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的研究人员劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)已经开始使用3D打印技术生产电化学反应器的流动电极(fte)，据报道，反应器性能提高了100倍。
特别是使用直接墨水书写，LLNL团队能够3D打印由石墨烯气凝胶制成的定制多孔电极。这种打印结构对于一系列电化学反应至关重要，比如将二氧化碳和其他分子转化为有用的能源产品。
通过利用增材制造提供的设计自由，研究人员发现，他们可以更好地控制通过3D打印fte的流体雷电竞充值流动。在电化学反应器的背景下，这可能意味着改善传质和最大化反应器性能。
该研究的主要作者、LLNL工程师Victor Beck解释说:“我们是3D反应堆的先驱，可以精确控制当地的反应环境。”“新型、高性能的电极将成为下一代电化学反应器结构的重要组成部分。这表明，我们可以利用3D打印对电极结构的控制来设计局部流体流动，并诱导复杂的惯性流动模式，从而提高反应器的性能。”
传质和电化学反应器
电化学反应器通常用于将化学反应物转化为更有用的能量形式，即电能或燃料。LLNL的研究人员表示，这些反应器的商业可行性在很大程度上取决于实现更大的质量传输，即通过电极将流体反应物传输到反应表面。为此，我们需要能够控制和工程流程的fte。
到目前为止，fte是使用“无序介质”制造的，如碳纤维泡沫和毛毡。这些随机有序的物料虽然具有成本效益，但往往会导致流动和传质分布不均匀，从而影响反应器的性能。
通过采用3D打印气凝胶电极，研究人员证明，他们可以定制fte的流道几何形状，以优化反应器中的反应，同时缓解了传统制造fte的缺点。
合著者Anna Ivanovskaya补充说:“获得对电极几何形状的精细控制将使先进的电化学反应器工程成为可能，这是用上一代电极材料无法实现的。”“工程师将能够设计和制造针对特定工艺优化的结构。随着制造技术的发展，3D打印电极可能会取代液体和气体反应堆的传统无序电极。”
3D打印石墨烯气凝胶fte
fte被打印在复杂的晶格结构中，据报道，与之前的3D打印尝试相比，它增强了1-2个数量级(10x - 100x)的质量转移。LLNL的fte也实现了与常规无序材料相当的反应堆性能，这是一个非常有希望的结果。
该研究的合著者Swetha Chandrasekaran说:“通过3D打印先进的材料，如碳气凝胶，可以在这些材料中设计大孔网络，而不影响其物理性能，如导电性和表面积。”
该团队表示，这项研究的成功将使他们能够在不依赖昂贵的工业制造工艺的情况下，探索工程电极结构的效果。LLNL目前还在利用树脂基微立体光刻技术和双光子光刻技术，研究3D打印更坚固的电极和其他反应堆部件。
3D打印电极并不是一个新概念，尽管它仍然在很大程度上局限于学术领域。一组来自橡树岭国家实验室和田纳西大学以前有没有开发出一种方法互补金属氧化物半导体(CMOS)电路的3D打印电极．具体来说，科学家们使用了一个纳米刻录光子专业GT双光子聚合系统将纳米聚合物结构直接打印到半导体芯片上，在那里它们可以被碳化。
在其他地方，科学家们已经有3D打印电极能够检测食物中的真菌毒素这为食品安全保障的新方法铺平了道路。这种有毒的代谢物是由真菌的镰刀菌种产生的，通常可以在含有小麦的玉米产品中发现，如谷物。
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特色图像显示3D打印点阵电极几何图形。通过LLNL形象。
