通过成核树脂实现具有分层孔结构的整体碳电极的3D打印

《Energy Technology》：3D Printing of Monolithic Carbon Electrodes with Hierarchical Pores Enabled by Nucleated Resin

光学增材制造为精密制备复杂几何单块碳电极提供新方法，传统三步法（3D打印-热解-化学活化）耗时费力。本研究开发含K?CO?孔隙形成模板的光敏树脂，通过数字光处理3D打印一步集成热解与化学活化，简化流程至两步。制备的碳电极具有纳米至亚毫米级四级多尺度孔结构，比表面积达7.2倍商用碳纸，在钒红ox流电池中实现20.7%能量效率提升，性能优于传统固体墙电极及碳纸电极。

　　

摘要

基于光学的增材制造技术为精确制造具有复杂几何形状的整体碳电极提供了一种有前景的方法。然而，传统的制造工艺包括三个连续步骤：3D打印、热解和化学活化，这一过程既耗时又技术要求高。在这项研究中，开发了一种含有K₂CO₃作为孔形成剂的光敏树脂，并通过数字光处理3D打印机将其光固化成所需的结构。通过使用这种树脂，化学活化步骤被有效地整合到了热解过程中，从而将整个制造过程从三个步骤减少到了两个步骤。所得到的整体碳结构在从纳米到亚毫米的不同长度尺度上展现出分层多孔性。3D打印的整体碳电极的电化学表面积是商用碳纸的7.2倍。当应用于钒氧化还原液流电池时，与实心壁电极相比，整体电极的能量效率提高了20.7%，是碳纸电极的2.6倍。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。