Die ETH Zürich hat mit einem neuartigen 3D-Druck-Prozess für Keramiken individuell gestaltete Strukturen entwickelt, die die Effizienz bei der Herstellung von kohlenstoffneutralem Solar-Treibstoff signifikant erhöhen können.
Die Forschung hinter dem Fortschritt
Die Schweizer Technische Hochschule arbeitet seit fast einem Jahrzehnt an Solar-Treibstoffen und hat einen patentierten Reaktor entwickelt, der konzentriertes Sonnenlicht verwendet, um CO2 und Wasser in Synthesegas umzuwandeln. Dies dient als Grundlage für Treibstoffe wie Solar-Kerosin, das in der emissionsarmen Luftfahrt zum Einsatz kommt. Im Laufe der Jahre hat ETH Zürich durch Spinouts wie Climeworks und Synhelion die Technologie vermarktet und kooperiert mit Partnern wie Lufthansa und dem Flughafen Zürich.
Die Bedeutung des 3D-Drucks in diesem Prozess
ETH Zürich berichtet nun von einer Technologie, die die Effizienz ihres Hauptprozesses deutlich steigern kann. Wie in einem Artikel in Advanced Materials Interfaces veröffentlicht, beschreiben die Forscher eine neuartige, extrusionsbasierte 3D-Druck-Technik. Diese verwendet eine spezielle Tinte mit geringer Viskosität und einer hohen Konzentration an Ceria-Partikeln. Dies maximiert das redoxaktive Material des Sonnenreaktors.
Die innovative Methode erlaubt die Herstellung von keramischen Strukturen mit komplexen Porengeometrien, die Solarstrahlung effizienter in das Innere des Reaktors transportieren. Laut den Forschern haben sich hierarchisch geordnete Designs als besonders effizient erwiesen. Diese Strukturen öffnen sich an der oberen Oberfläche, verengen sich jedoch zum hinteren Teil des Reaktors. Dies gewährleistet, dass die gesamte poröse Struktur die Reaktionstemperatur von 1500°C erreicht, wodurch die Treibstoffproduktion gesteigert wird. Im Vergleich zu früheren Designs kann mit den neuen 3D-gedruckten Reaktorstrukturen doppelt so viel Solar-Treibstoff mit der gleichen Menge konzentrierter Solarstrahlung produziert werden.
Aldo Steinfeld, ETH-Professor für erneuerbare Energieträger, sagt dazu:
„Diese Technologie hat das Potenzial, die Energieeffizienz des Solarreaktors zu erhöhen und somit die Wirtschaftlichkeit von nachhaltigen Luftfahrttreibstoffen erheblich zu verbessern.“