，首次达到航空航天应用所需的比功率指标，或将为航空航天绿色能源应用开辟新路径。相关成果发表于新一期《自然·能源》杂志。

　　由金属部件密封和连接，金属部件占系统总重量的75%以上，极大限制了其机动性，也制约了其在航空航天等领域的应用。如果将一架普通喷气客机的70吨燃料替换成相同容量的锂电池，其重量将高达3500吨，结果就是飞机根本无法起飞。

　　此次，研究团队设计出了一种完全由陶瓷制成、通过制造的新型燃料电池。他们重新设计了固体氧化物的结构，采用了“三重周期极小曲面”结构，即自然界蝴蝶翅膀等轻质高强度结构中常见的陀螺体几何，并通过将其制成全陶瓷燃料。

　　这一“单体陀螺体固体氧化物电池”结构坚固、轻巧，并且表面积极大，每克的输出功率超过1瓦，首次达到航空航天应用所需的比功率指标。

　　除重量优势外，新设计在运行性能上同样表现突出。其多孔结构不仅有助于气体高效流通和热量均匀分布，还显着增强了机械稳定性。在电解模式下，该电池的产氢速率是传统设计的近10倍。团队还在极端条件下进行验证，包括经历100的温度骤变，并多次在发电与电解模式间切换，电池均保持稳定，没有出现结构损伤。

　　研究团队指出，这种韧性对于太空探索尤为关键。以美国国家航空航天局的火星氧气原位资源利用实验为例，目前其依赖超过6吨的庞大堆迭装置。而新设计有望在不足1吨的重量下实现类似性能，显着降低发射成本。此外，该燃料电池的制造过程也较为简化，新型单体陶瓷设计仅需5个步骤即可完成生产，且无需金属部件与密封材料。