苏黎世联邦理工学院研究人员通过3D打印陶瓷反应堆芯提高太阳能燃料产量

苏黎世联邦理工学院的研究人员利用一种新颖的3D打印技术为太阳能反应堆制作复杂的陶瓷结构。这些分层有序的设计显着提高了太阳能燃料的生产效率。太阳能反应堆是这一过程的核心，在集中阳光的驱动下温度可达 1500°C。在内部，热化学循环展开，分解水和二氧化碳，产生合成气——氢气和一氧化碳的混合物。它可以转化为碳中性液体燃料，如航空用太阳能煤油。

显示具有分层通道架构的 3D 打印陶瓷结构的插图。（图片来源：苏黎世联邦理工学院）

此前，反应堆采用各向同性孔隙结构。然而，他们的设计导致入射太阳辐射呈指数衰减，降低内部温度，从而降低太阳能燃料产量。新开发的结构的通道和孔隙策略性地向反应堆后部变窄，能够最佳地吸收入射的集中太阳辐射。这确保了整个多孔结构达到 1500°C 的临界反应温度，从而提高燃料产量。制造过程涉及基于挤出的 3D 打印方法，使用富含二氧化铈颗粒的特殊配方墨水。

打印结构的照片。（图片来源：苏黎世联邦理工学院）

测试表明，在同等太阳辐射下，这些先进结构可以产生比传统设计多一倍的燃料。该技术现已获得专利，并已被苏黎世联邦理工学院授权给 Synhelion，表明其在提高太阳能反应堆能源效率方面的潜力。

苏黎世联邦理工学院发表了一篇关于该主题的论文，题为“使用 3D 打印分层通道二氧化铈结构进行太阳能驱动的二氧化碳氧化还原分解”，您可以在《先进材料界面》杂志上找到。