Hemos cubierto las ambiciones de impresión 3D del Laboratorio Nacional de Oak Ridge un par de veces antes. Y son, de hecho, ENORMES ambiciones.
Eche un vistazo a su artilugio de dedal nuclear impreso en 3D y su reactor nuclear impreso en 3D aquí .
Pero ORNL no se ocupa exclusivamente de la energía nuclear. Todavía participan en el desarrollo de tecnologías para mejorar los procesos de generación de energía con combustibles fósiles.
Su dispositivo impreso en 3D más reciente hace exactamente eso, y el dispositivo en cuestión está diseñado para capturar dióxido de carbono de chimeneas que emiten carbono de combustibles fósiles a través de un proceso de absorción química.
Funciona conectando el conducto de gases de escape a una columna de absorción dentro de la cual se aloja el componente impreso en 3D. El flujo de gas pasa a través de algunos productos químicos (como la monoetanolamina) que reaccionan con el gas y capturan el dióxido de carbono en el producto químico. El problema es que esta reacción al ser exotérmica genera mucho calor en la columna, lo que reduce la eficiencia de las reacciones. Entonces, el nuevo dispositivo ORNL sirve como una especie de intercambiador de calor. ES un intercambiador de calor.
El GIF a continuación ilustra el flujo de las rutas de gas y refrigerante. La entrada de refrigerante está a la derecha, los gases se mueven por la columna de arriba hacia abajo, pasan a través de los canales de refrigerante impresos en 3D y el calor eliminado se descarga por la salida en el lado izquierdo de la columna en la imagen.
Crédito de la imagen: Michelle Lehman / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
El GIF de arriba muestra la sección transversal de la columna. La imagen a continuación muestra el dispositivo impreso propiamente dicho y puede ver el puerto de entrada en el costado, para su referencia.
La parte de aluminio del dispositivo intensificado. Crédito de la imagen: Carlos Jones / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
La columna de absorción en sí mide «1 metro de alto por 8 pulgadas de ancho», y antes de que nos regañe por mezclar métrico e imperial, esa es una cita directa del comunicado de prensa de ORNL .
Puedes ver la columna en la imagen de abajo. Asumiremos que la columna real en sí es solo una fracción de lo que se muestra en la imagen, a menos que el ingeniero que instale el componente tenga solo 0,75 metros de alto (y aparentemente 8 pulgadas de ancho).
En la imagen de arriba, el ingeniero está instalando el dispositivo de captura de carbono entre los dispositivos de empaque de la columna. ORNL se refiere a su intercambiador de calor multifunción impreso en 3D como el «dispositivo intensificado».
Es multifunción porque además del intercambiador de calor, también funciona como un contactor de intercambio de masa.
“Llamamos al dispositivo intensificado porque permite una transferencia de masa mejorada (la cantidad de CO2 transferida de un gas a un estado líquido) a través del enfriamiento in situ”, dijo Costas Tsouris, investigador del proyecto en ORNL.
«Controlar la temperatura de absorción es fundamental para capturar el dióxido de carbono».
Además de la temperatura de reacción, otros factores que influyen en la adsorción del CO2 son el caudal de los gases de escape y también el caudal del disolvente químico utilizado para reaccionar con el CO2.
Los experimentos hasta ahora han determinado que se producen respuestas óptimas al variar estos factores de entrada. A continuación, el equipo intentará ver los efectos de la geometría variable en las velocidades de enfriamiento y reacción, y espera descubrir las mejores condiciones operativas para la eliminación de CO2.
En términos de materiales, el dispositivo actual está fabricado con aluminio impreso en 3D, pero los investigadores también están considerando el uso de polímeros conductores térmicos.
“El dispositivo también se puede fabricar con otros materiales, como polímeros y metales emergentes de alta conductividad térmica. Los métodos de fabricación aditiva, como la impresión 3D, a menudo son rentables con el tiempo porque se necesita menos esfuerzo y energía para imprimir una pieza que los métodos de fabricación tradicionales ”, dijo Lonnie Love, ingeniero de fabricación y diseñador del dispositivo.
Bueno, buenas noticias Lonnie …
Tenemos un artículo sobre polímeros impresos en 3D térmicamente conductores aquí mismo.
ORNL… ¡de nada!
