美國能源部花費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(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(shù),，更好地利用尾礦和灰燼等煤廢料產(chǎn)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(yīng)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(wù)增材制造的煤炭增強型PEEK長絲生產(chǎn)—— 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(zhǔn)并比較整體性能,。

通過廢料增強長絲對碳化結(jié)構(gòu)的增材制造進行熔融沉積建�,！�—俄亥俄大學(xué)

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(zhuǎn)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(fù)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(chǎn)多個示范性產(chǎn)品,。

煤衍生石墨烯顆粒粘合長絲的實驗室規(guī)模生產(chǎn)——特拉華大學(xué)

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(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(jīng)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(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(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

驗證一種從北達(dá)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(chǎn)的石墨制成的可快速充電鋰電池陽極原型,。項目預(yù)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(dá)科他州的煤炭和發(fā)電廠社區(qū)提供經(jīng)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