加拿大滑铁卢大学3D打印电极使液流电池性能提升52%

加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）研究团队利用3D打印技术重新设计氧化还原液流电池（Redox Flow Batteries, RFBs）的核心部件，制造出一种多孔电极几何结构。实验室测试显示，该结构相较传统设计的性能提高52%。

这项研究由该校化学工程教授Maxime van der Heijden领导。团队采用三周期极小曲面（TPMS）几何结构，以更精确地控制液体电解质在电池内的流动路径，使其抵达发生储能反应的电极表面。研究人员在数字光处理3D打印机上制造测试件，随后对打印部件进行热处理，将其转化为具备导电能力的碳电极。

研究比较了多种TPMS构型后发现，“钻石”构型表现最佳。与传统电池把能量储存在固体材料中不同，液流电池将能量储存在外部储罐的液体电解质中，且采用水基化学物质，不涉及锂离子电池中的易燃材料。增加储罐容积即可扩大储能规模。Van der Heijden表示，鉴于越来越多电力来自间歇性的风能和太阳能，这种特性使其非常适合电网级可再生能源储能。

团队在实验室流动电池装置和运行中的钒氧化还原液流电池中测试了打印电极，确认这些设计在实际运行系统中功能正常。后续研究将聚焦于增加电极表面积、改进制造方法，以及拓展电极结构的更多设计工具。