Totalement tubulaire : nouvelle façon de 3D

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Des chercheurs de l’Université de Clemson ont mis au point une nouvelle façon d’imprimer en 3D des piles à combustible en céramique protonique, un dispositif d’énergie renouvelable prometteur pour produire de l’électricité de manière plus durable que la combustion de combustibles fossiles.

Au lieu d'utiliser du charbon ou du pétrole, les piles à combustible protoniques en céramique fonctionnent avec des carburants renouvelables, tels que l'hydrogène, l'ammoniac, les hydrocarbures et les alcools. Le défi a été de les faire passer du laboratoire au monde réel en raison de la difficulté de les fabriquer à grande échelle. Pour résoudre ce problème, une équipe travaillant au laboratoire de recherche sur les matériaux avancés de Clemson s'est tournée vers son expertise en impression 3D, un technologie capable de créer des objets complexes et personnalisables avec une haute précision. L'équipe a imprimé en 3D des piles à combustible en céramique protonique de forme tubulaire, qui présentent plusieurs avantages par rapport à une conception planaire, notamment une meilleure durabilité et une étanchéité plus facile. En utilisant de l'hydrogène comme carburant, l'équipe a testé une seule pile à combustible pendant 200 heures et a constaté qu'elle produisait de l'énergie de manière constante. Les chercheurs ont déclaré que l’impression 3D des piles à combustible en céramique protonique offre une plus grande précision, cohérence et prix abordable que les techniques de fabrication traditionnelles. L'équipe entièrement composée de Clemson a rapporté ses conclusions dans la revue ACS Energy Letters. Le premier auteur était titulaire d'un doctorat. la candidate Minda Zou, et les auteurs correspondants étaient le chercheur postdoctoral Jiawei Zhang et le professeur Jianhua « Joshua » Tong, tous du Département de science et d'ingénierie des matériaux. « Nos travaux suggèrent que le 3DP pourrait ouvrir la voie aux applications réelles des PCFC tubulaires, ", a écrit l'équipe dans le document, en utilisant une abréviation pour impression 3D et pile à combustible en céramique protonique. Tong a déclaré qu'une grande partie de ce qui rend la recherche unique était que l'équipe était capable d'imprimer en 3D les trois couches requises dans une pile à combustible. – l'anode, la cathode et l'électrolyte.

"Personne d'autre n'a fait ça", a-t-il déclaré. « Plus important encore, la méthode est simple et rentable, ce qui est prometteur pour la commercialisation. » Bien qu’il faille jusqu’à présent environ trois heures pour imprimer en 3D une pile à combustible, l’équipe a annoncé son intention de créer une conception plus avancée comme prochaine étape de son travail. Si tout se passe bien, Tong voit un potentiel de commercialisation de piles à combustible en céramique protonique imprimées en 3D dans environ cinq ans. Le nom du document est « 3D Printing Enabled Highly Scalable Tubular Protonic Ceramic Fuel Cells ». Outre Zou, Zhang et Tong, les co-auteurs sont : Jacob Conrad, Bridget Sheridan, Hua Huang, Shenglong Mu, Tianyi Zhou, Zeyu Zhao, Kyle S. Brinkman, Hai Xiao et Fei Peng.

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