מדענים ומהנדסים במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור (LLNL) הם אלקטרודות זרימה בהדפסה תלת-ממדית (FTE), מוצר רכיבי ליבה המשמש להמרת CO 3 ומולקולות אחרות לכורים אלקטרוכימיים שימושיים.
כפי שתואר במאמר שפורסם ב-Proceedings of the National Academy of Sciences, מהנדסי LLNL הדפיסו לראשונה פחמן FTE (האלקטרודה הנקבובית האחראית על התגובה בכור) מ-Airgel גרפן. על ידי ניצול החופש העיצובי שמספקת הדפסת תלת מימד, החוקרים הוכיחו שהם יכולים להתאים אישית את הזרימה ב-FTE ולשפר משמעותית את העברת המסה – מגיבים נוזליים או גזים מועברים דרך האלקטרודות אל משטח התגובה. החוקרים אמרו כי עבודה זו פותחת את הדלת לביסוס הדפסת תלת מימד כשיטת אב-טיפוס מהירה בת-קיימא ואוניברסלית עבור אלקטרודות זרימה ודרך מבטיחה למקסם את ביצועי הכור.
ב-LLNL, אנחנו הראשונים להשתמש בכור תלת מימדי כדי לשלוט במדויק על סביבת התגובה המקומית. המחבר הראשי של המאמר ומהנדס LLNL ויקטור בק אמר שהאלקטרודה החדשה בעלת הביצועים הגבוהים תהפוך לחלק חשוב מהדור הבא של ארכיטקטורת הכורים האלקטרוכימיים. התקדמות זו מדגימה כיצד אנו יכולים להשתמש בבקרה שמספקת פונקציית ההדפסה התלת-ממדית למבנה האלקטרודה כדי לתכנן זרימת נוזל מקומית ולעורר דפוסי זרימה אינרציאלית מורכבת כדי לשפר את ביצועי הכור.
באמצעות הדפסה תלת מימדית, החוקרים הוכיחו כי על ידי שליטה בגיאומטריית ערוץ הזרימה של האלקטרודה, הם יכולים לייעל את התגובה האלקטרוכימית תוך מזעור השינויים ב-FTE המיוצרים בשיטות מסורתיות. החומרים האופייניים המשמשים ב-FTE הם מדיה "לא מסודרת", כמו קצף או לבד על בסיס סיבי פחמן, מה שמגביל את ההזדמנויות לעיצוב המיקרו-מבנה שלו. החוקרים הסבירו שלמרות שעלויות הייצור נמוכות, חומרים המסודרים באקראי מושפעים מזרימה לא אחידה וחלוקת העברת מסה.
על ידי הדפסת תלת מימד של חומרים מתקדמים כגון פחמן אירוג'ל, ניתן לעצב רשתות מקרופורוסיות בחומרים אלו מבלי להשפיע על התכונות הפיזיקליות כגון מוליכות ושטח פני השטח, אמרה מחברת שותפה Swetha Chandrasekaran.
הצוות דיווח כי ה-FTE המודפס במבנה הסריג בשיטת כתיבת דיו ישירה שיפרה את העברת המסה ב-1-2 סדרי גודל בהשוואה לעבודת ההדפסה התלת-ממדית שדווחה בעבר, והשיגה ביצועים דומים לחומרים מסורתיים.
החוקרים ציינו שמכיוון שהכדאיות המסחרית והאימוץ הנרחב של כורים אלקטרוכימיים תלויים בהשגת העברת מסה גדולה יותר, היכולת לתכנן זרימות ב-FTE תהפוך את הטכנולוגיה הזו לאופציה אטרקטיבית יותר לסייע בפתרון משבר האנרגיה העולמי. שיפור הביצועים והחיזוי של אלקטרודות מודפסות בתלת מימד הופך אותן גם למתאימות לשימוש בכורים מוגברים עבור ממירים אלקטרוכימיים בעלי יעילות גבוהה.
מחברת שותפה אנה איבנובסקאיה אמרה ששליטה עדינה בגיאומטריית האלקטרודות תאפשר הנדסת כורים אלקטרוכימיים מתקדמים שלא הייתה אפשרית עם הדור הקודם של חומרי האלקטרודות. מהנדסים יוכלו לתכנן ולייצר מבנים מותאמים לתהליכים ספציפיים. פוטנציאלית, עם התפתחות טכנולוגיית הייצור, אלקטרודות מודפסות בתלת מימד עשויות להחליף אלקטרודות מסורתיות לא מסודרות לכורים מסוג נוזל וגז.
מדענים ומהנדסים ב-LLNL בוחנים כעת את השימוש בכורים אלקטרוכימיים במגוון יישומים, כולל המרה של CO 2 לדלקים ופולימרים שימושיים ואחסון אנרגיה אלקטרוכימית כדי לפרוס עוד יותר חשמל ממקורות אנרגיה נטולי פחמן ומתחדשים. החוקרים אמרו כי תוצאות מבטיחות יאפשרו להם לחקור במהירות את ההשפעה של מבני אלקטרודות מהונדסים ללא צורך בטכניקות ייצור תעשייתיות יקרות.
LLNL פועלת לייצור אלקטרודות ורכיבי כור חזקים יותר ברזולוציות גבוהות יותר באמצעות טכנולוגיות הדפסה תלת-ממדיות של פולימר (כגון הקרנה מיקרו-סטריאוליטוגרפיה וליתוגרפיה דו-פוטונים, זרימה דרך מתכת). הצוות גם ישתמש במחשוב בעל ביצועים גבוהים כדי לתכנן מבנים בעלי ביצועים טובים יותר, וימשיך לפרוס אלקטרודות מודפסות בתלת מימד בכורים גדולים ומורכבים יותר ובתאים אלקטרוכימיים מלאים.
מדענים ומהנדסים במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור (LLNL) הם אלקטרודות זרימה בהדפסה תלת-ממדית (FTE), מוצר רכיבי ליבה המשמש להמרת CO 3 ומולקולות אחרות לכורים אלקטרוכימיים שימושיים.
כפי שתואר במאמר שפורסם ב-Proceedings of the National Academy of Sciences, מהנדסי LLNL הדפיסו לראשונה פחמן FTE (האלקטרודה הנקבובית האחראית על התגובה בכור) מ-Airgel גרפן. על ידי ניצול החופש העיצובי שמספקת הדפסת תלת מימד, החוקרים הוכיחו שהם יכולים להתאים אישית את הזרימה ב-FTE ולשפר משמעותית את העברת המסה – מגיבים נוזליים או גזים מועברים דרך האלקטרודות אל משטח התגובה. החוקרים אמרו כי עבודה זו פותחת את הדלת לביסוס הדפסת תלת מימד כשיטת אב-טיפוס מהירה בת-קיימא ואוניברסלית עבור אלקטרודות זרימה ודרך מבטיחה למקסם את ביצועי הכור.
ב-LLNL, אנחנו הראשונים להשתמש בכור תלת מימדי כדי לשלוט במדויק על סביבת התגובה המקומית. המחבר הראשי של המאמר ומהנדס LLNL ויקטור בק אמר שהאלקטרודה החדשה בעלת הביצועים הגבוהים תהפוך לחלק חשוב מהדור הבא של ארכיטקטורת הכורים האלקטרוכימיים. התקדמות זו מדגימה כיצד אנו יכולים להשתמש בבקרה שמספקת פונקציית ההדפסה התלת-ממדית למבנה האלקטרודה כדי לתכנן זרימת נוזל מקומית ולעורר דפוסי זרימה אינרציאלית מורכבת כדי לשפר את ביצועי הכור.
באמצעות הדפסה תלת מימדית, החוקרים הוכיחו כי על ידי שליטה בגיאומטריית ערוץ הזרימה של האלקטרודה, הם יכולים לייעל את התגובה האלקטרוכימית תוך מזעור השינויים ב-FTE המיוצרים בשיטות מסורתיות. החומרים האופייניים המשמשים ב-FTE הם מדיה "לא מסודרת", כמו קצף או לבד על בסיס סיבי פחמן, מה שמגביל את ההזדמנויות לעיצוב המיקרו-מבנה שלו. החוקרים הסבירו שלמרות שעלויות הייצור נמוכות, חומרים המסודרים באקראי מושפעים מזרימה לא אחידה וחלוקת העברת מסה.
על ידי הדפסת תלת מימד של חומרים מתקדמים כגון פחמן אירוג'ל, ניתן לעצב רשתות מקרופורוסיות בחומרים אלו מבלי להשפיע על התכונות הפיזיקליות כגון מוליכות ושטח פני השטח, אמרה מחברת שותפה Swetha Chandrasekaran.
הצוות דיווח כי ה-FTE המודפס במבנה הסריג בשיטת כתיבת דיו ישירה שיפרה את העברת המסה ב-1-2 סדרי גודל בהשוואה לעבודת ההדפסה התלת-ממדית שדווחה בעבר, והשיגה ביצועים דומים לחומרים מסורתיים.
החוקרים ציינו שמכיוון שהכדאיות המסחרית והאימוץ הנרחב של כורים אלקטרוכימיים תלויים בהשגת העברת מסה גדולה יותר, היכולת לתכנן זרימות ב-FTE תהפוך את הטכנולוגיה הזו לאופציה אטרקטיבית יותר לסייע בפתרון משבר האנרגיה העולמי. שיפור הביצועים והחיזוי של אלקטרודות מודפסות בתלת מימד הופך אותן גם למתאימות לשימוש בכורים מוגברים עבור ממירים אלקטרוכימיים בעלי יעילות גבוהה.
מחברת שותפה אנה איבנובסקאיה אמרה ששליטה עדינה בגיאומטריית האלקטרודות תאפשר הנדסת כורים אלקטרוכימיים מתקדמים שלא הייתה אפשרית עם הדור הקודם של חומרי האלקטרודות. מהנדסים יוכלו לתכנן ולייצר מבנים מותאמים לתהליכים ספציפיים. פוטנציאלית, עם התפתחות טכנולוגיית הייצור, אלקטרודות מודפסות בתלת מימד עשויות להחליף אלקטרודות מסורתיות לא מסודרות לכורים מסוג נוזל וגז.
מדענים ומהנדסים ב-LLNL בוחנים כעת את השימוש בכורים אלקטרוכימיים במגוון יישומים, כולל המרה של CO 2 לדלקים ופולימרים שימושיים ואחסון אנרגיה אלקטרוכימית כדי לפרוס עוד יותר חשמל ממקורות אנרגיה נטולי פחמן ומתחדשים. החוקרים אמרו כי תוצאות מבטיחות יאפשרו להם לחקור במהירות את ההשפעה של מבני אלקטרודות מהונדסים ללא צורך בטכניקות ייצור תעשייתיות יקרות.
LLNL פועלת לייצור אלקטרודות ורכיבי כור חזקים יותר ברזולוציות גבוהות יותר באמצעות טכנולוגיות הדפסה תלת-ממדיות של פולימר (כגון הקרנה מיקרו-סטריאוליטוגרפיה וליתוגרפיה דו-פוטונים, זרימה דרך מתכת). הצוות גם ישתמש במחשוב בעל ביצועים גבוהים כדי לתכנן מבנים בעלי ביצועים טובים יותר, וימשיך לפרוס אלקטרודות מודפסות בתלת מימד בכורים גדולים ומורכבים יותר ובתאים אלקטרוכימיים מלאים.
קישור למאמר זה: אלקטרודות זרימה מודפסות בתלת מימד פותחות את הדלת כדי למקסם את ביצועי הכור
הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית