I ricercatori sviluppano un metodo per le celle a combustibile ceramiche protoniche AM

21 agosto 2023

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I ricercatori della Clemson University, nella Carolina del Sud, negli Stati Uniti, hanno sviluppato un nuovo metodo per la produzione additiva di celle a combustibile ceramiche protoniche. Questo dispositivo di energia rinnovabile ha il potenziale per generare elettricità in modo più sostenibile rispetto ai combustibili fossili.

Le celle a combustibile ceramiche protoniche sono alimentate da combustibili rinnovabili come idrogeno, ammoniaca, idrocarburi e alcoli, invece che da carbone o petrolio. Tuttavia, la sfida è stata spostarli dal laboratorio al mondo reale a causa delle difficoltà della produzione su larga scala.

Per affrontare questo problema, un team dell’Advanced Materials Research Laboratory di Clemson ha utilizzato la propria conoscenza della produzione additiva per costruire celle a combustibile ceramiche protoniche di forma tubolare. Questo design offre numerosi vantaggi rispetto ai design planari, tra cui una maggiore durata e una sigillatura più semplice.

Il team ha testato una singola cella a combustibile per 200 ore utilizzando l’idrogeno come combustibile e ha scoperto che produceva costantemente energia. I ricercatori hanno affermato che la produzione additiva di celle a combustibile ceramiche protoniche offre maggiore precisione, coerenza e convenienza rispetto alle tecniche di produzione tradizionali.

Il team di Clemson ha pubblicato i risultati sulla rivista ACS Energy Letters. Il primo autore è stato il dottorando Minda Zou, e gli autori corrispondenti sono stati il ​​ricercatore post-dottorato Jiawei Zhang e il professor Jianhua "Joshua" Tong, tutti del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali. “Il nostro lavoro suggerisce che il 3DP potrebbe aprire la strada alle applicazioni nel mondo reale dei PCFC tubolari”, ha scritto il team nel documento.

Tong ha affermato che gran parte di ciò che rende unica la ricerca è che il team è stato in grado di produrre in modo additivo tutti e tre gli strati richiesti in una cella a combustibile: l’anodo, il catodo e l’elettrolita. “Nessun altro lo ha fatto”, ha aggiunto. “Ancora più importante, il metodo è semplice ed economico, il che è promettente per la commercializzazione”.

Attualmente, sono necessarie circa tre ore per produrre in modo additivo una cella a combustibile. Tuttavia, il team prevede di sviluppare un progetto più avanzato come passo successivo nel proprio lavoro. In caso di successo, Tong ritiene che sarà possibile commercializzare celle a combustibile ceramiche protoniche per l’AM in circa cinque anni.

Il documento “Celle a combustibile ceramiche protoniche tubolari altamente scalabili abilitate alla stampa 3D” è disponibile qui.

https://www.clemson.edu/

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