Ein Forscherteam der Clemson University entwickelte ein 3D-Laserdruckverfahren zur Energiespeicherung. Jinshua „Joshua“ Tong und seine Kollegen beschäftigen sich mit einer neuen 3D-Drucktechnik, die mit schneller Laserbearbeitung arbeitet und „protonische Keramik-Elektroyseur-Stacks“ fertigt. Die Stapel wandeln Strom in Wasserstoff um und dienen als Energiespeicher.
Die Elektroyseure sind auf verschiedene Arten einsetzbar, inklusive als Kraftstoff für Autos oder zur Speicherung von Energie, die aus der Sonnen-, und Windkraft gewonnen wurde. Wie Tong in einer Pressemitteilung der Universität erklärt, reduziere das neue keramische 3D-Laserdruckverfahren die Kosten und den Zeitaufwand bezüglich der Produktion hochverdichteter Elektrolyseur (engl. electrolyzer). Die Kosten der Wasserstoffproduktion könne um 50 Prozent gesenkt und die Gerätegröße um eine Größenordnung minimiert werden, heißt es von Tong.
Jinshua Tong leitet die Forschung für erneuerbare Energien und Energieeffizienz am US-Energieministerium. Bei einem Erfolg der Elektrolyseur, sei es mit der gleichen Technik möglich, auch andere Arten von Keramikprodukten per 3D-Drucker herzustellen. Hier nannte er Batterien und Solarzellen als Beispiele. Es ließen sich Akkus für Smartphones herstellen, die eine tagelange Laufzeit haben könnten, erläuterte er.
Für einen Elektrolyseur sind verschiedene Keramik-Arten erforderlich und macht das Sintern zur Herausforderung. Der 3D-Drucker von Tong fertigt eine Keramikschicht, die ein Laser sofort sintert und den Einsatz eines Ofens unterbindet. Anwender könnten mit dem Verfahren einen Elektrolyseur herstellen, der aus vier verschiedenen Keramiktypen besteht, ohne einen Ofen dafür zu benötigen. Wie Tong weiter ausführte, könnte etwa der Entwurf eines Brennstoffzellenstapels für ein Auto per E-Mail an eine Produktionsstätte übermittelt werden, die weit entfernt ist und in nur wenigen Stunden gedruckt werden. Auf diese Weise würde sich der Zeitaufwand auf Stunden statt Tage reduzieren.
A research team at Clemson University developed a 3D laser printing process for energy storage. Jinshua „Joshua“ Tong and his colleagues are working on a new 3D printing technique that uses fast laser processing to produce „proton ceramic electro-mechanical stacks. The stacks convert electricity into hydrogen and serve as energy storage.
The electroysers can be used in a variety of ways, including as fuel for cars or to store energy derived from solar and wind power. As Tong explains in a university press release, the new ceramic 3D laser printing process reduces the cost and time involved in producing high-density electrolyzer. According to Tong, the costs of hydrogen production can be reduced by 50 percent and the size of the equipment can be minimized by an order of magnitude.
Jinshua Tong heads research into renewable energies and energy efficiency at the US Department of Energy. If the electrolyzer is successful, the same technology can be used to produce other types of ceramic products using a 3D printer. He cited batteries and solar cells as examples. Batteries could be produced for smartphones that could run for days, he explained.
Different types of ceramics are required for an electrolyser and make sintering a challenge. Tong’s 3D printer produces a ceramic layer that is immediately sintered by a laser and prevents the use of a furnace. Users could use the process to produce an electrolyzer consisting of four different types of ceramic without the need for a furnace. As Tong further explained, the design of a fuel cell stack for a car, for example, could be e-mailed to a production facility far away and printed in just a few hours. This would reduce time to hours instead of days.