美國能源部花費(fèi)700萬美元資助煤基3D打印材料研究

導(dǎo)讀：隨著氣候問題越來越嚴(yán)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(jì)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(gè)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(chǎn)品加速到2035年達(dá)到100%可再生綠色能源的目標(biāo)。

△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(yīng)用可接受的原料

在國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 (NETL) 碳礦石加工計(jì)劃的監(jiān)督下，這七個(gè)可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目旨在研究和開發(fā)新技術(shù)，更好地利用尾礦和灰燼等煤廢料產(chǎn)品。這些項(xiàng)目致力于開發(fā)3D打印新長(zhǎng)絲或者用于電池和燃料電池等應(yīng)用的可持續(xù)石墨基材料。

△先進(jìn)的煤炭加工價(jià)值鏈

入選的七個(gè)項(xiàng)目如下：

用于工業(yè)服務(wù)增材制造的煤炭增強(qiáng)型PEEK長(zhǎng)絲生產(chǎn)—— Baker Hughes Energy Transition LLC

使用煤衍生石墨烯增強(qiáng)聚醚醚酮 (PEEK) 長(zhǎng)絲，將使用PEEK和煤增強(qiáng)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(zhǔn)并比較整體性能。

通過廢料增強(qiáng)長(zhǎng)絲對(duì)碳化結(jié)構(gòu)的增材制造進(jìn)行熔融沉積建�！�—俄亥俄大學(xué)

開發(fā)可在FDM打印機(jī)中使用的碳化長(zhǎng)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(zhǎng)絲具有環(huán)境、工業(yè)和3D打印優(yōu)勢(shì)，包括將煤廢料轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)異性能和成本的FDM長(zhǎng)絲。

用于高溫塑料和陶瓷復(fù)合材料增材制造的煤廢料增強(qiáng)長(zhǎng)絲 ——SemplasticsEHC

開發(fā)和測(cè)試適用于使用兩種不同煤廢料的市售3D打印機(jī)長(zhǎng)絲材料。項(xiàng)目將使用最佳長(zhǎng)絲配方生產(chǎn)多個(gè)示范性產(chǎn)品。

煤衍生石墨烯顆粒粘合長(zhǎng)絲的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)——特拉華大學(xué)

開發(fā)一種實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的制造工藝，制造用于FDM 3D打印的高碳含量長(zhǎng)絲。項(xiàng)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(shù)將鞏固美國在合成纖維研發(fā)和制造方面的領(lǐng)先地位。

利用碳供應(yīng)鏈廢物和副產(chǎn)品制造用于儲(chǔ)能應(yīng)用的石墨——俄亥俄大學(xué)

使用煤炭廢物和副產(chǎn)品作為生產(chǎn)電池級(jí)石墨材料的原料。項(xiàng)目將比較煤衍生石墨與市售電池級(jí)石墨的物理特性。潛在影響包括減少美國對(duì)外國電池級(jí)石墨來源的依賴，同時(shí)在阿巴拉契亞地區(qū)經(jīng)濟(jì)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(chǎn)品——TouchstoneResearch Laboratory

使用弗吉尼亞理工大學(xué)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(chǎn)生的廢煤流凈化到足夠的水平，使其適用于高價(jià)值合成石墨工藝的原料。

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

驗(yàn)證一種從北達(dá)科他州褐煤和褐煤廢料制造高級(jí)石墨的方法，制造和測(cè)試由生產(chǎn)的石墨制成的可快速充電鋰電池陽極原型。項(xiàng)目預(yù)期的影響包括通過滿足不斷增長(zhǎng)的鋰電池市場(chǎng)需求，為北達(dá)科他州的煤炭和發(fā)電廠社區(qū)提供經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

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