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Cost-effective and flexible 3D printed SOFC stacks for commercial applications

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Produzione di energia innovativa grazie alla stampa 3D

Le celle a combustibile a ossidi solidi combinano i vantaggi di una produzione di elettricità a basso costo ma ad alta efficienza, nessuna necessità di mantenimento della perdita di elettroliti e inquinamento trascurabile. Un progetto finanziato dall’UE ha sfruttato al massimo questi vantaggi.

Economia digitale

Il progetto Cell3Ditor ha sviluppato una tecnologia di stampa 3D per la produzione industriale di celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC) realizzando innovazioni in tutte e quattro le fasi: formulazione degli inchiostri, sviluppo della stampante 3D, consolidamento della ceramica e integrazione del sistema. Attraverso un processo in due fasi, che comprende la stampa e la sinterizzazione in un unico passaggio, il gruppo di ricerca principale del Catalonia Institute for Energy Research in Spagna e i relativi partner hanno ottenuto la fabbricazione di celle a combustibile a ossidi solidi con fluidica integrata e raccolta di corrente. Il progetto orientato verso il prodotto mira a ridurre i costi di energia, materiali e assemblaggio semplificando al contempo la progettazione per la fabbricazione e il tempo di commercializzazione.

Ridurre al minimo i requisiti di produzione e gli sprechi energetici

Il vantaggio principale della stampa 3D risiede nella possibilità di ridurre la quantità di materiale di scarto e il consumo di energia durante la fabbricazione. Pertanto, Cell3Ditor contribuisce a tecnologie di produzione di energia pulita più sostenibili, dal punto di vista della fabbricazione. Inoltre, i risultati possono essere facilmente estesi ad altri dispositivi energetici a base di ceramica, quali batterie allo stato solido, elettrolizzatori o generatori piezoelettrici. «Siamo stati in grado di costruire celle a combustibile a ossidi solidi riproducibili e dalle elevate prestazioni in una fabbrica da tavolo, dimostrando così che la stampa 3D è una tecnologia implementativa per la fabbricazione di dispositivi complessi basati su ceramica, un cambiamento di paradigma nel campo dell’energia», spiega Albert Tarancón, coordinatore del progetto.

Stampa 3D: opportunità e sfide

I processi di fabbricazione complessi prevedono quasi sempre delle sfide. Infatti, durante la stampa di materiali sono emersi diversi problemi che hanno interessato l’assorbimento della luce polimerizzante utilizzata dalla stampante 3D. La soluzione trovata dal team ha introdotto modifiche nella stampante che l’hanno resa in definitiva più solida ampliandone al contempo il campo di applicazione. Nel complesso, Cell3Ditor ha utilizzato le tecniche di stampa 3D adattandole agli standard speciali degli stack di celle a combustibile a ossidi solidi. «Il nostro progetto ha spinto in avanti i limiti di utilizzo delle tecnologie di stampa 3D per la fabbricazione di dispositivi energetici in ceramica con crescente complessità. Il coinvolgimento di nuove forme, nuove funzionalità e concetti inesplorati rappresenta una direzione radicalmente innovativa nel campo dell’energia», afferma Tarancón.

Guardando al futuro delle tecnologie di fabbricazione

Il progetto può essere considerato il seme per la fabbricazione della prossima generazione di celle a combustibile ed elettrolizzatori in fabbriche da tavolo che richiedono un investimento di capitale ridotto. Ciò dovrebbe consentire alle persone di creare società altamente tecnologiche nel campo delle tecnologie energetiche pulite. Il gruppo intende utilizzare questa nuova tecnologia di produzione per fabbricare la prossima generazione di celle a ossidi solidi con prestazioni e durata più elevate grazie all’implementazione di nuovi concetti irraggiungibili con le attuali tecnologie di fabbricazione. Tarancón conclude: «Le nuove funzionalità apriranno nuovi mercati per le celle a combustibile a ossidi solidi, come la mobilità o il trasporto. Questi mercati non sono attualmente disponibili a causa dei limiti intrinseci della tecnologia che possono essere risolti grazie alla fabbricazione di forme complesse mediante la stampa 3D».

Parole chiave

Cell3Ditor, energia, stampa 3D, SOFC, fabbricazione, ceramica, celle a combustibile a ossidi solidi

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