ТАСС, 27 октября. Ученые из России разработали подход, позволяющий использовать бюджетные трехмерные принтеры для изготовления решетчатого керамического электролита для твердооксидных топливных элементов. Его применение повысит КПД подобных источников тока, сообщила в пятницу пресс-служба Сколтеха (входит в группу ВЭБ.РФ). Работа опубликована в журнале Ceramics International.

       "Мы показали, что технология 3D-печати, в частности микростереолитография, позволяет изготовить сложную структуру из одного экспериментального и одного коммерчески используемого керамического материала электролитов топливных элементов. Это шаг к улучшению эксплуатационных характеристик топливных элементов", - приводит слова научного сотрудника Игоря Пчелинцева пресс-служба Сколтеха.

       Пчелинцев и его коллеги исследовали технологические возможности созданного ими недорогого 3D-принтера, способного печатать керамические конструкции из нескольких разнородных компонентов. Он построен на базе технологии микростереолитографии и источника ультрафиолетового излучения, аналоги которого применяются в обычных офисных проекторах.

       В ходе работы ученые проверили, можно ли использовать установку для печати твердого электролита со сложной структурой, который применяется в некоторых типах топливных элементов. Технология 3D-печати, как предположили исследователи, позволит задать порам в электролите такую форму, которая позволит ему максимально взаимодействовать с топливом и окислителем в процессе работы .

       Ученые подготовили новый тип "чернил" для принтера: пастообразный материал, состоящий из циркония и оксидов скандия или иттрия. После печати конструкций из этой пасты и их обработке в печи они превращаются в решетчатый керамический материал, который очень хорошо проводит ионы и превосходит в этом отношении другие электролиты.

       По словам исследователей, разработанный ими подход позволяет достаточно быстро изготавливать эти решетчатые электролиты - на производство каждого из полученных образцов ушло менее часа. В перспективе, это позволит дешево и быстро изготовлять ключевую часть твердооксидных топливных элементов, способных окислять топливо эффективнее, чем это делают самые продвинутые двигатели внутреннего сгорания.

       О твердооксидных топливных элементах

       Твердооксидные топливные элементы представляют собой один из относительно новых источников питания, в которых энергия извлекается в результате химических реакций между двумя наборами веществ. Ключевой частью этих топливных элементов является специальный твердый электролит, который разделяет топливо и окислитель, но при этом позволяет им вступать в реакции друг с другом.

       Подобные батареи значительно более эффективно извлекают энергию из топлива, чем это делают двигатели внутреннего сгорания. Их массовое использование пока ограничено высокой стоимостью топливных элементов и относительной недолговечностью некоторых их рабочих элементов, в том числе электродов, а также контактов между ними и другими компонентами батарей.