Con la stampa 3D, LLNL aumenta le prestazioni dei reattori elettrochimici fino a 100 volte
Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) stanno sfruttando la potenza della stampa 3D per migliorare le prestazioni dei reattori elettrochimici per convertire l’anidride carbonica (CO2) in utili fonti di energia, sostanze chimiche e materie prime.
Nell’ambito di un accordo di ricerca e sviluppo collaborativo con la Stanford University e la società petrolifera e del gas Total American Services, i ricercatori LLNL hanno dimostrato per la prima volta che la stampa 3D può essere utilizzata per migliorare rapidamente i reattori elettrochimici per la conversione della CO2.
In un articolo pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science, il team di ricerca ha dimostrato che stampando in 3D i componenti del reattore, si ottiene una resa maggiore di combustibili e materie prime desiderati come etanolo ed etilene attraverso sistemi elettrochimici “alimentati a vapore”. Possono anche accelerare la costruzione di reattori all’avanguardia da settimane a giorni o ore.
“Il vero vantaggio della stampa 3D è che puoi progettare un nuovo reattore, stamparlo e testarlo in 24 ore”, afferma Jeremy Feaster, coautore e scienziato LLNL. “Ciò ci ha davvero aperto la porta per ottimizzare il design del reattore in modi che molti reattori convenzionali non riescono a fare. Siamo stati in grado di dimostrare che il design può essere rivisto rapidamente e che non solo il tempo necessario, ma anche i costi di produzione di questi reattori possono essere ridotti di diversi ordini di grandezza”.
Mentre gran parte della ricerca sui reattori elettrochimici negli ultimi decenni si è concentrata sui catalizzatori e sui materiali coinvolti nelle reazioni elettrochimiche, i componenti del reattore sono stati ampiamente trascurati, spiegano i ricercatori. Piuttosto che avventurarsi nell’affollato campo della ricerca sui catalizzatori, il team LLNL ha deciso di utilizzare la stampa 3D per esplorare l’area intorno al catalizzatore e trovare modi migliori per controllarlo.
Utilizzando la microstereolitografia a proiezione e altri processi di stampa 3D fotochimici presso il LLNL, il team ha progettato e stampato nuovi alloggiamenti per i reattori. Come risultato del processo, il design potrebbe essere ottimizzato. I reattori sono stati inviati a Stanford, dove le squadre di entrambe le strutture hanno verificato le loro prestazioni.
In condizioni neutre, il team è stato in grado di ottenere rese elevate di etilene (3,67 percento) e livelli record di etanolo (3,66 percento).
I ricercatori hanno spiegato che i reattori stampati in 3D, che sono abbastanza piccoli da stare nel palmo della tua mano, potrebbero eventualmente essere impilati. Tali sistemi di elettrolizzatore di CO2 avrebbero anche un’impronta di CO2 significativamente inferiore rispetto a molti processi chimici convenzionali che utilizzano combustibili fossili.
L’intero lavoro è stato pubblicato con il titolo ” Produzione avanzata per l’elettrosintesi di combustibili e sostanze chimiche da CO2 “. I coautori includono Sadaf Sobhani, Julie Hamilton, Victor Beck, Andrew Wong, Josh DeOtte e Christopher Hahn di LLNL, Dong Un Lee e Thomas Jaramillo della Stanford University e Amitava Sarkar di Total American Services.
