Os eletrolisadores são considerados uma das soluções mais promissoras para o armazenamento em larga escala de eletricidade gerada intermitentemente por fontes de energia renováveis, bem como uma alternativa inteligente para a descarbonização de setores com elevado consumo energético. As células de combustível de óxido sólido e as células de eletrólise de óxido sólido (SOFCs e SOECs) possuem uma elevada eficiência, mas a sua natureza cerâmica aumenta significativamente os custos de fabrico, ao mesmo tempo que limita a criação de formas e melhorias complexas. A impressão 3D irá melhorar o desempenho, reduzindo os custos de fabrico e de operação. De facto, estudos recentes demonstraram que também melhora a robustez da estrutura.
As células de óxido sólido (SOCs) são células eletroquímicas multicamadas, à base de cerâmica, constituídas por um eletrólito condutor de óxido iónico hermético a gases, com elétrodos em ambos os lados. Os melhores materiais para os SOC são a zircónia estabilizada com ítria para o eletrólito, compostos à base de YSZ (manganita de lantânio e estrôncio) para o elétrodo de oxigénio e Ni-YSZ para o elétrodo de combustível.
Este ano, um novo sistema SOFC recebeu a aprovação estatal através de um processo de avaliação acelerado que impulsionou o seu desenvolvimento e implementação. A Coreia do Sul está a investir fortemente nas células de combustível de hidrogénio como uma nova fonte de energia. Em setembro de 2019, a SK Engineering & Construction, uma unidade do grupo sul-coreano SK, assinou uma joint-venture para o desenvolvimento de SOFCs com a Bloom Energy. A Doosan Corp. estabeleceu uma parceria com a Ceres Power, da Grã-Bretanha, para desenvolver SOFCs para edifícios comerciais.
As células de eletrólise de óxido sólido (SOECs) também estão a ganhar destaque. Estes dispositivos de conversão de energia altamente eficientes (>80% LHV) oferecem rendimentos de produção mais elevados e menor potência elétrica específica do que os concorrentes. Uma nova investigação de 2020 demonstrou a impressão 3D de SOAs por estereolitografia (SLA), utilizando laser scanning. Este é também um grande avanço para as SOEC. De facto, é um primeiro passo para a fabricação de uma nova geração radical de células de óxido sólido com desempenho melhorado, relacionado com a sua transição de uma natureza planar para tridimensional. Isto vai além da elevada relação de aspeto do eletrólito corrugado. Os elementos estruturais impressos em 3D proporcionam uma funcionalidade integrada e uma capacidade de empilhamento melhorada. Arianna Pesce e os seus colegas relataram recentemente estes avanços no J. Mater. Chem A, 2020, DOI: 10.1039/D0TA02803G. Os investigadores acreditam que a impressão 3D de materiais funcionais irá revolucionar o setor energético, introduzindo formas complexas, estruturas mais robustas e novas funcionalidades nunca antes exploradas.
Pode encontrar mais informações no relatório da IDTechEx, "Impressão 3D de Compósitos 2020-2030: Tecnologia e Análise de Mercado" e "Materiais para Impressão 3D 2019-2029: Tecnologia e Análise de Mercado".
