NASF/AESF基础研究项目#123:电化学应用-第六季度报告

通过
Majid Minary Jordan*
机械工程系
得克萨斯大学达拉斯
理查森 美国得克萨斯州

编辑注解 :NASF-AESF基础研究委员会选择了一个电沉积项目,开发氢燃料电池和电解电池低成本可扩缩制造过程,用于清洁交通和分布电源应用报表覆盖六^线程四分之一工作从2023年4月至6月。可打印式PDF版本报告可点击获取来.

开工导 言

氢气被美国政府确定为关键能源选择,使能源系统完全去碳化^一号美国政府最近启动对氢经济的重大投资,最近的 " 详解通向美国氢经济行进图:减少排放并驱动全国增长报表2023年6月首次美国国家净水战略和路径公文发布²11月2021年15日,拜登总统签署了两党基础设施法BIL授权拨款9.5B用于2022-2026五年期净氢程序,包括1B用于净水电解程序配合BIL和氢能任务地球射线十年内实现一一元目标(1111),预计美国将投资优先领域,促进国内洁净氢技术制造和回收

固态氧化电解槽(SOECs)是能存储单元,生成可存储的氢³世界大部分氢气(~95%)由蒸气甲烷变换过程产生,释放温室气体二氧化碳⁴电解氢(无污染)比使用工管关系过程生成的氢贵工序开发投资提高生产规模和工业化将降低电解氢成本根据最近DE报告,随着氢市场预测增长,美国电解器容量从2021年到2050年将增加20%复合年增量,每年制造需求超过100GW/yr鉴于SOEC结构复杂和严格物理功能需求,建议添加制造作为一种潜在的技术路径,以便低成本生产耐用设备实现规模经济,同时在传统制造战线不断努力⁵最近(2022年),PI发表了一篇关于挑战与机遇的文章⁵并全面评析本领域最新技术

在这项工作中,我们的目标是促进国家利益的这种效果,通过开发生产成本低、耐用高效率固态燃料电池和SOEC制造过程实现氢经济

二叉成绩汇总 2023年4月至6月

在此期间,我们跟踪三维打印假极支持SOFC(或二维电解器阴极SOEC)工作,基于前一份报告概述的我们设计优化。我们正在优化打印参数、绑定点火化并插接以获取有理想几何属性的打印部件

3级活动类

初始时,我们开始3D打印使用纯树脂检验样本大小、搭建板搭建安排和规划弹性实验几何学图1显示纯树脂打印结果图1(A)和图B显示三维打印平面管设计SOFCs打印板上纯树脂九样本同时打印图1(C)显示光学图像显示支持内通道(左侧)和剖面打印显示通道内部剖面(右侧)。图1(D)Tru总的来说,树脂初步结果显示,数个样本(最多9个样本)可同时打印,设计几何法适合规划弹性实验

下一步,我们继续打印陶瓷加光树脂3YSZ自3D打印使用相片聚合技术以来,可变树脂陶瓷折射索引是一个重要因素表1显示各种陶瓷折射索引陶瓷材料折射索引越接近可光化树脂,问题反射越少

反射指数 Alumina和Silica接近1.5, 正因如此,三维光粒化打印中这些材料相当简单化光谱的另一端,SIC折射索引为~2.68,并吸收打印机UV光线,这使得几乎不可能通过光聚合打印YSZ稳定化zirconia为SOFCs和SOECs相关素材,反射指数接近zirconia指数(~2.2),并存重大折射问题因此,我们需要优化打印参数

原创指纹不成功, 原因是复用索引复杂化, 产生偏印或打印层不坚持构建板块,半打印层粘附证明有问题2

经过一系列过程参数优化后,我们成功解决了大部分问题并成功获取高质量指纹图3显示3D成功打印3YSZ平面阳极支持概念的初步结果图3(A)显示绿色体打印打印后,打印中的树脂应该烧掉,然后剩下的陶瓷粒子缝合产生最后部分绑定点火和插接步骤至关重要,需要大范围优化这是因为,在绑定点燃时生成挥发性物种,这些物种必须通过扩散离开部分

燃出时间温度剖面不优化,排气可分解打印部件并破解并损及样本完整性类似地,补丁步骤对获取陶瓷材料没有显性缺陷或淡化至关重要。 目前,我们正在优化绑定点火和补丁过程

4级引用

开工实现美国在氢供应链中的领导作用美国能源局2022

二叉美国国家净水战略和路径美国能源局2023

3A高赫市et al., "固态氧化细胞电解技术最新进步科学类,370(6513),p.eaba6118(2020年)。

4级水生市场规模、共享趋势分析报告系统类型(商机、机型)、技术类(蒸气改制、煤气化)、应用类、区域类和段预测2022-2030GrandView研究,2022年5月https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/hydrogen-generation-market.

5MMinary-Jolandan,“制造固态氧化电解器和固态氧化电解池以电解氢经济实现全局去碳化的不可克服挑战”,陶瓷学,5761-779(2022)DOI:10.3990/ceramics504055

5级以往项目报表

开工第1节(2022年1月至3月):摘要NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,86(10) 17 2022年7月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Jul1.

二叉第二季度(2022年4月至6月):汇总NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,8717号2022年10月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Oct.2

3级3区2022年7-9月第一部分:汇总 :NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,873 17 2022年12月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Dec二叉

4级3区2022年7-9月第二部分:汇总 :NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,87公元2023年1月17日全纸 :http://short.pfonline.com/NASF23Jan开工

5级四五区2022年10月-2023年3月NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,88i),TBD(2023年10月)全纸 :http://short.pfonline.com/NASF23Oct开工

6级AESF研究项目首席调查员#R-123

Majid Minary Jordan得克萨斯州达拉斯大学Erik Jonsson工程学院机械工程副教授Sharif技术大学,伊朗(1999-2003年)M.S.弗吉尼亚大学(2003-2005年)博士伊利诺斯大学Urbana-Campaign分校(2006-2010年)和西北大学博士后研究员(2010-2012年)从2012-2021年起,在达拉斯得克萨斯大学担任各种学术职位,2021年8月加入亚利桑那州立大学教程,2022年9月返回UTD机械工程副教程,研究兴趣包括添加制造、高级制造和材料处理

博士Minary联合编辑美国陶瓷学会杂志编辑局成员陶瓷学杂志和材料处理技术委员会现任主席

初生时,他从空军科学研究局接受青年调查员研究方案赠款,设计高性能素材,取材自骨质,能在高压下增强自身能力关键研究可用于飞行器和其他国防应用,但也阐明了对骨质疾病的理解,如骨质疏松症。 2016年,他获初级学院研究奖德州大学-达拉斯工程学院助理教授Erik Jonsson