Стефан Веустен защитил докторскую диссертацию о том, как построить недорогой и эффективный электролизер с помощью 3D-принтера. У него легко настраиваются геометрические параметры для повышения производительности устройства. Это ускоряет исследования в области производства более дешевого и эффективного водорода.
Электролизеры, вероятно, будут играть важную роль в переходе энергии. Устройства расщепляют молекулы воды на водород и кислород с помощью электричества. Но степень замены нефти и газа водородом зависит от производительности электролизеров. Водород намного дороже по сравнению с ископаемым топливом . И хотя электролизеры существуют уже около ста лет, за это время они мало изменились. «Вы не можете заглянуть внутрь самого устройства, что затрудняет понимание того, что происходит», — говорит Стефан Веустен.
Научные расчеты и моделирование помогают узнать больше об устройстве. Но как теория работает на практике? И как улучшить производительность электролизеров, чтобы водород действительно стал грозным конкурентом нефти и газа? Чтобы это выяснить, Стефан Веустен использовал 3D-принтер. «Обычно вы тратите около 3000 евро, чтобы опробовать ограниченный набор. Тестовый материал стоит дорого, потому что его нужно изготавливать на заказ. К тому же это занимает много времени».
С 3D-принтером это осталось в прошлом. «Вы покупаете рулон пластика, и с пятью евро все готово, и у вас есть полный электролизер». Не то, чтобы хорошо функционирующее устройство выкатывалось из принтера за одну ночь. Сколько различных версий он сделал, исследователь не может вспомнить навскидку. «С каждым улучшением у нас скоро было шесть версий. В какой-то момент вы теряете счет». Он усмехается. «Иногда моя девушка сводила с ума, когда мне приходилось печатать что-то в нашей спальне на 3D-принтере, потому что это производило довольно много шума».
Более высокая скорость реакции
«Это была тяжелая работа и тяжкий труд каждый день, шаг за шагом устраняющий проблемы». Избежать утечки было сложно. «Иногда он разваливался». Но шаг за шагом Стефану Веустену удалось повысить производительность за счет корректировки геометрии электролизера . Например, исследователь изменил форму входного отверстия, чтобы молекулы сталкивались быстрее, а более высокая скорость реакции производила больше водорода за более короткое время. Он также модифицировал 3D-электроды. В сумме все модификации привели к увеличению скорости реакции в семь раз.
Более быстрое тестирование
«Конечно, я этому рад, но выигрыш в основном в 3D-печати», — считает исследователь. «Раньше мы почти не использовали 3D-принтер для создания электролизеров. Теперь другие исследователи также могут работать с ними и быстрее проверять свои теории. Так вы ускоряете исследования в области электролизеров и водорода , и это действительно дополнительная ценность моей работы».
