カスタマイズ可能なエネルギー貯蔵装置の開発を促進する、日本初の3Dプリントプロトン伝導性膜である東北大学

ウェアラブルスマートデバイスから自動運転車までの3D印刷技術の開発により、さまざまなアプリケーションに低コストでカスタマイズされた部品がますます登場しています。 外国メディアの報道によると、日本の東北大学の研究チームは、バッテリー、電気化学コンデンサー、燃料電池の主要コンポーネントであるプロトン交換膜を初めて3Dプリントしました。 研究者たちは、この結果がカスタマイズ可能な固体エネルギーデバイスの実現に役立つと述べました。

カスタマイズ可能な形状のエネルギー貯蔵装置は、ドローンなどの関連アプリケーションに新しい可能性を提供します。同校の研究者である岩瀬和幸氏は、「3Dプリントにより、必要に応じて構造物を構築できる」と語った。

現在の3D印刷製造は、部品自体に機能を与えるのではなく、最終製品の機能に有益な構造部品に焦点を合わせています。

研究者は次のように述べています。「3Dプリントエネルギー貯蔵デバイスには特別な機能性インクが必要です。製造プロセスを開発し、機能性ナノインクを3Dプリント準固体エネルギー貯蔵デバイスに合成しました。」

研究チームは、無機シリカナノ粒子を光硬化性樹脂およびプロトン伝導性液体と混合し、得られるインクの粘度に細心の注意を払いました。研究者たちは、以前に研究されたインクは3Dプリントできないと述べました。これらの成分を一定の割合で混合することにより、研究者は3Dプリンターのディスペンスに使用できるインクを開発しました。紫外線で硬化した後でも、これらのインクはパフォーマンスを維持できます。その性能をテストするために、研究者たちは2つの炭素電子電極の間に印刷されたフィルムを追加して、動作可能な準固体電気化学コンデンサを作成しました。これは、電子機器のエネルギー貯蔵および放電プロセスを促進する重要なコンポーネントです。
研究者は次のように述べています。「硬化に使用する無機材料または樹脂を自由に選択できるため、この技術はあらゆる種類の準固体エネルギー変換デバイスに適用できると推測されます。従来の製造技術と比較して、このようなデバイスの3D印刷この機能により、電源に合わせて形状を調整できるデバイスなど、プロトン伝導デバイスの新しい可能性が開かれます。」

チームは、より複雑な形状の純粋な3D印刷エネルギー貯蔵デバイスを実現するためにインク配合を改善し、それらを商用利用するパートナーを探すことを計画しています。