Le celle a combustibile stampate in 3D possono essere un catalizzatore per i cambiamenti nel settore energetico

Il consumo di energia in tutto il mondo e la domanda infinita inducono i ricercatori a continuare a cercare alternative pulite e sostenibili. Nel tentativo di rallentare il riscaldamento globale, dobbiamo anche iniziare a prevenire le emissioni. L’elenco di opzioni è in realtà abbastanza lungo per evitare l’inquinamento esteso e apportare cambiamenti radicali, ma le sfide risiedono nella consapevolezza globale e nella capacità di agire.

Negli ultimi anni, la stampa 3D è stata utilizzata ben oltre le sue intenzioni originali per la prototipazione rapida poiché i ricercatori continuano a sfruttare la tecnologia in una vasta gamma di progetti e innovazioni che incidono sul settore energetico, dalla raccolta di energia indossabile al deposito di energia eolica , e una varietà di tecniche per realizzare batterie stampate in 3D .

Ora, ricerche di mercato esperte dimostrano che le celle a combustibile stampate in 3D – molto simili alle batterie ma convertono il carburante anziché immagazzinarlo – vengono sviluppate per una maggiore ottimizzazione e robustezza anche nelle strutture. Le celle a combustibile e gli elettrolizzatori possono fungere da catalizzatore per un cambiamento sostanziale nel passaggio a zero emissioni. Mentre le celle a combustibile possono trasformare l’idrogeno in elettricità, gli elettrolizzatori possono cambiare l’acqua in idrogeno, se accompagnati da elettricità.

Questi nuovi sistemi offrono un enorme potenziale di cambiamento energetico in quanto sono in grado di fungere da “stoccaggio di massa” per l’elettricità e possono anche decarbonizzare aree intense di consumo di energia. Con la stampa 3D, gli utenti industriali sono in grado di sfruttare i risparmi sui profitti, la capacità di fabbricare geometrie più complesse e anche la possibilità di creare prodotti mai realizzati prima con tecniche convenzionali.

Mentre in precedenza celle a combustibile ad ossido solido ed elettrolisi (SOFC e SOEC) sono state considerate efficienti per l’uso, lo sviluppo e la produzione sono anche proibitivi in ​​termini di costi ed è difficile produrre geometrie complesse che possono essere desiderate. Sembra che questo stia per cambiare, tuttavia, secondo un recente comunicato stampa di IDTechEx. La società di ricerche di mercato ha indicato che quest’anno è stata ricevuta l’approvazione per un nuovo sistema SOFC attraverso una rapida valutazione volta a accelerare lo sviluppo e il successivo utilizzo. Le recenti notizie del settore dalla stessa fonte ci informano anche che la Corea del Sud sta accelerando i suoi investimenti in celle a combustibile a idrogeno per energia alternativa.

Le celle di elettrolisi all’ossido solido (SOES) stanno guadagnando terreno anche come nuove fonti di energia. Agendo anche come convertitori semplificati di energia, sono noti per offrire rendimenti migliori nella produzione e consumano meno elettricità. A partire da quest’anno, un SOFC è stato fabbricato tramite la stampa 3D SLA, segnando una mossa rivoluzionaria non all’interno della fabbricazione digitale, ma anche del settore energetico.

Curve V-j delle celle planari e ondulate misurate nelle modalità celle a combustibile (a) e co-elettrolisi (b) a 900 ° C. I grafici di Nyquist corrispondenti dalle misurazioni EIS sono rappresentati per la cella a combustibile a 0,7 V (c) e la cella di co-elettrolisi a 1,3 V (d) [‘Immagine da’ Stampa 3D della prossima generazione di celle a combustibile ad ossido solido potenziate e celle di elettrolisi ‘]

Ricercatori spagnoli hanno anche pubblicato le loro scoperte sul potenziale di rivoluzione nel settore energetico, in ” Stampa 3D della prossima generazione di celle a combustibile ad ossido solido potenziate ed elettrolisi “. Man mano che le forme complesse continuano ad essere esplorate, si prevede che emergeranno ulteriori progressi nella produzione tramite la stampa 3D, ottenendo dispositivi facilmente personalizzabili.
“Tra gli altri, i dispositivi energetici a base di elettroceramica come il combustibile a ossido solido e le celle di elettrolisi sono candidati promettenti a beneficiare dell’utilizzo della stampa 3D per sviluppare concetti innovativi che superano i limiti di forma delle tecniche di produzione attualmente esistenti”, affermano gli autori.

Valori della resistenza specifica dell’area (contributi totali, dell’elettrolita e dell’elettrodo) ottenuti dal raccordo del circuito equivalente degli spettri EIS per celle sia piane che ondulate misurate in celle a combustibile e modalità di co-elettrolisi a 900 ° C. [‘Immagine da’ Stampa 3D della prossima generazione di celle a combustibile ad ossido solido potenziate ed elettrolisi ‘]

Altri ricercatori sono batterie per la stampa 3D, come Jennifer Lewis di Harvard . Queste strutture sono in realtà micro-dimensioni, grandi solo come un pezzo di sabbia. In grado di trasferire l’elettricità a piccoli dispositivi, alcuni dei quali potrebbero essere stati “persistenti” per lunghi periodi di tempo in quanto non era disponibile alcun tipo di stoccaggio.
“Non solo abbiamo dimostrato per la prima volta di poter stampare in 3D una batteria, ma l’abbiamo dimostrata nel modo più rigoroso”, ha affermato Jennifer Lewis, Ph.D., autore senior del recente studio.

Vale anche la pena sottolineare il lavoro di Keracel , che sostiene di aver sviluppato un metodo per la stampa 3D di batterie a stato solido utilizzando una tecnica di getti leganti. La società ha stretto una partnership con Musashi Seimitsu Industry, un fornitore automobilistico giapponese.

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