Magazynowanie energii z odnawialnych źródeł (OZE) stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej energetyki. Ponieważ słońce i wiatr generują prąd w sposób niestabilny, sieć potrzebuje bezwzględnie wydajnych magazynów. Z pomocą przychodzi technologia akumulatorów przepływowych redoks (RFB). Naukowcy z University of Waterloo udowodnili ostatnio, że baterie przepływowe a druk 3D tworzą połączenie, które wyraźnie usprawnia ten proces.
Technologia RFB różni się od klasycznych akumulatorów litowo-jonowych. W tym przypadku energia znajduje się w płynnym elektrolicie na bazie wody, który pompujemy z zewnętrznych zbiorników. Takie rozwiązanie gwarantuje wysoki poziom bezpieczeństwa. Jednak dotychczasowym wąskim gardłem była niska wydajność reakcji chemicznych na powierzchni samych elektrod.
Akumulator przepływowy redoks wytwarza energię poprzez cyrkulację ciekłego elektrolitu ze zlewek do reaktora za pomocą pomp, a powstały prąd jest rejestrowany przez podłączony potencjostat. Źródło: University of Waterloo
Dlatego zespół badawczy, pod kierownictwem dr. Maxime’a van der Heijdena, postanowił całkowicie przeprojektować strukturę elektrody. Zamiast standardowych płaskich elementów, inżynierowie użyli precyzyjnego druku 3D z żywic (DLP). Następnie wydrukowane elementy poddali obróbce termicznej, uzyskując przewodzące elektrody węglowe.
Dzięki przyrostowej metodzie wytwarzania inżynierowie użyli skomplikowanej geometrii TPMS (Potrójnie Okresowych Minimalnych Powierzchni). Struktury te, zainspirowane układami występującymi naturalnie w przyrodzie, znacząco optymalizują przepływ cieczy. Model o strukturze tzw. „geometrii diamentu” podniósł całkowitą wydajność ogniwa aż o 52 procent.
Oczywiście od udanego eksperymentu laboratoryjnego do masowej komercjalizacji wiedzie jeszcze długa droga. Przemysłowy druk 3D z żywic musi sprostać wymaganiom powtarzalności oraz skalowalności produkcji takich elektrod. Niemniej jednak, badacze udowodnili funkcjonalność nowego rozwiązania w wanadowym akumulatorze przepływowym. Pokazuje to jednoznacznie, że baterie przepływowe a druk 3D mogą wkrótce zrewolucjonizować wielkoskalową energetykę.
Źródło: University of Waterloo
