3D打印燃料电池重点技术的专利分析

3D打印技术在新能源汽车领域的突破与挑战在当今科技飞速发展的时代，新能源汽车已逐渐成为汽车行业的主流趋势。

与此同时，3D 打印技术作为一项具有创新性和颠覆性的制造技术，也在新能源汽车领域展现出了巨大的潜力。

3D 打印技术，又称增材制造技术，是一种通过逐层堆积材料来构建物体的制造方法。

与传统的减材制造方法相比，它具有许多独特的优势，如能够实现复杂形状的制造、减少材料浪费、缩短生产周期等。

这些优势使得 3D 打印技术在新能源汽车领域的应用日益广泛，为新能源汽车的发展带来了新的突破，但同时也面临着一系列的挑战。

一、3D 打印技术在新能源汽车领域的突破1、轻量化零部件制造新能源汽车对轻量化的要求极高，因为减轻车辆重量可以提高续航里程和性能。

3D 打印技术能够制造出具有复杂内部结构的轻量化零部件，如镂空的结构和一体化的设计，这些零部件在强度和性能不降低的情况下，大大减轻了重量。

例如，通过 3D 打印制造的铝合金零部件，其重量相比传统制造方法可以减轻 30%以上。

2、个性化定制消费者对于汽车的个性化需求越来越高，3D 打印技术为新能源汽车的个性化定制提供了可能。

无论是汽车内饰的个性化装饰件，还是外观的独特造型，都可以通过 3D 打印技术实现。

比如，车主可以根据自己的喜好定制独特的座椅、仪表盘等内饰部件，或者定制具有个性的车身套件，使自己的新能源汽车与众不同。

3、快速原型制造与研发在新能源汽车的研发过程中，快速制造原型件对于缩短研发周期、降低成本至关重要。

3D 打印技术能够在短时间内制造出高精度的原型件，帮助工程师快速验证设计理念和功能。

这不仅加快了研发进度，还减少了反复修改模具所带来的时间和成本浪费。

4、复杂零部件的生产新能源汽车中存在一些结构复杂、传统制造方法难以加工的零部件，如电池冷却系统的复杂通道、电机的特殊绕组等。

3D 打印技术可以轻松应对这些复杂结构的制造，提高零部件的性能和可靠性。

二、3D 打印技术在新能源汽车领域面临的挑战1、材料性能和成本目前，适用于3D 打印的高性能材料种类相对有限，而且价格较高。

纳米级3D打印技术前景随着科技的迅猛发展，3D打印技术正逐渐成为各个领域的热门话题。

作为一种具有革命性潜力的生产方式，3D打印技术不仅可以实现个性化定制，还具备材料和能源的高效利用等优势。

然而，传统的3D打印技术在精度和尺寸方面还存在着一定的局限性，这就催生了纳米级3D打印技术的兴起。

纳米级3D打印技术是指利用纳米级尺寸的材料构建微小的结构和器件，其精度可达到纳米级别。

这一技术的发展前景十分广阔，可以应用于多个领域，包括医疗、电子、光学等等。

下面将分别介绍纳米级3D打印技术在这些领域中的前景。

首先是医疗领域。

纳米级3D打印技术可以用于生物材料的打印，例如组织工程和人工器官的制造。

通过将细胞和生物多聚物材料打印成特定的结构，可以有效地实现器官的再生和修复。

此外，纳米级3D打印技术还可以用于药物的纳米级载体构建，实现精确的给药和靶向治疗。

这些应用将为医疗领域带来巨大的进步，提高治疗效果和患者的生活质量。

其次是电子领域。

纳米级3D打印技术可以实现微小电子器件的快速制造。

传统的制造方法对于微型电子器件来说存在着工艺复杂、成本高昂的问题，而纳米级3D打印技术则能够解决这些问题。

通过精确控制打印材料的位置和形状，可以制造出高性能的微型电子器件，如纳米传感器、纳米线路等。

这将推动电子领域的创新发展，为电子产品提供更小、更高效的解决方案。

再次是光学领域。

纳米级3D打印技术可以制造出具有特殊光学性质的结构，如光学透镜、光子晶体等。

通过控制打印物的形状和材料，可以调节其对光的反射、透射和散射等特性。

这对于光学器件的定制和优化具有重要意义。

同时，纳米级3D打印技术还可以实现微型光学器件的制造，如微型激光器、微型光波导等，为光学通信和信息处理带来突破。

除了以上几个领域，纳米级3D打印技术还可以应用于材料科学、能源领域等。

在材料科学中，通过纳米级3D打印技术可以制造出新型的材料结构和纳米颗粒，具有特殊的物理和化学性质。

这将为材料研究和应用带来新的突破，拓宽材料的功能性。

燃料电池技术的发展趋势随着世界能源危机的不断加深，寻找替代能源已经成为了当务之急。

在所有清洁能源中，燃料电池得到了越来越多人的关注与研究。

燃料电池相比于传统的发电方式，不会产生碳排放，且能够在使用过程中减少噪音和污染，可以说是未来能源的绿色之选。

这篇文章将讨论燃料电池技术的发展趋势，分别从技术、市场和政策等方面展开探讨。

一、技术方面的发展趋势燃料电池技术的发展速度非常快，随着技术的发展，目前有许多类型的燃料电池。

其中，最为重要的是质子交换膜燃料电池（PEMFCs），固体氧化物燃料电池（SOFCs）和直接甲醇燃料电池（DMFCs）。

这三种燃料电池的特点各有不同，但都有广泛的应用前景。

在技术方面，燃料电池的发展趋势主要集中在提高效率和降低成本两个方向。

其中，改善燃料电池系统的耐久性、寿命以及安全性等也是重要的发展方向。

为了提高燃料电池的效率，科学家们研究了许多新材料，如新型催化剂、新型导电材料和新型离子传输材料等。

此外，科学家们也在大力提高燃料电池的化学反应速率，并将这种科学方法应用于各种领域。

另外，在制造方面，采用3D打印技术制造燃料电池部件已经成为了一种趋势，这种技术可以提高制造效率和精度，降低生产成本。

这将有助于更快速地实现燃料电池商业化。

二、市场方面的发展趋势目前，燃料电池的重点应用领域主要集中在汽车、公共交通和家庭用电等方面。

1. 汽车领域燃料电池汽车因为其零排放、低噪音和更高的效率所以获取了广泛的关注。

现在，世界各大汽车厂商都在研究和生产燃料电池汽车，尤其是日本和韩国的厂商。

目前燃料电池汽车的市场份额仍然很小，但预计未来市场容量将会迅速扩大。

2. 公共交通领域燃料电池公交车的应用领域很广，目前在德国、中国和美国等国家已经开始运营。

燃料电池公交车有较长的续航里程和快速加油等特点，可以适应公共交通行业的需要。

如今，数百台燃料电池公交车已经投入使用，未来该市场也将会迅速扩大。

3. 家庭用电领域除了车辆，在家庭用电方面燃料电池也有很大的应用前景。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期质子交换膜燃料电池气体扩散层结构与设计研究进展陈匡胤1，李蕊兰1，童杨2，沈建华1（1 华东理工大学材料学院，上海 200237；2 中华人民共和国科学技术部高技术研究发展中心，北京100044）摘要：气体扩散层（GDL ）在质子交换膜燃料电池（PEMFC ）中起到支撑催化层、传输反应气体和排出反应过程中产生的水的作用，设计和优化GDL 的结构对提升燃料电池的性能有重要作用。

本文首先介绍了氢燃料电池应用前景，简述了PEMFC 的结构和工作原理，指出了目前GDL 的气液传输能力不足的问题，分析了孔结构、碳材料、微孔层微观结构、润湿性和耐久性五个因素对GDL 性能的影响，并归纳了当前的研究进展，同时还涵盖了与GDL 内传质过程相关的建模方法。

最后总结了影响GDL 性能的各种因素，并对质子交换膜燃料电池内的GDL 发展进行了展望，指出用新型金属泡沫材料代替传统碳材料构建气体扩散层-双极板集成结构从而缩短传质路径并降低传质阻力，提出利用新兴的3D 打印技术去构建高精度具有复杂结构的气体扩散层。

本综述对未来优化GDL 结构、提高燃料电池性能具有一定的指导意义。

关键词：燃料电池；气液两相流；优化设计；传质；数值模拟中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）S1-0246-14Structure design of gas diffusion layer in proton exchange membranefuel cellCHEN Kuangyin 1，LI Ruilan 1，TONG Yang 2，SHEN Jianhua 1(1 School of Materials Science and Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China;2High Technology Research and Development Center ，Ministry of Science and Technology of the People s Republic ofChina ，Beijing 100044，China)Abstract: Gas diffusion layer (GDL) plays an important role in supporting the catalytic layer andproviding the transmission access of gas and water in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Designing and optimizing the structure of GDL significantly influence the performance of fuel cell. In this paper, the application prospect of hydrogen fuel cell and the structure and working principle of PEMFC are briefly introduced. The problem of insufficient gas-liquid transmission capacity of GDL is pointed out and the effects of pore structure, carbon material, and microstructure of microporous layer, wettability and durability on the performance of GDL are analyzed. This review also summarizes the current research progress of GDL including the modeling studies. Finally, various factors affecting the performance of GDL are summarized, and the development of PEMFC is prospected. It is pointed out that novel metal foammaterials could replace the traditional carbon materials to construct the GDL-BP integrated structure with综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1102收稿日期：2023-07-03；修改稿日期：2023-09-26。

专利名称：一种3D打印三维负极的方法
专利类型：发明专利
发明人：雷武,陈成龙,王风云,夏明珠,郝青丽申请号：CN202011310242.2
申请日：20201120
公开号：CN112467083A
公开日：
20210309
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及二次电池技术领域，公开了一种3D打印三维负极的方法，以负极材料为原料制备打印墨水，再利用3D打印技术，采用微型注射打印头制备具有三维多孔网络结构，然后在相反转后进行烘干得到预制负极，最后在预制负极顶端采用绝缘聚合物进行3D打印封端。

本发明采用3D打印方法，其工艺简单，精确可控，所制备的电极材料具有良好的导电性和大的比表面积，同时此方法制备的三维多孔封端负极能够有效改变二次电池枝晶生长方向以提升电池安全性能，另外，3D打印负极的多孔型结构提高了离子的扩散速度，同时使得电池具有较高的离子及电子电导率。

申请人：南京理工大学
地址：210094 江苏省南京市孝陵卫200号
国籍：CN
代理机构：南京理工大学专利中心
代理人：邹伟红
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3D打印制备微型超级电容器的研究进展目录1. 内容概述 (3)1.1 超级电容器简介 (3)1.2 3D打印技术概述 (4)2. 3D打印制备超级电容器的优势 (5)2.1 微米尺度制造 (6)2.2 复杂结构设计 (7)2.3 材料的多样性 (8)3. 3D打印超级电容器的结构设计 (9)3.1 电极材料和结构设计 (11)3.1.1 碳基材料 (12)3.1.2 金属氧化物 (14)3.1.3 混合材料 (15)3.2 电解质设计 (16)3.3 集流体设计 (18)3.4 一体化结构设计 (19)4. 3D打印超级电容器的材料研究 (20)4.1 活性材料 (22)4.1.1 碳纳米材料 (24)4.1.2 金属氧化物纳米材料 (25)4.2 电解质材料 (26)4.2.1 传统的液态电解质 (27)4.2.2 非传统电解质 (29)5. 3D打印超级电容器的制造工艺 (30)5.1 常用的3D打印工艺 (31)5.2 印刷参数优化 (33)6. 3D打印超级电容器的性能测试 (34)6.1 电化学性能测试 (36)6.1.1 电容、功率密度、能量密度 (37)6.1.2 电荷放电曲线、循环寿命 (39)6.2 结构和形貌表征 (41)6.2.1 扫描电镜 (42)6.2.2 透射电子镜 (43)6.3 其他性能测试 (44)7. 3D打印微型超级电容器的应用 (45)7.1 微电子器件 (47)7.2 储能设备 (48)7.3 生物医疗应用 (49)8. 挑战与展望 (51)1. 内容概述随着科技的飞速发展，3D打印技术在各个领域的应用日益广泛，尤其在材料制备方面展现出了巨大的潜力。

在微型超级电容器的研究领域，3D打印技术同样扮演着越来越重要的角色。

本综述旨在系统地回顾和分析3D打印制备微型超级电容器的相关研究进展，包括材料的选取、打印技术的选择、电容器性能的优化等方面。

我们将介绍微型超级电容器的重要性及其在能源存储领域的应用前景。

微纳尺度3D打印专利技术分析发布时间：2022-05-20T03:18:55.213Z 来源：《科技新时代》2022年4期作者：郭再勋[导读] 再采用数据分析的方法，详细介绍了微纳尺度3D打印专利技术内容，包括申请量、权利人以及地域特性等，希望为行业发展提供必要的专利技术情报。

深圳摩方新材科技有限公司518000摘要：微纳尺度3D打印技术在未来社会生产的应用前景广阔，本文通过介绍当前集中常见的微纳尺度3D打印技术，再采用数据分析的方法，详细介绍了微纳尺度3D打印专利技术内容，包括申请量、权利人以及地域特性等，希望为行业发展提供必要的专利技术情报。

关键词：微纳；专利技术；3D打印技术前言：复杂微纳尺度3D打印技术在微纳机电系统、微纳光学器件、生物芯片等领域具有广泛的应用前景，社会需求量巨大，具有广阔的发展前景。

专利属于市场经济发展的必然产物，其中蕴含着丰富的法律权益以及市场行为，值得关注。

1.常见的微纳尺度3D打印技术分析随着现代科学技术的发展，微纳科学技术与3D打印技术之间的结合越来越常见，可以充分适应未来社会发展需求。

近些年常见的微纳尺度3D打印技术主要分为以下几种类型：1.1MSLS（微激光烧结成型）技术该技术主要借助亚微米粉末材料、圆柱形土层刮刀或者固体激光器技术实现了材料微尺度结构制造，与传统的快速成形技术相比，微激光烧结成型技术可以显著提升制造的精准度与分辨率，并且该技术的成型材料应用广泛，包括石蜡、金属、陶瓷复合粉末材料等[1]。

微激光烧结成型技术的成型零部件基本不受限制，且成型时间短，在社会生产中的效果显著。

1.2MDJ（微喷滴射成型）技术微喷滴射成型主要借助不同电场驱动力，采用“拉”的加工方法将溶液耗材从喷嘴上喷射到基板上，根据智能电脑所设定的数字化模型履行打造微滴列阵，所以可以在经过层层沉积或者熔接之后，可以形成一个复杂的三维结构。

与传统技术相比，微喷滴射成型技术借助微垂流可以根据生产需求设定打工模式，通过均匀的微液滴打破分辨率对加工效果的影响。

3D打印技术在能源发电中的应用案例随着科技的迅猛发展，3D打印技术正逐渐应用于各行各业，包括能源发电领域。

3D打印技术不仅可以提高工作效率，还能减少能源浪费并实现更可持续的能源发展。

本文将以几个应用案例为例，介绍3D打印技术在能源发电中的创新应用。

首先，3D打印技术在风能发电领域发挥了重要作用。

传统风力发电机的叶片通常采用复杂的铝合金或玻璃钢材料制成，加工和安装成本较高。

而利用3D打印技术，可以根据设计要求制造出具有复杂形状的大型叶片。

这种定制化的生产方式不仅可以降低成本，还可以提高叶片的性能和效率。

此外，利用3D打印技术，可以将传感器直接集成在叶片表面，实时监测叶片性能和风力条件，从而优化发电效率。

其次，3D打印技术在太阳能发电领域也有广泛应用。

太阳能电池板通常需要大面积的硅片，而传统生产方式成本较高且耗时。

而利用3D打印技术，可以将太阳能电池板制造过程中的硅胶直接打印成设计所需的形状，从而降低制造成本。

此外，利用3D打印技术还可以制造出更轻薄的太阳能电池板，方便在各种复杂形状的表面上安装，例如建筑外墙、汽车车身等。

这种灵活性和便捷性使得太阳能发电更加普及和易于实施。

除了传统的风能和太阳能发电领域，3D打印技术还正在开拓其他能源形式的应用。

例如，利用3D打印技术可以制造出复杂形状的燃料电池堆件。

燃料电池是一种高效、环保的能源转换装置，而制造燃料电池堆件通常需要高精度的加工工艺。

而利用3D打印技术可以实现对复杂形状的快速制造，大大简化了制造流程，并提高了燃料电池的性能和效率。

此外，利用3D打印技术，还可以制造出高效的涡轮机叶片。

涡轮机在能源发电中扮演着重要的角色，而提高涡轮机效率可以显著改善能源发电效率。

传统涡轮机叶片通常是通过复杂的铸造工艺加工而成，而利用3D打印技术可以制造出更复杂的叶片结构，从而提高了叶片的气流导向性和能量转化效率。

这种定制化的制造方式可以根据特定的工作条件和要求来优化叶片设计，提高传动系统的效率和性能。