邵囡1，王韶华1
国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州，215000
摘要：燃料电池作为一种新型绿色能源，广泛应用于多个重要领域，3D打印技术作为一种飞速发展的快速成型技术，为燃料电池设计另辟蹊径，为更好的了解3D打印燃料电池的发展现状，从专利文献的视角对3D打印燃料电池重点技术的发展进行梳理，总结了3D打印燃料电池技术相关的重点专利，以给燃料电池未来的布局和发展提供一定的借鉴。
关键词：3D打印；燃料电池；专利
燃料电池是一种能直接将化学能转化为电能的发电装置。该装置反应过程不受传统热机卡诺循环的限制，高效清洁，在当前的能源结构中更满足社会发展的经济、清洁、高效等要求，利用 3D 打印技术生产标准化的燃料电池具有传统工艺无可比拟的便捷性，彻底免去了后组装的步骤，同时还可生产一些设计结构独特的新产品。
通过对3D打印燃料电池的专利数据进行分析统计可知，3D打印燃料电池技术有两个主要技术分支，分别为制造燃料电池双极板和燃料电池单体及组件，这两个技术分支的重要专利如图1。
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对于3D打印双极板技术，国外申请人似乎更为重视，美国、德国、韩国及日本均有采用3D打印技术制造双极板的专利申请。相关申请中，激光烧结工艺受到更多的关注，这应归因于双极板的材质与激光烧结工艺所采用的原料较为匹配，制造双极板的一种主要材质为金属，而激光烧结工艺常采用金属或合金粉末作为原料。美国海军的专利申请US2016093898A1及罗伯特·博世有限公司的专利申请DE102016213057A1均采用激光烧结工艺制造燃料电池双极板。独立行政法人农业和食物综合产业技术研究机构的专利申请JP2019160454A1涉及微生物燃料电池阳极的制造，也采用激光或电子束烧结方法，通过多次粉末烧结步骤一体形成三维格子状的导电体。虽然国外打印双极板技术更为成熟，但国内也不乏关于3D打印技术制作双极板的报道，龙华科技大学和连甲有限公司联合申请TW201613162A借助3D打印机制备阳模载体和阴模载体，之后形成中间凹模芯和中间凸模芯，继而制造双极板。
对于燃料电池单体及组件这一分支，多个研究团队均在探索通过3D打印技术制作燃料电池，具体涉及交换膜的制作、电极的制作等，采用的具体工艺有光固化打印技术、喷墨打印技术以及墨水直写技术等。西安交通大学CN105047947A公开了一种蜂窝状腔极一体化燃料电池电极及其制备方法，蜂窝状多孔结构扩散层和催化层一体化，采用导电3D打印材料快速成型。韩国能源研究技术研究所的专利申请KR20150056253A1公开了固体电解质的打印设备和方法，采用喷墨打印方法在导体上逐层堆叠聚合物固体电解质。山东理工大学CN108520964以阴极陶瓷粉体与光敏树脂的混合浆料为原料，利用光固化的3D打印技术打印制备立体通道蜂窝型阴极支撑基体，采用浸渍法得到阴极支撑固体氧化物燃料电池，利用3D打印技术制备出微管间立体通道，既能保证支撑体强度，又可以提高传质速率。
综合上述分析，3D打印燃料电池技术在国内外受到持续关注，同时也涌现出了很多重要的3D打印燃料电池的方法，为日后燃料电池的广泛应用奠定了研发基础。
参考文献
[1] Benjamin D. Gould，Joseph A. Rodgers，et al．Performance and Limitations of 3D-Printed Bipolar Plates in Fuel Cells［J］．ECS Journal of Solid State Science and Technology，2015，4 (4) P3063-P3068.
[2] 陈军等.燃料电池双极板的3D 打印加工方法，塑料工业，2016年
作者简介全保留：
作者简介：邵囡（1986-），女，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心电学部 助理研究员，研究方向为专利审查，本文联系人，E-mail: shaonan721@126.com;
王韶华（1987-），女，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心电学部 助理研究员，研究方向为专利审查（对本文贡献等同前者）。