La Commissione Europea sostiene il progetto di energia pulita stampato in 3D Cell3Ditor

Il progetto Cell3Ditor sta sviluppando una stampante 3D ibrida a getto d’inchiostro/ceramica SLA per la produzione in serie di celle a combustibile a ossido solido (SOFC) a basse emissioni.

Come alternativa alla generazione di energia basata sul carbonio, il progetto è stato sostenuto dalla Commissione Europea nell’ambito della Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU).

Nei prossimi tre anni e mezzo la commissione supporterà Cell3Ditor nella sua missione di sviluppare materiali, macchinari e processi necessari per creare e potenziare un sistema circolare per la produzione di energia alternativa.

Sfruttare le competenze internazionali

Cell3Ditor è guidato dal Catalunya Institute for Energy Research (IREC) di Barcellona, ​​Spagna, con partner strategici presso istituti e aziende leader nei Paesi Bassi, Svezia, Spagna, Regno Unito, Francia e Danimarca.

Nel progetto, ciascuno dei sette partner apporta la propria esperienza a particolari fasi di sviluppo. L’Università Tecnica della Danimarca (DTU), ad esempio, sarà determinante nella produzione dei materiali, dell’hardware e della progettazione dei SOFC stampati in 3D.

In quanto piccola/media impresa, SAAN Energi AB, Svezia, presterà particolare attenzione all'elemento di design del progetto.

Altri contributori confermati sono l’Universidad de la Laguna, Promethean Particles LTD, Francisco Albero, SA, HyGear Fuel Cell Systems BV e il produttore di stampanti 3D in ceramica 3DCeram.

All'interno di un SOFC

Una SOFC produce elettricità ossidando un combustibile come l’idrogeno. Sono disposti in una configurazione anodo/catodo come quella che si trova in una batteria.

Il processo di privazione dell’idrogeno dei suoi elettroni e della sua fusione con l’ossigeno genera l’immensa energia necessaria per produrre elettricità.

Su larga scala, le SOFC potrebbero essere utilizzate per alimentare le auto elettriche, considerate il futuro dei veicoli attuali.

Fino al 20° secolo, quando furono introdotte le alternative liquide, i combustibili solidi venivano utilizzati come energia primaria per i motori a razzo. Attraverso lo sviluppo, le SOFC potrebbero persino chiudere il ciclo del carburante dei missili.

Perché non sono stati realizzati prima?

Gli attuali mezzi di lavorazione della ceramica seguono una serie incredibilmente complessa di oltre 100 passaggi e non consentono flessibilità progettuale.

Il processo rende costosa, in termini di tempo e denaro, la produzione in serie di stack SOFC e le celle risultanti includono sigilli e linee visibili che possono rendere lo stack meno efficace nel tempo.

Con la stampa 3D, Cell3Ditor propone un semplice processo in due fasi per la produzione di SOFC monolitici.

Come sottolineato nella relazione del progetto alla Commissione Europea, “Oltre all’ovvia semplificazione derivante da un processo di fabbricazione in due fasi (formatura e sinterizzazione) e alla riduzione del materiale di scarto mediante l’impiego della produzione additiva, il progetto riduce i costi associati all’assemblaggio di l'intero stack e l'implementazione del sistema finale, ad esempio raccolta di corrente, sigillanti, fluidica, ecc."

Specifiche proposte

Le specifiche attuali per la stampante 3D ibrida a getto d'inchiostro/SLA SOFC, come da schema del progetto, sono le seguenti:

Volume massimo stampabile – 30 x 30 x 10 cm (L x P x A) Spessore dello strato – Tra 10 e 250 μm Risoluzione laterale – <100 μm Deposizione multi-materiale – 1 materiale tramite SLA e 4 tramite stampa a getto d'inchiostro Velocità di stampa – 100+ strati all'ora

Il team afferma che il prodotto finito sarà: “Per il progetto Cell3Ditor verrà costruita una macchina dedicata in grado di fabbricare stack della gamma kW, che diventerà il nucleo della fabbrica “da tavolo” per la produzione di massa”.

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L'immagine in primo piano mostra: Stampa 3D di celle ceramiche dimostrative su una macchina Ceramaker. Immagine tramite Cell3Ditor