Bản mẫu (prototype) in 3D của bộ trao đổi nhiệt cấp độ phụ vượt xa các bộ trao đổi nhiệt hiện có vừa được GE Research đưa vào thử nghiệm.
Trước đó vào năm 2019, GE Research cho biết đang bắt tay vào dự án phát triển thiết bị trao đổi nhiệt (heat exchanger) bằng in 3D nhiệt độ cao, có thiết kế siêu nhỏ gọn bằng cách sử dụng sản xuất phụ gia. Dự án in 3D này được thực hiện với sự hợp tác của ORNL và Đại học Maryland, nhằm mục đích “tạo ra kỷ nguyên mới về nguồn điện sạch và hiệu quả hơn”. Đến hôm nay, GE Research đã tiết lộ những tiến bộ đáng kể mà họ đã đạt được đối với dự án bộ trao đổi nhiệt này.
Dự án trị giá 3,1 triệu USD — một phần của chương trình “Trao đổi nhiệt cường độ cao thông qua Vật liệu và Quy trình Sản xuất” (tạm dịch từ “High Intensity Thermal Exchange” – HITEMMP) của ARPA-E — đã đạt được một bước tiến đáng kể với việc phát triển và thử nghiệm thiết bị subscale giúp trao đổi nhiệt in 3D ở nhiệt độ lên tới 900°C. Hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt nguyên mẫu đã vượt quá các thiết bị hiện có hơn 200°C! Về áp suất, thiết bị in 3D đã đạt được gần một nửa mục tiêu 250 bar (3626 psi).
Thiết bị in 3D có thiết kế độc đáo với đặc điểm là các tế bào đơn vị có thành mỏng (thin-walled unit cells) – mà GE Research ví chúng giống như quả nho. Cấu trúc này đã được kích hoạt bởi quá trình sản xuất phụ gia.
Lana Osusky, kỹ sư chính tại GE Research, người đang điều hành thiết bị trao đổi nhiệt, giải thích: “Sự tự do thiết kế được tạo ra bởi các quy trình in 3D và các công cụ thiết kế cho phép chúng tôi phát triển, xây dựng và thử nghiệm nhanh hơn các thiết kế bộ trao đổi nhiệt mới mà trước đây không thể thực hiện được. Chúng tôi có thể không muốn ăn “những quả nho” này, nhưng chúng tôi vẫn được nếm mùi chiến thắng khi hoàn thành cột mốc quan trọng này”.
Lana Osusky, kỹ sư chính tại GE Research
GE Research và các đối tác của mình sẽ nỗ lực đạt được thành tựu này, phát triển và hoàn thiện hơn nữa cấu trúc trao đổi nhiệt in 3D. Trên thực tế, nhóm phát triển cho biết họ đang trên đường thử nghiệm nguyên mẫu (prototype)cuối cùng của mình ở nhiệt độ đầy đủ (900°C) và áp suất đầy đủ (250 bar) vào quý 1 năm 2022, khi dự án kết thúc. Nếu tất cả đều đúng như kế hoạch, thiết kế bộ trao đổi nhiệt mới sáng tạo cuối cùng sẽ tạo ra năng lượng sạch hơn, hiệu quả hơn, có thể được sử dụng cho cả nhà máy điện hiện tại và nhà máy điện mới cũng như cho các hệ thống động cơ phản lực.