DTU’daki disiplinlerarası çalışma, SOC’lerin metal sızdırmazlık ve bağlantı bileşenlerine bağımlılığını ortadan kaldıran, tamamen seramik ve 3B baskı ile üretilen bir mimari geliştirdi. TPMS (jiroid) geometri; doğada (kelebek kanatları) ve mühendislikte (ısı eşanjörleri) yüzey alanını aynı hacimde büyütmek için kullanılan matematiksel olarak optimize edilmiş bir yapı. DTU Energy’den Prof. Vincenzo Esposito ve DTU Construct’tan Dr. Venkata Karthik Nadimpalli öncülüğündeki ekip, bu yaklaşımı Nature Energy’de yayımlanan çalışmayla tanımladı. Yeni Monolitik Jiroidal SOC (Monolit), yüksek yüzey alanı / düşük kütle dengesini tek gövde içinde sağlıyor.
HAVACILIKTA ÖZGÜL GÜÇ
Günümüz ticari uçakları, yakıt yoğunluğu nedeniyle hâlâ jet yakıtına bağımlı. Örnek hesaplara göre 70 tonluk jet yakıtını eşdeğer Li-ion pille değiştirmek 3.500 ton gibi uçuşa elverişsiz kütlelere çıkıyor. Konvansiyonel SOC yığınları da metal parça ağırlıkları (sistemin yüzde 75’ine varan) nedeniyle hareketli platformlarda dezavantajlı. DTU’nun monolitik seramik tasarımı, gram başına 1 W+ özgül güç seviyesini göstererek havacılık için gereken watt/gram bandına işaret ediyor. Ekip, bunun yakıt hücreli havacılık açısından “ilk kez” bir eşik değerinin aşıldığına dikkat çekiyor.
AKIŞ VE ISI AVANTAJI
Jiroid ağ yapısı, hücre içindeki gaz akışını doğal kanallarla yönlendiriyor; ısı dağılımını iyileştiriyor, mekanik stabiliteyi artırıyor. SOC’lerin çift işlevli doğası (yakıt hücresi ↔ elektroliz) korunurken, elektroliz modunda geleneksel tasarımlara kıyasla yaklaşık 10 kata kadar hızlı hidrojen üretimi bildirildi. Sistem, ±100 °C sıcaklık dalgalanmalarında ardışık mod geçişlerine (yakıt hücresi/elektroliz) maruz bırakıldı; katman ayrılması ya da yapısal arıza işareti gözlenmedi.
UZAY GÖREVLERİNE KÖPRÜ
Araştırmacılar, dayanıklılık ve kütle avantajının uzay görevleri için kritik olduğunu vurguluyor. MOXIE benzeri ISRU (yerinde kaynak kullanımı) yükleri bugün 6 ton seviyesinde hacimli yığınlara dayanırken, monolitik tasarımın eşdeğer performansı yaklaşık 800 kg sınıfında sağlayabileceği, böylece fırlatma maliyetlerini dramatik biçimde düşürebileceği değerlendiriliyor.
BEŞ ADIMDA SERAMİK
Alışılagelmiş SOC istifleri düzinelerce üretim adımı ve zamanla yıpranan çoklu malzeme arayüzleri gerektirirken, yeni monolit tasarım yalnızca beş adımda üretilebiliyor. Metalin ortadan kaldırılması ve kırılgan contalardan kaçınılması, hem güvenilirliği hem de ölçeklenebilirliği destekliyor. Ekip, sıradaki iyileştirmeler için daha ince elektrolitler, platin yerine gümüş/nikel akım toplayıcılar ve daha kompakt hücre yaklaşımlarını işaret ediyor.
