Forskning | 20 sep 2022

Energilagringsmaterial av molekylblock i nanostorlek

Mark Rambaran vid kemiska institutionen på Umeå universitet presenterar i sin avhandling en metod för att framställa fasta material från niobmolekyler i nanostorlek. Niob är ett metalliskt grundämne som kan användas för energilagring.

Energilagringsmaterial av molekylblock i nanostorlek
Molekyler av det metalliska grundämnet niob kan användas som molekylära byggstenar för att designa energilagringsmaterial som överträffar de som finns i exempelvis batterier i dag, visar Mark Rambaran i sin avhandling. Foto: Johner bildbyrå AB

– Dessa polyoxoniobater är vattenlösliga och kan lätt syntetiseras i stora mängder. De fungerar som molekylära byggstenar, på samma sätt som när ett barn staplar legoklossar, säger han. På så vis kan de användas för att tillverka ett brett spektrum av material, bland annat superkondensatorer som underlättar litiumjonlagring, säger Mark Rambaran.

Han visar i sin avhandling att polyoxoniobater är ett snabbt och effektivt alternativ till konventionella hydrotermiska metoder, visar Mark Rambaran i sin avhandling.

– De kan tillverkas på 15 minuter med hjälp av mikrovågsbestrålning, vilket är mycket kortare tid än de 18 timmar som krävs med tidigare hydrotermiska metoder, säger han.

De nanometerstora molekylerna kan lösas upp i vatten och spinnbeläggas till tunna filmer av till exempel niobpentoxid. När dessa filmer värms upp till temperaturer mellan 200 och 1 200 °C får man ytor med varierande korrosionsbeständighet och elektrokemiska egenskaper.

Vid högre temperaturer blir filmerna kristallina och tål mycket basiska förhållanden – och de är resistenta mot syror. Detta tillvägagångssätt underlättar deponering av alkalifria, tunna metalloxidfilmer med varierande kristallinitet, tjocklek och grovhet.

– Denna förmåga att skapa tunna filmer av niobpentoxid gör det lättare att testa pseudokapacitiva egenskaper, vilket underlättar utvecklingen av elektrokemiska energilagringsenheter, till exempel superkondensatorer, säger Mark Rambaran.

På grund av hur atomerna fördelar sig i den kristallina niobpentoxiden skapas kanaler som lätt kan lagra och släppa litiumjoner i mer än hundra tusen cykler. Det är detta som gör den till en superkondensator, och den erbjuder elektrokemisk energilagring som potentiellt kan ersätta ett typiskt litiumjonbatteri.

– Intresset för att utveckla nya material för energilagring styrs av behovet av att mildra klimatförändringarna – det största och mest akuta hotet mot mänskligheten och biosfären. För att göra detta krävs förbättringar i tillverkningen av solceller/bränsleceller och batterier för att öka deras elektrokemiska energilagringsförmåga, samtidigt som de förblir miljövänliga, säger Mark Rambaran.

Källa: Umeå universitet

Publicerad 20 september 2022

På nytt jobb

 Jeanna Nylander har utsetts till vd för Bengt Dahlgren Syd AB, Malmö. Hon kommer från Allbygg.
Anders Sjögren har utnämnts till vd för Bastec AB, Stockholm. Han var tidigare affärsområdeschef Produkter på företaget.
Victor Ahl har anställts som energi- och vvs-ingenjör hos Energija, Jonsered. Han kommer från Afry.
Marcus Sandlund har utnämnts till kommersiell direktör på Caverion. Han var tidigare affärsområdeschef för advisory business i företaget.

Föreningen för branschens proffs

Tillsammans skapar vi ett hållbart samhälle där både människor och miljö mår bra. Aktiviteterna, utbildningarna och verktygen du behöver för att utvecklas i din yrkesroll. Gå med i EMTF du också.

Läs mer om fördelarna av medlemskap i EMTF

Nyhetsbrev från Energi & Miljö

Nyheterna, reportagen, forskningen och frågorna för oss som jobbar för god innemiljö och energieffektiva byggnader.
Gratis varje vecka direkt i din inkorg.

jag godkänner att energi-miljo.se sparar och hanterar mina kontaktuppgifter.