30倍成本差距！贝尔法斯特女王大学开源100美元3D打印液流电池，铁基材料取代钒

贝尔法斯特女王大学的研究人员开源了一款3D打印液流电池单元，制造成本约75英镑（约合100美元）。

休·奥康纳博士在攻读博士期间发现，商业版本的液流电池测试单元售价高达2000到3000英镑（约2700到4050美元），于是开始自己用3D打印制作。「经过大量试错，这些电池最终运行得非常出色，我能够以大约75英镑的成本制作一个，」奥康纳告诉英国广播公司（BBC）。

液流电池将能量储存在液体中，而不是像锂离子电池那样使用固体电极，被视为在风能和太阳能发电不足时储存可再生电力的重要技术。大多数设计依赖钒，这种金属虽然比锂更丰富，但获取难度更大且价格波动剧烈。QUB的版本基于铁，研究人员表示铁更容易获取，可持续性从设计之初就内置其中。

该设计包含约10个组件，包括3D打印的外壳部件、膜、垫圈、电极和集流体，并附有逐步指南。「向参与者发送宜家风格的使用说明书非常重要。我认为他们遵循得相当好，」奥康纳说。

奥康纳曾短暂考虑将设计卖给同事，但与导师讨论后，决定免费开放给国际研究社区，而不是出售。他解释道：「我们将其视为扩展网络的机会，而不是赚取少量金钱，我们觉得这能真正造福这项技术。」

做出这一决定还有另一个原因：奥康纳努力将自己的结果与其他已发表的研究进行对比，发现其他实验室的测试标准各不相同，导致结果无法直接比较。「我们在各种会议和通话中注意到，其他人也遇到同样的问题，许多同事对我们的工作非常感兴趣，」他说。「突然间，我们拥有了这款非常棒且廉价的电池，而我们都在解决同一个问题。」

乔什·贝利博士是QUB化学与化学工程学院的Illuminate Fellow，也是使用奥康纳电池的研究人员之一。他和QUB团队正与全球多所大学共同领导可重复性研究，使用相同设备产生可比较的结果。目前，全球已有超过35个团队采用这套系统按照同一份协议进行实验，包括麻省理工、哈佛和剑桥的团队。「我们真诚相信，通过可重复性研究可以加速液流电池的发展，如果我们都使用相同标准，技术就能更快部署。如果我们要在2050年实现净零排放，那么更多的电力需要存储在像液流电池这样的技术中，」贝利说。

事实上，其他研究团队也在用3D打印探索可持续电池。瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）的研究人员用纤维素和甘油做基底，加上碳和石墨墨水，3D打印了一种超级电容器，使用后可以生物降解并堆肥，旨在减少低功耗物联网设备和可穿戴设备带来的电子垃圾。

与此同时，德国公司布莱克斯通技术（Blackstone Technology）已经用3D打印批量生产锂离子电池，采用水基打印工艺，可减少一半废料，能耗降低四分之一。不同的化学体系和规模，但3D打印不只是更快或更便宜地制造电池，更是制造真正更绿色的电池的一种途径。女王大学的贡献在于，他们证明了可持续性和可访问性可以是同一个设计决策的结果。

奥康纳和贝利现在正在测试更大的电池堆，以评估该技术如何在工业规模上应用。