美國能源部花費700萬美元資助煤基3D打印材料研究

導讀：隨著氣候問題越來越嚴重，3D打印行業(yè)和許多其他行業(yè)一樣，不斷地推出可持續(xù)發(fā)展計劃，減少碳足跡和合成聚合物的使用。

南極熊獲悉，美國能源部 (DOE) 化石能源和碳管理辦公室(FECM)于2021年10月5日發(fā)布資助公告，以近700萬美元（約4506萬人民幣）的資金支持七個專注于開發(fā)煤基增材制造材料和煤衍生石墨材料的研發(fā)。這表明了美國試圖通過更好地利用煤廢料產品加速到2035年達到100%可再生綠色能源的目標。

△來自礦山的煤炭以及尾礦和粉煤灰之類的煤廢物都是3D打印應用可接受的原料

在國家能源技術實驗室 (NETL) 碳礦石加工計劃的監(jiān)督下，這七個可持續(xù)發(fā)展項目旨在研究和開發(fā)新技術，更好地利用尾礦和灰燼等煤廢料產品。這些項目致力于開發(fā)3D打印新長絲或者用于電池和燃料電池等應用的可持續(xù)石墨基材料。

△先進的煤炭加工價值鏈

入選的七個項目如下：

用于工業(yè)服務增材制造的煤炭增強型PEEK長絲生產—— Baker Hughes Energy Transition LLC

使用煤衍生石墨烯增強聚醚醚酮 (PEEK) 長絲，將使用PEEK和煤增強PEEK制造一套選定的零件，包括密封件、墊片、墊圈和支撐環(huán)，作為基準并比較整體性能。

通過廢料增強長絲對碳化結構的增材制造進行熔融沉積建�！�—俄亥俄大學

開發(fā)可在FDM打印機中使用的碳化長絲，制造用于建筑/施工、工具和金屬鑄件行業(yè)的物品。煤基長絲具有環(huán)境、工業(yè)和3D打印優(yōu)勢，包括將煤廢料轉化為具有優(yōu)異性能和成本的FDM長絲。

用于高溫塑料和陶瓷復合材料增材制造的煤廢料增強長絲 ——SemplasticsEHC

開發(fā)和測試適用于使用兩種不同煤廢料的市售3D打印機長絲材料。項目將使用最佳長絲配方生產多個示范性產品。

煤衍生石墨烯顆粒粘合長絲的實驗室規(guī)模生產——特拉華大學

開發(fā)一種實驗室規(guī)模的制造工藝，制造用于FDM 3D打印的高碳含量長絲。項目將使用來自美國煤炭廢料的石墨烯顆粒作為原料。擬議的技術將鞏固美國在合成纖維研發(fā)和制造方面的領先地位。

利用碳供應鏈廢物和副產品制造用于儲能應用的石墨——俄亥俄大學

使用煤炭廢物和副產品作為生產電池級石墨材料的原料。項目將比較煤衍生石墨與市售電池級石墨的物理特性。潛在影響包括減少美國對外國電池級石墨來源的依賴，同時在阿巴拉契亞地區(qū)經濟蕭條的社區(qū)創(chuàng)造普遍的有薪工作。

從煤廢料中合成的模壓石墨產品——TouchstoneResearch Laboratory

使用弗吉尼亞理工大學開發(fā)的疏水-親水分離工藝，減少煤炭中的礦藏。研究和開發(fā)將專注于將低、中、高階煤和由此產生的廢煤流凈化到足夠的水平，使其適用于高價值合成石墨工藝的原料。

煤炭和煤炭廢料的高級加工以生產用于快速充電鋰離子電池陽極的石墨——北達科他大學能源與環(huán)境研究中心

驗證一種從北達科他州褐煤和褐煤廢料制造高級石墨的方法，制造和測試由生產的石墨制成的可快速充電鋰電池陽極原型。項目預期的影響包括通過滿足不斷增長的鋰電池市場需求，為北達科他州的煤炭和發(fā)電廠社區(qū)提供經濟增長。

參考閱讀：

1. Funding Opportunity Announcement 2405, Advanced CoalWaste Processing: Production of Coal-Enhanced Filaments or Resins for AdvancedManufacturing and Research and Development of Coal-Derived Graphite
2. DOE Invests Nearly $7 Million to Put Coal Wastes to Work,Creating Products for a Clean Energy Economy