L’impression 3D de pièces de pile à combustible réduit (considérablement) les coûts

L’impression 3D de pièces de pile à combustible réduit (considérablement) les coûts.

Mohawk Innovative Technology se tourne vers Velo3D pour réduire de 60 % le prix des souffleurs de recyclage des gaz d'anode.

Les hydrocarbures sont bien connus pour libérer des polluants lorsqu’ils sont brûlés. Cependant, comme il semble aujourd’hui, il n’est pas toujours nécessaire de les brûler pour produire de l’énergie.

La technologie des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) est une approche prometteuse qui émerge du stade de la recherche jusqu’au stade de la commercialisation. Le potentiel est clairement mis en évidence grâce à un partenariat entre Mohawk Innovative Technology et Velo3D.

Le Département américain de l’Énergie (DOE) investit dans les SOFC depuis des années (750 millions de dollars depuis 1995, selon son site Internet) dans le cadre des efforts continus visant à décarboner la production d’énergie.

Le DOE décrit une SOFC comme un dispositif électrochimique qui produit de l'électricité directement à partir de l'oxydation d'un hydrocarbure (généralement du gaz naturel), tout en éliminant l'étape de combustion proprement dite. Fondamentalement, une SOFC agit comme une batterie à durée de vie infinie qui se recharge constamment – ​​sans brûler le gaz qui la recharge.

Petit boîtier, grande production d'énergie

José Luis Cordova, Ph.D., vice-président de l'ingénierie chez Mohawk Innovative Technology Inc. (MITI), a déclaré :

Les piles à combustible à oxyde solide sont très intéressantes car elles produisent beaucoup d’énergie dans de très petits boîtiers.

Travaillant sur plusieurs programmes financés par le DOE, Mohawk est une entreprise de 28 ans basée à Albany, dans l'État de New York, spécialisée dans les « technologies propres » – la conception de turbomachines à haut rendement, rentables, à faible impact sur l'environnement et sans huile. produits, notamment des turbogénérateurs à énergie renouvelable, des turbocompresseurs/soufflantes sans huile et des moteurs électriques.

« Les SOFC sont compactes et peuvent être construites dans une usine, puis transportées vers le site spécifique où elles sont nécessaires pour soutenir la production d'énergie distribuée », a déclaré Jose Luis Cordova.

« Comparez cela avec la centrale électrique centralisée habituelle de plusieurs mégawatts dont la mise en place prend des milliards de dollars et de nombreuses années. Les SOFC sont également très efficaces. Contrairement à une batterie ordinaire, elles ne perdent pas de puissance avec le temps, car tant que vous fournissez les réactifs, vous pouvez poursuivre les réactions électrochimiques quasiment indéfiniment.

Bien que plus de 40 000 unités de piles à combustible de 100 kilowatts (chacune pouvant alimenter 50 foyers) aient été expédiées dans le monde en 2019, l'adoption généralisée de la technologie a été limitée en raison du coût élevé de fabrication de nombreux composants SOFC et de l'usure de ces composants. rapidement grâce à l'exposition aux gaz qui rendent leur fonctionnement si efficace.

Face aux problèmes de coût et de durabilité

Pour aider à surmonter ces défis, Mohawk a conçu certaines de ces pièces essentielles pour une durée de vie plus longue et une plus grande efficacité. Un exemple est le ventilateur de recyclage des gaz d'anode (AORB) – un composant essentiel de « l'équilibre de l'usine » (la machinerie qui prend en charge la pile de combustible de la SOFC).

Pendant son fonctionnement, chaque pile à combustible n'utilise qu'environ 70 % du gaz qu'elle alimente. Le reste, environ 30 %, traverse le système avec l'eau (un produit de la réaction électrochimique).

"Vous ne voulez pas jeter les restes de gaz ou d'eau, vous voulez les renvoyer au début du processus", a déclaré José Luis Cordova. « Et c'est là qu'intervient l'AORB ; il s'agit essentiellement d'un compresseur ou d'un ventilateur basse pression qui recycle les gaz d'échappement et les renvoie à l'avant de la pile à combustible.

"Les concepteurs de l'installation SOFC pensaient que ce ventilateur serait une unité prête à l'emploi", a déclaré Jose Luis Cordova (une usine SOFC typique de 250 kW en emploierait deux)).

« Mais en raison des gaz de procédé présents dans le système, les soufflantes traditionnelles ont tendance à se corroder et à se dégrader ; l'hydrogène contenu dans le mélange attaque les alliages dont sont faits les ventilateurs et endommage également les aimants et les composants électriques des moteurs qui alimentent les ventilateurs. La plupart des souffleurs contiennent également des lubrifiants, comme l’huile, qui se dégradent également. »

« Vous vous retrouvez donc avec des soufflantes très peu fiables – qui représentent une part importante du coût du reste de l'usine – et votre usine SOFC a besoin d'une révision toutes les deux à quatre mille heures. »