，并具有所需的微納級高精度。但實(shí)現(xiàn)跨尺度制備、多孔電極與致密電解質(zhì)和連接體的同步制備，還需要設(shè)備、控制、材料、化工和設(shè)計(jì)多學(xué)科共同協(xié)作完成。需要深入探究漿料制備工藝、打印工藝、熱處理工藝與結(jié)構(gòu)控制、電池性能間的關(guān)系，需要解決漿料普適性、多材料同步打印、設(shè)備精準(zhǔn)調(diào)控等技術(shù)問題。

3 總結(jié)與展望

3D 打印技術(shù)是制造業(yè)制備任意復(fù)雜幾何形狀的重大突破性技術(shù)，極大地簡化了設(shè)計(jì)和制造過程。在SOFC 領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)為簡化SOFC 電堆制備工藝和提高電化學(xué)性能提供了新的途徑，為一體化SOFC電堆的制備提供了可能，在最大化單位質(zhì)量和單位體積的功率密度方面挖掘了更大潛力，也為電堆的穩(wěn)定持久運(yùn)行提供了有力保障。3D 打印可以靈活設(shè)計(jì)電池堆氣體流通的復(fù)雜立體通道，有利于傳熱、傳質(zhì)和增加有效電極面積，可以通過簡單而精確地控制功能薄膜的微結(jié)構(gòu)、組成和厚度，大幅提升SOFC 電化學(xué)性能。另外，SOFC的功能性配件，例如歧管和氣體噴射器的制造也至關(guān)重要，未來3D 打印在SOFC 領(lǐng)域的應(yīng)用將更加全面和系統(tǒng)。噴墨打印適合制備SOFC 薄膜，可通過其打印微觀形狀以增加和暴露更多有效表面改善SOFC性能，但對于有一定縱橫比的電堆制備存在一定的困難。光固化3D 打印在電堆制備方面體現(xiàn)了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，但多材料一體制備還需繼續(xù)研發(fā)。由于目前3D 打印材料的開發(fā)有限，未來SOFC領(lǐng)域功能材料或漿料的開發(fā)還將會是熱點(diǎn)，另外多材料3D 打印系統(tǒng)和高分辨率、高精度3D打印技術(shù)也或?qū)俏磥淼闹匾芯糠较颉?/p>