Расширение производства солнечного топлива с помощью 3D-печати керамических ядер реакторов

Исследователи ETH Zurich использовали новую технику 3D-печати для создания сложных керамических конструкций для солнечных реакторов. Эти иерархически упорядоченные конструкции значительно повышают эффективность производства солнечного топлива. Солнечный реактор, играющий центральную роль в этом процессе, достигает температуры до 1500°C под воздействием концентрированного солнечного света. Внутри разворачивается термохимический цикл, в ходе которого вода и CO2 расщепляются, образуя синтез-газ — смесь водорода и монооксида углерода. Его можно превратить в жидкое топливо с нулевым выбросом углерода, такое как солнечный керосин для авиации.

Иллюстрация, показывающая керамическую структуру, напечатанную на 3D-принтере, с иерархической архитектурой. (Изображение предоставлено: ETH Zurich) <п>Ранее в реакторе использовались структуры изотропной пористости. Однако их конструкция привела к экспоненциальному ослаблению поступающей солнечной радиации, снижению внутренних температур и, следовательно, выходу солнечного топлива. Недавно разработанные структуры с каналами и порами, стратегически сужающимися к задней части реактора, обеспечивают оптимальное поглощение падающей концентрированной солнечной радиации. Это гарантирует, что вся пористая структура достигнет критической температуры реакции 1500°C, что увеличивает производство топлива. Производственный процесс включает в себя метод 3D-печати на основе экструзии с использованием специально разработанных чернил, богатых частицами церия.

Фотография напечатанной конструкции. (Изображение предоставлено: ETH Zurich)

Испытания показали, что эти усовершенствованные конструкции могут производить вдвое больше топлива по сравнению с традиционными конструкциями при эквивалентном солнечном излучении. Запатентованная технология была передана компании Synhelion по лицензии ETH Zurich, что указывает на ее потенциал в повышении энергоэффективности солнечных реакторов.

ETH Zurich опубликовал статью на эту тему под названием «Солнечное окислительно-восстановительное расщепление CO2 с использованием 3D-печатных иерархически направленных структур церия», который вы можете найти в журнале Advanced Materials Interfaces по этой ссылке.