Onderzoekers van ETH Zürich hebben een nieuwe 3D printing methode ontwikkeld om complexe keramische structuren voor zonnereactoren te produceren. De ontwerpen verbeteren de efficiëntie van de productie van zonnebrandstof. De zonnereactor maakt gebruik van geconcentreerd zonlicht en bereikt temperaturen tot 1500°C. Binnenin splitst een thermochemisch proces water en CO2, waardoor syngas ontstaat. Dit gas kan worden omgezet in koolstofneutrale vloeibare brandstoffen, zoals zonnekerosine voor vliegtuigen.
In het verleden werden isotrope porositeitsstructuren gebruikt voor deze reactoren. Deze ontwerpen leidden tot een verlaging van de interne temperaturen en de opbrengst van zonnebrandstof. De nieuwe structuren, met strategisch geplaatste kanalen en poriën, zorgen voor een optimale absorptie van zonnestraling. Hierdoor bereikt de gehele structuur de temperatuur van 1500°C, waardoor de brandstofproductie wordt gestimuleerd. De structuren worden 3D geprint via een op extrusie gebaseerde methode, waarbij gebruik wordt gemaakt van een uniek materiaal die rijk is aan ceriumoxide deeltjes.
Testresultaten tonen aan dat deze nieuwe constructies onder dezelfde omstandigheden van zonnestraling tweemaal zoveel brandstof kunnen produceren als oudere ontwerpen. De technologie is gepatenteerd en in licentie gegeven aan Synhelion door ETH Zürich.
ETH Zürich heeft een paper over dit onderwerp uitgebracht, getiteld “Solar-driven redox splitting of CO2 using 3D-printed hierarchically channelled ceria structures”. Deze is te vinden in het tijdschrift Advanced Materials Interfaces via deze link.
