Energiplattformen besöker labben där hållbara material skräddarsys för framtiden

Energiplattformen representerades av föreståndare Lina Bertling Tjernberg, vice föreståndare Christophe Duwig; Björn Laumert och Pernilla Hagbert, medlemmar i plattformens referensgrupp; samt Pierre Bodin, forskningsrådgivare för strategiska initiativ. Tillsammans gav de en överblick av plattformens arbete med att skapa en grund för ett närmare samarbete mellan KTH:s energiforskare. 

Inledde dagens presentationer gjorde Annika Borgenstam, prefekt vid Institutionen för Materialvetenskap. Hon berättade om hur forskarna fokuserar på metalliska och keramiska material, och täcker hela kedjan från processer till strukturer och egenskaper. Institutionen är organiserad i tre enheter: Strukturer, Processer och Egenskaper. 

Vid institutionen finns även Hultgren Laboratory som är ett öppet KTH-labb för forskare inom materialvetenskap. Hultgren Laboratoriet spelar en viktig roll i experimentell forskning kring materialutveckling genom materialkarakterisering och här finns ett nära samarbete med industrin. Här installeras just nu ett så kallat Atom probe tomography-instrument, vilket öppnar för en sällsynt och kraftfull materialanalysteknik. 

Nyligen öppnade även Hillert Modeling Laboratory som ger bättre möjlighet att dela datorbaserade modelleringsverktyg och expertkunskap inom institutionen. Modelleringen kan göra den materialrelaterad forskning och utveckling smartare genom att förutse resultatet och reducerar antalet misslyckade försök.

Materialvetenskapen rymmer även de tre centrumbildningarna Hero-m 2i, Center for Mechanics and Materials Design (MMD) och Centrum för Synkrotronljus inom materialvetenskap (CeXS).

– Vi har ett mycket starkt samarbete med industrin där vi sedan länge arbetat tillsammans med Sandvik och nu inleder vi även ett partnerskap med SSAB. Vi har även forskare som är involverade i utvecklingen av koldioxidfri stålproduktion inom ramen för Hybrit, säger Annika Borgenstam, prefekt vid Institutionen för Materialvetenskap.

Flexibla metoder för solcellstillverkning

Därefter tog Liubov Belova vid för att berätta om sin forskning som resulterat i en ny tillverkningsmetod för solceller i materialet perovskit. Med hjälp av en teknik som liknar den i en vanlig bläckstråleskrivare kan pervoskitsolceller skrivas ut både i olika former och på olika material. 

Tillverkningsmetoden har tillräcklig kapacitet för dagens industriella krav och kan även minska materialåtgången. Metoden har designas för att vara så enkel och tillgänglig som möjligt. Solcellerna kan göras både tunna och lätta, och är möjliga att skrivas ut även på flexibla ytor och i former som gör att de kan omge befintliga produkter eller applikationer. Dessutom är tekniken möjlig att använda på fältet, till exempel i katastrofmiljöer, samtidigt som produktionen fjärrstyrs. 

En av utmaningarna med tekniken är att materialet perovskit ännu inte har lika lång livslängd som andra solcellsmaterial, men det kan motverkas av den låga kostnaden för tillverkningen.

Liubov Belova berättade även om ett projekt för att utveckla fotokatalytisk produktion av väte med hjälp av ultraporösa aktiva filmer baserade på oxider utan användning av platina eller andra sällsynta material. Metod är extremt effektiv, vilket gör den konkurrenskraftig. Den kan även integreras med andra funktioner som att rena vatten.

Giftfria knappbatterier

Nästa projekt presenterades av Veena Singh som visade forskning som lett fram till en ny form av laddningsbara knappbatterier där litium ersatts med giftfria material. Här har forskarna utvecklat elektroder täckta med aktiverat biokol och en saltvattenlösning som elektrolyt. Resultatet är en superkondensator som kan ersätta dagens knappbatterier. Forskningen har haft stöd av det tvärvetenskapliga projektet IRIS som drivs inom ITM-skolan. 

Claudio Patricio tog sedan vid för att visa forskning nya verktyg och metoder för att bland annat modellera nya material för vätelagring. Datormodellerna gör det möjligt att utföra forskning där experiment eller försök är för svåra eller tidskrävande. Modellerna blir ett effektivt sätt att välja väg i utvecklingen av nya material. 

Additiv tillverkning spar material

Sist ut bland projektpresentationerna var ​​Ethan Sullivan som gav en inblick i nya metoder inom additiv tillverkning. Han visade exempel på en ny form av värmeväxlare i koppar som tillverkats vid institutionen. Värmeväxlaren kan skapa en energiloop mellan elektricitet och spillvärme vilket kan kapa driftskostnaderna inom den mer energiintensiva industrin.

Den additiv tillverkningen är mer hållbar då den kräver mindre mängder material och kan utföras med mindre energiåtgång. Forskningen är starkt interdisciplinär då det krävs kunskap inom alla steg från design till produktion och optimering av material och tillverkningsmetoder. Även denna forskning har stöd av IRIS-projektet vid ITM.

Besöket avslutades med en rundvandring bland labb och lokaler med besök bland annat på Hultgren Laboratory.

Text: Magnus Trogen Pahlén