Στον παγκόσμιο αγώνα δρόμου για ένα μέλλον που θα-τροφοδοτείται με υδρογόνο, η ασφαλής και αποτελεσματική τεχνολογία αποθήκευσης έχει αναδειχθεί ως κρίσιμο σημείο συμφόρησης. Τώρα, μια καινοτομία από τη Σουηδία-μια δεξαμενή αποθήκευσης υδρογόνου που φαινομενικά αποτελείται από αμέτρητα μικρο-τριγωνικά κρυσταλλικά πλέγματα-προσφέρει μια επαναστατική λύση σε αυτήν την πρόκληση. Πίσω από αυτήν την σημαντική ανακάλυψη κρύβεται η συνεργασία μεταξύ της NITIU και του γερμανικού Ομίλου TRUMPF, ο οποίος αξιοποίησε την αιχμή-τεχνολογία λέιζερ για να κάνει πραγματικότητα το σχέδιο για ελαφριές, εξαιρετικά σταθερές δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου.
Χαιρετισμένο ως η πηγή ενέργειας του μέλλοντος, το υδρογόνο είναι ελαφρύ, καθαρό και σχεδόν απεριόριστο σε προσφορά. Ωστόσο, οι ιδιότητές του θέτουν τεράστιες προκλήσεις αποθήκευσης: η αποθήκευση υγρών απαιτεί τη διατήρηση μιας ακραίας θερμοκρασίας -253 βαθμών, ενώ η αποθήκευση αερίων πρέπει να αντέχει σε τεράστια χωρική πίεση. Για να το ξεπεράσει αυτό, η NITIU ανέπτυξε την κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Ισοτροπική Ελαφρύ Δομή (ILS®). Αυτή η δομή χρησιμοποιεί αμέτρητα τετράεδρα ως δομικά στοιχεία για να σχηματίσει ένα εξαιρετικά-ελαφρύ και εξαιρετικά-σταθερό μεταλλικό πλέγμα. Το βασικό της πλεονέκτημα έγκειται στην "ισοτροπία"-η δομή αντέχει ομοιόμορφα την πίεση από οποιαδήποτε κατεύθυνση, λειτουργώντας σαν μια "κρυστάλλινη θωράκιση" προσαρμοσμένη για υδρογόνο υψηλής{10}}πίεσης. Αυτή η ιδιότητα το καθιστά ιδανικό φορέα για νέες δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου, ικανές να αντέχουν σε όλες τις κατευθύνσεις καταπόνηση, ενώ παράλληλα επιτρέπουν την αποτελεσματική αποθήκευση ενέργειας. Η τεχνολογία λέιζερ είναι κεντρικής σημασίας για την ακριβή κατασκευή αυτής της καινοτόμου κατασκευής.
Το κρίσιμο άλμα από την ιδέα στην πράξη
Ο Joseph Hainsworth, Τεχνικός Διευθυντής στο NITIU, δηλώνει: "Όταν προσχώρησα πριν από τέσσερα χρόνια, η επεξεργασία με λέιζερ δεν ήταν η κύρια μέθοδος κατασκευής. Αλλά γρήγορα αναγνώρισα ότι τα λέιζερ είναι το κλειδί για την επίτευξη ακριβών δομικών συνδέσεων και την πλήρη αξιοποίηση της σταθερότητάς τους." Για να εφαρμόσει αυτή την τεχνολογία με ακρίβεια, η ομάδα του αποφάσισε να δημιουργήσει ένα ειδικό εργαστήριο λέιζερ για στοχευμένες δοκιμές και βελτιστοποίηση δομών ILS.
Ο Hainsworth τόνισε: «Ο στόχος ήταν να επιτευχθεί αυτονομία Ε&Α, να βελτιωθεί η ποιότητα και να μειωθούν σημαντικά οι κύκλοι ανάπτυξης». Μετά από ένα χρόνο εκτεταμένης έρευνας στην Ευρώπη, η λύση επεξεργασίας λέιζερ 3D υψηλής ακρίβειας-της TRUMPF αναδείχθηκε ως η βέλτιστη επιλογή. Οι καθρέφτες σάρωσης επιτρέπουν-με υψηλή ταχύτητα και ακριβή κίνηση λέιζερ σε τρεις διαστάσεις, καθιστώντας τον βασικό κινητήρα της αλυσίδας καινοτομίας του NITIU. Η σάρωση καθρέφτη παρέχει-ταχύτητα και ακριβή τοποθέτηση λέιζερ-ένα βασικό στοιχείο στο ταξίδι καινοτομίας του NITIU.
Στην TRUMPF, η NITIU βρήκε την ιδανική λύση. «Είχαμε εκτενείς συζητήσεις με ειδικούς λέιζερ TRUMPF για έξι μήνες πριν παραγγείλουμε τον εξοπλισμό», θυμάται ο Hainsworth. «Η ευελιξία και η συμπληρωματικότητα του συστήματος ήταν κρίσιμες και το κατανόησαν βαθιά αυτό». Τελικά, ο βασικός εργαστηριακός εξοπλισμός του NITIU οριστικοποιήθηκε ως το σύστημα επεξεργασίας λέιζερ πέντε αξόνων TRUMPF TruLaser Cell 3000 και το μηχάνημα συγκόλλησης λέιζερ TruLaser Weld 5000 εξοπλισμένο με οπτικά δυναμικής εστίασης PFO 3D, ειδικά προσαρμοσμένα για προ-συγκόλληση δύο- και τριών τμημάτων.
Η TRUMPF βελτιστοποίησε το οπτικό σύστημα για αυτό το έργο, ενσωματώνοντας καθρέφτες galvo υψηλής ακρίβειας-για να επιτρέψει τη λειτουργία λέιζερ υψηλής-ευέλικτης ταχύτητας σε τρισδιάστατο- χώρο. «Η ακρίβεια και η ταχύτητα είναι εκπληκτικές», παρατήρησε ο Hainsworth. "Αυτό είναι το πιο ευέλικτο οπτικό εξάρτημα που έχουμε χρησιμοποιήσει ποτέ."
Χάρη στο ενσωματωμένο γαλβανόμετρο PFO 3D υψηλής-ακριβείας, το λέιζερ επιτυγχάνει υψηλή-ταχύτητα, ευέλικτη λειτουργία σε τρισδιάστατο- χώρο.
Η αποτελεσματικότητα, η ποιότητα και η ομαδική αυτοπεποίθηση ανεβαίνουν στα ύψη
Το λανσάρισμα του εργαστηρίου απέφερε άμεσα κέρδη αποτελεσματικότητας για το NITIU. "Η επικύρωση της ιδέας που κάποτε χρειαζόταν εβδομάδες ολοκληρώνεται πλέον συνήθως από τα πρωινά πειράματα έως την εφαρμογή την επόμενη-ημέρα", σημείωσε με ικανοποίηση ο Hainsworth. "Η ποιότητα έχει βελτιωθεί, οι διαδικασίες είναι πιο σταθερές και η ομάδα συνεχίζει να μαθαίνει και να προοδεύει." Η TRUMPF προσάρμοσε με ακρίβεια το σύστημα στη ροή εργασιών του NITIU, παρέχοντας μια ολοκληρωμένη λύση με το κλειδί στο χέρι. Ο Hainsworth τόνισε: "Θα μπορούσαμε να είχαμε επιλέξει πολλούς προμηθευτές, αλλά η ολοκληρωμένη λύση της TRUMPF ήταν καθοριστική. Μας επιτρέπει να εστιάσουμε εξ ολοκλήρου στη βασική τεχνολογία μας χωρίς περισπασμούς από το συντονισμό διαφορετικών προμηθευτών."
Προχωρώντας προς τα εμπρός: Ελαφρύ, στιβαρό, λέιζερ-Μηχανικής ακρίβειας
Με το νέο του κέντρο λέιζερ, το NITIU έχει κάνει ένα κρίσιμο βήμα προς την ανάπτυξη αποτελεσματικών, ελαφριών και ασφαλών δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου. Αυτό που κάποτε ήταν όραμα υλοποιείται τώρα σε απτά, ελαφριά, στιβαρά εξαρτήματα που σφυρηλατήθηκαν μέσω μηχανικής ακριβείας λέιζερ. «Μερικές φορές αισθάνεται ακόμα απίστευτο», παρατηρεί ο Hainsworth με ένα χαμόγελο, «αλλά αυτό είναι πραγματικά το πιο cool πράγμα που έχουμε κάνει ποτέ». Αυτή η τεχνολογική καινοτομία όχι μόνο προσδίδει στη NITIU ανταγωνιστικό πλεονέκτημα, αλλά δίνει επίσης ισχυρή ώθηση στην απαλλαγή από τις ανθρακούχες μεταφορές, επιταχύνοντας την οικονομία υδρογόνου στη γρήγορη οδό.
