江南平江南平台版台版3D打印行业的访谈系列集中在低碳发电一起江南平江南平台版台版3D打印和可再生能源继续深入研究增材制造在绿色氢能源领域的潜力。
根据阿尔伯特塔兰松的加泰罗尼亚能源研究所在氢能领域，3D打印功能材料具有“巨大”潜力，这将成为“氢经济大规模部署的转折点”。江南平台版江南平台版
为了更深入地研究这个新兴的能源领域，Tarancun与我分享了他对3D打印如何帮助将氢经济的概念从概念转变为现实的想法。江南平台版江南平台版
根据国际可再生能源机构(IRENA)，氢估计会构成占全球能源消耗的12%到2050年。该机构还认为，绿色氢可以显著破坏全球贸易和双边能源关系甚至会导致未来新的地缘政治影响中心的出现。
利用氢作为清洁能源
氢是一种清洁燃料，当在燃料电池中消耗时，只产生水。氢气可以从天然气、核能、生物质能和可再生能源等多种国内资源中产生，使其成为一种有吸引力的发电燃料选择。如今，氢燃料主要是通过天然气重整和电解技术生产的。
虽然可再生能源的氢燃料在生态方面为未来的清洁能源发电提供了巨大的希望，但由于其高可燃性，它价格昂贵，并不是最安全的能源。此外，值得注意的是，并非所有生产氢的方法都是“清洁的”——通过可再生能源生产的氢被称为“绿色氢”，目前仍处于起步阶段。
尽管存在这些缺点，但塔兰松认为，氢“肯定”是可持续未来的关键技术之一。
他说:“氢作为一种易于运输和处理的化学能源载体，是储存间歇性可再生能源的强大能量载体。”“氢的主要优势是它可以储存并提供高比能，这使得它可以用于非电气化部门，如重型运输或密集能源行业，如化工、炼油、钢铁。
然而，他也指出，“缺点之一是开发纯氢管道网络需要大量投资。”因此，在天然气电网中现场发电或注氢目前被认为是替代解决方案。
2020年，3D打江南平江南平台版台版印和绿色氢都入选了Lux Research列出了值得关注的12大新兴技术．该年度报告根据专利、学术论文和资金数据，结合Lux分析师团队的专家意见，列出了未来十年影响最大的顶级技术创新。
这两种技术以前已经结合起来生产了一种创新制氢催化剂声称比现有的产品效率高20倍。由韩国科学技术高级研究院(KAIST)和韩国科学技术研究院(KIST)，这种催化剂可以在未来形成一种更经济有效的制氢方法的基础。
增材制造的领导者也承认未来的3D打印机会江南平台版江南平台版在不断增长的竞赛中，寻找能够大规模生产清洁氢气的可持续技术，以满足当前和未来的工业需求，使自己成为领跑者。
推进AM制氢
在氢能领域，基于电陶瓷的能源设备，如固体氧化物燃料和电解电池，是有望从3D打印中受益的候选者，因为该技术可以实现复杂的几何形状和新颖的功能，克服现有制造技术的限制。江南平台版江南平台版
固体氧化物燃料电池(sofc)是零排放的发电机，能够高效地将氢气转化为电能，也可以作为能量存储单元以反向模式运行，能够从电力和水中产生可存储的氢气。
Tarancon和他的同事在他们的论文中重点研究了这一领域，“江南平江南平台版台版3D打印下一代增强型固体氧化物燃料和电解电池，”于2020年发表在英国皇家化学学会杂志上。这项研究由A. Pesce、A. Hornes、M. Nunez、A. Morata、M. Torrell和A. Tarancon共同撰写。
该团队成功地使用SLA 3D打印了一系列高性能的电解质支撑sofc，在燃料电池和共电解模式下性能提高了57%。
与3D打印的传统平面(2D)相比，3D打印的sofc采用波纹结构制造，本质上增加了约60%的活动面积。该架构是通过陶瓷3D打印方法制造各种可打印几何图形的第一个例子，并证明了该技术在提高sofc整体性能方面的优势。江南平台版江南平台版
对于塔兰松来说，3D打印功能材料的潜力是“巨大的”，不仅在氢气江南平江南平台版台版领域，在许多其他领域也是如此。
他说:“特别是，大多数能源应用将受益于只有3D打印才能实现的特殊功能，例如活性区域的增加，具有高比能量和功率的架构，以及流体和电流收集等嵌入式功能。”江南平台版江南平台版“当然，所有这些都代表了提高性能的不公平优势，但它们应该伴随着具有竞争力的成本。
他补充说:“在这方面，3D打印节江南平江南平台版台版省了目前现有制造设施中需要人工输入的多个步骤，并显著降低了在工厂启动制造所需的资本投资。”
Tarancon和他的团队使用陶瓷3D打印技术生产了具有平面和增强区域架构的电解质支撑sofc，提供了改进的最大功率密度、高电流密度和低退化。江南平台版江南平台版这项工作被认为是制造具有增强性能和复杂性的全新一代sofc的第一步。
“此外，通过使用增材制江南平江南平台版台版造方法，3D打印功能材料有助于节省通常昂贵的原材料，”Tarancon说。关于3D打印对能源行业影响的进一步分析可以在他最近出版的书中找江南平江南平台版台版到，该书由麻省理工学院的文森佐·埃斯波西托教授编辑丹麦科技大学(差),标题为:“江南平江南平台版台版能源应用的3D打印。”
自2020年的论文发表以来，Tarancon和他的团队一直在继续推进他们的3D打印sofc。
他解释说:“我们正在几个方向上取得进展。”“最有趣的可能是面临着将细胞的活动面积从我们开创性论文中的2x2cm扩大到100cm平方以上的挑战。这些大面积电解槽无疑是开发基于3D打印电解槽的商用电解槽所必需的。此外，我们正在设计整个制造过程，以实现电池和电池堆的大规模制造和大规模定制。”
事实上，Tarancon说，陶瓷3D打印已经打开了一个以前从未探江南平江南平台版台版索过的建筑和结构的“新世界”。他补充说:“因此，我们在颠覆性的方法上不断取得进展，如整体堆栈、抗热冲击结构和高纵横比复杂几何。”
拉近氢经济的距离
被誉为潜力巨大通往气候安全能源未来的“缺失环节”IRENA总干事弗朗西斯科·拉·卡梅尔表示，氢气显然是利用了当前的可再生能源革命。但值得注意的是，氢本身并不是“新石油”，它是由可再生资源产生的绿色氢，将带来最显著的环境效益。
塔兰松也有同样的看法，他认为只要氢气行业和政府都能从中获利，氢气行业的未来就很有希望。
他说:“氢气行业在过去几年中增长非常快，主要原因是可再生电力成本大幅下降(占生产氢气最终价格的一半)，以及电解技术的规模化。”“在未来十年，氢技术的应用预计将呈指数级增长，特别是在促进政策和公共资金的推动下。
“在最初的冲击之后，氢气预计将达到每公斤不到3欧元的成本降低，这将使氢气有利可图。这无疑将成为大规模部署氢经济的转折点。”
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特色图片显示黎明航空公司的Mk II极光双氧水燃料航天飞机。图片来自黎明航空航天公司。
