La Commission européenne soutient le projet d'énergie propre imprimé en 3D Cell3Ditor

Le projet Cell3Ditor développe une imprimante 3D hybride jet d'encre/SLA céramique pour la production en série de piles à combustible à oxyde solide (SOFC) à faibles émissions.

En tant qu'alternative à la production d'énergie à base de carbone, le projet a été soutenu par la Commission européenne au sein de l'entreprise commune sur les piles à combustible et l'hydrogène (FCH JU).

Au cours des trois prochaines années et demie, la commission soutiendra Cell3Ditor dans sa mission de développement des matériaux, des machines et des processus nécessaires pour créer et mettre à niveau un système circulaire de production d'énergie alternative.

Exploiter l’expertise internationale

Cell3Ditor est dirigé par l'Institut de recherche énergétique de Catalogne (IREC) à Barcelone, en Espagne, avec des partenaires stratégiques dans des instituts et des entreprises de premier plan aux Pays-Bas, en Suède, en Espagne, au Royaume-Uni, en France et au Danemark.

Dans le projet, chacun des sept partenaires apporte son expertise à des étapes particulières de développement. L’Université technique du Danemark (DTU), par exemple, jouera un rôle déterminant dans la production des matériaux, du matériel et de la conception des SOFC imprimées en 3D.

En tant que petite/moyenne entreprise, SAAN Energi AB, Suède, se concentrera particulièrement sur l'élément de conception du projet.

Les autres contributeurs confirmés sont l'Universidad de la Laguna, Promethean Particles LTD, Francisco Albero, SA, HyGear Fuel Cell Systems BV et le fabricant d'imprimantes 3D céramique 3DCeram.

À l'intérieur d'une SOFC

Une SOFC produit de l'électricité en oxydant un combustible tel que l'hydrogène. Ils sont disposés dans une configuration anode/cathode comme celle que l’on trouve dans une batterie.

Le processus consistant à dépouiller l’hydrogène de ses électrons et à le fusionner avec l’oxygène génère l’immense énergie nécessaire à la production d’électricité.

À grande échelle, les SOFC pourraient être utilisées pour alimenter les voitures électriques, considérées comme l’avenir des véhicules actuels.

Jusqu’au XXe siècle, lorsque des alternatives liquides ont été introduites, les combustibles solides étaient utilisés comme énergie principale pour les moteurs de fusée. Grâce au développement, les SOFC pourraient même boucler la boucle du cycle du combustible des fusées.

Pourquoi n'ont-ils pas été réalisés plus tôt ?

Les moyens actuels de traitement de la céramique suivent une série incroyablement complexe de plus de 100 étapes et ne permettent pas de flexibilité de conception.

Le processus rend coûteuse, en argent et en temps, la production en masse de piles SOFC, et les cellules résultantes comprennent des joints et des lignes visibles qui peuvent rendre la pile moins efficace au fil du temps.

Avec l'impression 3D, Cell3Ditor propose un processus simple en deux étapes pour la fabrication de SOFC monolithiques.

Comme indiqué dans le rapport du projet à la Commission européenne : « Outre la simplification évidente résultant d'un processus de fabrication en deux étapes (mise en forme et frittage) et la réduction des déchets grâce à l'utilisation de la fabrication additive, le projet réduit le coût associé à l'assemblage des l'ensemble de la pile et la mise en œuvre du système final, par exemple la collecte de courant, les produits d'étanchéité, la fluidique, etc.

Spécifications proposées

Les spécifications actuelles de l'imprimante 3D hybride jet d'encre/SLA SOFC, selon les grandes lignes du projet, sont les suivantes :

Volume maximum imprimable – 30 x 30 x 10 cm (L x L x H)Épaisseur de couche – Entre 10 et 250 μmRésolution latérale – <100 μmDépôt multi-matériaux – 1 matériau par SLA et 4 par impression jet d'encreVitesse d'impression – 100+ couches par heure

L'équipe déclare que le produit fini sera « Une machine dédiée capable de fabriquer des piles de la gamme kW sera construite pour le projet Cell3Ditor, devenant ainsi le cœur de l'usine « de table » pour la production de masse. »

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L’image présentée montre : Démonstration d’impression 3D de cellules en céramique sur une machine Ceramaker. Image via Cell3Ditor