در رقابت جهانی به سوی آینده ای با انرژی{0}هیدروژن، فناوری ذخیره سازی ایمن و کارآمد به عنوان یک گلوگاه حیاتی ظاهر شده است. اکنون، یک نوآوری از سوئد-یک مخزن ذخیرهسازی هیدروژن که ظاهراً از میکرو{3}}شبکههای کریستالی مثلثی بیشماری تشکیل شده است-راهحلی انقلابی برای این چالش ارائه میدهد. پشت این پیشرفت، همکاری بین NITIU و گروه TRUMPF آلمان نهفته است که از فناوری لیزر پیشرفته برای تبدیل طرح اولیه مخازن ذخیرهسازی هیدروژن سبک وزن و بسیار پایدار استفاده کردند.
هیدروژن که به عنوان منبع انرژی آینده مورد ستایش قرار می گیرد، سبک وزن، تمیز و عرضه تقریباً بی حد و حصر است. با این حال، ویژگیهای آن چالشهای ذخیرهسازی عظیمی را ایجاد میکند: ذخیرهسازی مایع نیاز به حفظ دمای شدید -253 درجه دارد، در حالی که ذخیرهسازی گازی باید فشار فضایی بسیار زیاد را تحمل کند. برای غلبه بر این موضوع، NITIU ساختار سبک وزن ایزوتروپیک (ILS®) ثبت شده خود را توسعه داد. این ساختار از چهار وجهی های بی شماری به عنوان بلوک های ساختمانی برای تشکیل یک شبکه فلزی فوق العاده سبک و فوق العاده-پایدار استفاده می کند. مزیت اصلی آن در "ایزوتروپی" است-ساختار به طور یکنواخت فشار را از هر جهتی تحمل میکند و مانند یک "زره کریستالی" طراحی شده برای هیدروژن با فشار بالا عمل میکند. این ویژگی آن را به یک حامل ایدهآل برای مخازن ذخیرهسازی هیدروژن جدید تبدیل میکند که قادر به مقاومت در برابر استرس همه جانبه است و در عین حال ذخیره انرژی کارآمد را ممکن میسازد. فناوری لیزر در ساخت دقیق این ساختار نوآورانه نقش اساسی دارد.
جهش انتقادی از مفهوم به عمل
جوزف هاینزورث، مدیر فنی NITIU، میگوید: "وقتی چهار سال پیش به عضویت درآمدم، پردازش لیزری روش تولید اولیه نبود. اما به سرعت متوجه شدم که لیزرها برای دستیابی به اتصالات ساختاری دقیق و استفاده کامل از پایداری آن کلیدی هستند." برای به کارگیری این فناوری با دقت، تیم او تصمیم گرفت یک آزمایشگاه لیزر اختصاصی برای آزمایش هدفمند و بهینه سازی ساختارهای ILS ایجاد کند.
هاینزورث تاکید کرد: "هدف دستیابی به استقلال تحقیق و توسعه، ارتقای کیفیت و کاهش قابل توجه چرخه های توسعه بود." پس از یک سال تحقیق گسترده در اروپا، راه حل پردازش لیزر سه بعدی با دقت بالا-TRUMPF به عنوان انتخاب بهینه ظاهر شد. آینه های اسکن آن حرکت لیزری با سرعت بالا و دقیق را در سه بعدی امکان پذیر می کند و به موتور اصلی زنجیره نوآوری NITIU تبدیل می شود. اسکن آینهای، موقعیتیابی لیزری با سرعت بالا و دقیق-یک عنصر اساسی در سفر نوآوری NITIU را ارائه میکند.
در TRUMPF، NITIU راه حل ایده آل را پیدا کرد. هاینزورث به یاد میآورد: «ما به مدت شش ماه قبل از سفارش تجهیزات، با کارشناسان لیزر TRUMPF درگیر بحثهای گستردهای بودیم. "انعطاف پذیری و مکمل بودن سیستم بسیار مهم بود و آنها عمیقا این را درک کردند." در نهایت، تجهیزات آزمایشگاهی هسته NITIU بهعنوان سیستم پردازش لیزری پنج محوری TRUMPF TruLaser Cell 3000 و دستگاه جوش لیزری TruLaser Weld 5000 مجهز به اپتیکهای فوکوس دینامیک PFO 3D، که بهطور خاص برای جوشکاریهای دو{8}} و سهگانه طراحی شده است، نهایی شد.
TRUMPF سیستم نوری را برای این پروژه بهینهسازی کرد و آینههای گالووی با دقت بالا را ادغام کرد تا عملکرد لیزری با سرعت بالا و انعطافپذیر در فضای سهبعدی را فعال کند. هاینزورث خاطرنشان کرد: دقت و سرعت شگفتآور است. این انعطاف پذیرترین جزء نوری است که تا به حال استفاده کرده ایم.
به لطف گالوانومتر یکپارچه-PFO 3D با دقت بالا، لیزر در فضای سهبعدی سرعت-منعطف و انعطافپذیری دارد.
کارایی، کیفیت و اعتماد به تیم افزایش می یابد
راهاندازی آزمایشگاه باعث افزایش کارایی فوری برای NITIU شد. هاینزورث با رضایت خاطر نشان کرد: «تأیید اعتبار مفهومی که زمانی هفتهها طول میکشید، اکنون به طور معمول از آزمایشهای صبح تا اجرای روز بعد تکمیل میشود.» "کیفیت بهبود یافته است، فرآیندها پایدارتر هستند و تیم به یادگیری و پیشرفت ادامه می دهد." TRUMPF دقیقاً سیستم را مطابق با گردش کار NITIU تنظیم کرد و یک راه حل جامع کلید در دست ارائه کرد. هاینزورث تاکید کرد: "ما می توانستیم چندین تامین کننده را انتخاب کنیم، اما راه حل یکپارچه TRUMPF بسیار مهم بود. این راه حل به ما اجازه می دهد تا به طور کامل روی فناوری اصلی خود تمرکز کنیم بدون اینکه حواس پرتی از هماهنگی فروشندگان مختلف ایجاد شود."
حرکت رو به جلو: سبک، قوی، لیزری-دقت مهندسی شده
NITIU با مرکز لیزر جدید خود گامی مهم در جهت توسعه مخازن ذخیره هیدروژن کارآمد، سبک و ایمن برداشته است. آنچه زمانی یک چشم انداز بود، اکنون به اجزای ملموس، سبک و قوی تبدیل شده است که از طریق مهندسی دقیق لیزر ساخته شده اند. هاینزورث با لبخند می گوید: "گاهی اوقات هنوز باورنکردنی به نظر می رسد، اما این واقعا جالب ترین کاری است که تا به حال انجام داده ایم." این پیشرفت فناوری نه تنها به NITIU یک مزیت رقابتی می بخشد، بلکه حرکت قدرتمندی را به کربن زدایی حمل و نقل تزریق می کند و اقتصاد هیدروژن را در مسیر سریع تسریع می کند.
