皇家墨尔本理工使用3D打印实现商业化的生态友好型生物燃料生产
时间：2020-10-29 08:11 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
该项目的联合首席研究员亚当·李教授解释说：“我们的新催化剂可以帮助我们获得通常会浪费的资源的全部价值。从腐烂的食用油到稻壳和蔬菜皮，我们的催化剂]可以促进循环经济。”
研究人员的新型海绵状催化剂可以生产更有效的生物燃料。图片来自皇家墨尔本理工大学。
把蔬菜皮变成能源
食物和聚合物废料中发现的天然化学物质可以转化为可再生能源已不是什么秘密。随着世界转向更加环保的燃料，许多科学家已经设法将废旧食用油到肥料等产品转变为可用的可回收生物燃料。这些现有方法中的许多问题在于，它们所基于的自然资源无法得到足够有效的处理，无法使其成为常规燃料的可行替代品。目前，创造制造生物燃料所需的复杂有机分子包括通过多步反应从较小的结构单元合成它们。
能够在此燃料制造过程中执行多种转换可能是非常有益的，因为减少所需的循环总数将加速整个过程。此外，根据李教授说，目前的生物燃料生产方法正在破坏环境，因此需要一种新技术。“现代生活的质量在很大程度上取决于复杂的有机分子，以维持我们的健康并提供营养食品，干净的水和廉价的能源，这些分子目前是通过不可持续的化学过程产生的，这些过程污染了大气，土壤和水道。”
尽管已经开发了许多环保型生物燃料，但它们通常效率低下，还没有被商业化。图片由皇家墨尔本理工大学提供。
团队的新型生物燃料催化剂和3D打印
为了减少制造生物燃料所需的操纵次数，研究人员开发了一种新型超高效催化剂。该小组的微米级海绵状作品是通过其大的外部孔隙吸收分子并使它们经历初步的化学反应而工作的。当天然分子通过催化剂较小的内部孔时，它们会进行第二次反应，从而使多个分子可以在单一催化剂中进行处理。联合首席研究员卡伦·威尔逊教授（Karen Wilson）解释说，该团队的新设计模仿了酶在人体细胞中的工作方式。
威尔逊说：“催化剂已经被开发出来，但是这些方法几乎不能控制化学反应，而且效率低下而且难以预测。我们以生物为灵感的方法着眼于自然界的催化剂-酶，以开发出强大而精确的方法来按设定顺序进行多种反应。就像拥有用于化学反应的纳米级生产线一样，所有生产线都装在一个微小而高效的催化剂颗粒中。”据中国3D打印网了解，海绵状催化剂也不包含任何金属，制造它们所需的只是一个大的加热容器，使其生产成本相对较低。结果，该团队的低技术生物燃料生产流程可能会在设施昂贵，“能源贫困”加剧的第三世界国家采用。
通过进一步的研究，科学家们还认为，可以对他们的催化剂进行定制，以从农业废弃物或废弃轮胎中生产喷气燃料。为了实现这一目标并将其新颖的流程扩展到业务中，该团队目前正在对其进行调整以与3D打印技术一起使用，并寻求业务合作伙伴以加速其商业发布。“我们还希望扩大化学反应的范围，以包括用于尖端技术的光激活和电激活。李教授总结说：“这需要人工光合作用和燃料电池。我们正在寻求与潜在的业务合作伙伴合作，为不同的应用创造一系列可商购的催化剂。”
添加剂制造的可再生能源
3D打印提供的复杂几何形状和材料兼容性使近年来能够制造各种绿色零件和可再生能源工艺。来自奥地利格拉茨工业大学，维也纳大学和FAU埃尔兰根-纽伦堡大学（FAU）的科学家拥有用于清洁能源设备的3D打印超级磁体。该团队的人造土金属元素对于风力涡轮机和电动机的生产至关重要。
工业制造公司西门子正在验证3D打印燃烧器，这可能是瑞典实施无化石燃料计划的关键。西门子正在与能源供应商哥德堡能源公司（GöteborgEnergi）合作测试可实现可再生燃料运行的燃气轮机技术。
增材制造也被用来生产非常规的可再生能源，橡树岭国家实验室的科学家目前正在3D打印反应堆堆芯。 Oak Ridge团队正在使用传感器辅助方法，以优化设备的生产，并尽可能减少浪费。
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