丹麦技术大学(DTU Energy)与陶瓷增材制造企业Lithoz合作，通过3D打印技术重新构想燃料电池架构，实现了固体氧化物燃料电池(SOFC)性能的重大突破。

该研究团队由Vincenzo Esposito教授领导，其核心成果是设计并制造出一种基于自然启发式螺旋二十四面体（gyroid）几何结构的一体化SOFC。

这项突破性工作已于近期完成。团队选择了一条与传统优化路径截然不同的道路，旨在从根本上突破传统平板堆叠式设计的性能极限。

该一体化燃料电池采用氧化钇稳定氧化锆（8YSZ）陶瓷材料，通过Lithoz的基于光刻的陶瓷制造（LCM）工艺打印成单一整体三维结构。

其结果是，与传统的平板式SOFC相比，这种新架构的功率重量比提高了五倍，达到约1 W g⁻¹。

实现这一性能提升的关键在于，一体化螺旋二十四面体结构消除了传统堆叠设计中依赖的连接件和密封剂，从而显著降低了重量和热失配，并提高了体积利用率。

Lithoz的LCM工艺以其精确性和可重复性，确保了能够以所需的一致性复制具有薄壁、气密性的复杂螺旋二十四面体几何结构，这是其他制造方法无法实现的。

随着设计和测试阶段现已完成，研究团队正计划将这项工作扩展到工业水平，以探索其在陆地、海洋和航空运输领域实现紧凑、轻量化氢发动机设计的潜力。

这项研究也揭示了陶瓷3D打印技术（特别是LCM）在高温电化学能量转换设备，如固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)领域的巨大应用潜力。

该技术展示了增材制造在解锁复杂几何形状、实现高性能和集成化方面的核心价值，为基于“设计-材料-工艺”一体化创新的能源转型方案提供了关键案例。