Instagram

Facebook

Grafen tar ett steg i riktning mot förnybart bränsle


2018-11-08

Jianwu Sun vid verksam vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM).
Bild: Thor Balkhed/LiU
Jianwu Sun vid verksam vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM).

Jianwu Sun vid reaktorn där forskarna framställer kubiskt kiselkarbid.
Bild: Thor Balkhed/LiU
Jianwu Sun vid reaktorn där forskarna framställer kubiskt kiselkarbid.

Forskare vid Linköpings Universitet vill utveckla en metod för att omvandla vatten och koldioxid till framtidens förnybara bränsle med hjälp av energin från solstrålar och materialet grafen på kubisk kiselkarbid. Nu har forskarna tagit ett viktigt steg mot målet och utvecklat en metod som gör det möjligt att tillverka grafen i flera lager i en styrd process.

Forskarna visar också att grafen har supraledande egenskaper under vissa förhållanden. Fynden publiceras i tidskrifterna Carbon och Nano Letters.

Kol, syre och väte. Det är de tre grundämnena som du skulle få om du plockade isär koldioxid- och vattenmolekyler. Samma atomer är byggstenarna i kemiska föreningar som vi använder som bränsle, som etanol och metangas. Om det vore möjligt att omvandla koldioxid och vatten till förnyelsebart bränsle, skulle det kunna bli ett alternativ till att använda fossil olja och kunna bidra till att minska våra koldioxidutsläpp till atmosfären. Jianwu Sun, docent vid Linköpings universitet, forskar kring ett sätt att göra just detta.

Det första steget är att forskarna måste utveckla materialet som de har tänkt att använda sig av. Forskare vid Linköpings universitet har tidigare utvecklat en världsledande metod för att framställa kubisk kiselkarbid, som består av kisel och kol. Den kubiska formen har förmågan att fånga upp solenergin och skapa laddningsbärare. Men det räcker inte ända fram. Grafen, ett av de tunnaste materialen som någonsin framställts, har nu huvudrollen i projektet. Materialet består av ett enda lager kolatomer som binder till varandra i ett sexkantigt hönsnätsmönster. Grafen har stor förmåga att leda elektrisk ström, en egenskap som kan komma till användning för att omvandla solenergi. Det har också flera unika egenskaper och världen över pågår mycket forskning kring möjliga tillämpningar av grafen.

De senaste åren har forskarna strävat efter att utveckla processen att växa grafen på en yta för att kunna styra egenskaperna hos grafenet. I en nyligen publicerad artikel i tidskriften Carbon beskrivs ett av de senaste framstegen.

– Det är relativt lätt att växa ett lager grafen på kubisk kiselkarbid. Men om du vill växa grafen i flera jämna lager på varandra över en större yta är det en större utmaning. Nu visar vi hur det är möjligt att växa upp till fyra jämna lager grafen ovanpå varandra på ett kontrollerat sätt, säger Jianwu Sun vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM).

En av svårigheterna med flerlagergrafen är att ytan blir ojämn på grund av att det blir olika många lager på olika ställen. Kanten där ett lager tar slut blir som ett litet trappsteg i nanoskala. För forskarna, som vill ha stora och jämna ytor, kan de här stegen utgöra ett hinder. Särskilt bekymmersamt blir det när trappstegen buntar ihop sig på samma plats, likt en felbyggd trappa där flera trappsteg slagits ihop till ett alltför högt steg. Nu har forskarna hittat ett sätt att få bort fenomenet med hopbuntade trappsteg genom att växa grafen under noga anpassad temperatur och tid. Dessutom visar LiU-forskarna att tillvägagångssättet gör det möjligt att styra hur många lager grafen som bildas. Det är det första steget i forskningsprojektet som siktar på att göra bränsle från vatten och koldioxid.

I en närbesläktad vetenskaplig artikel, som publiceras i tidskriften Nano Letters, har forskare undersökt de elektroniska egenskaperna hos flerlagergrafen växt på kubisk kiselkarbid.

– Vi fann att flerlagergrafen har väldigt lovande elektriska egenskaper, som gör att materialet kan användas som supraledare, med noll resistans. Den här speciella egenskapen uppstår enbart när grafenlagren är ordnade på ett särskilt sätt gentemot varandra, säger Jianwu Sun.

I tidigare forskning har teoretiska beräkningar förutspått att dessa egenskaper skulle kunna uppstå när grafenlagren är ordnade på ett särskilt vis. Den aktuella studien är den första som demonstrerar experimentellt att det faktiskt blir så. Supraledande material används bland annat i supraledande magneter, som är mycket starka och används i magnetkameror för medicinska undersökningar och partikelaccelatorer för forskningsändamål. Många hoppas att supraledare ska kunna användas för elledningar helt utan energiförluster eller svävande höghastighetståg på magnetfält, bland mycket annat. Användningen begränsas i dag av att de supraledare som finns inte fungerar vid rumstemperatur, utan bara vid extremt låga temperaturer.

Studierna har gjorts tillsammans med forskare vid MAX IV-laboratoriet i Lund och finansierats med stöd av Vetenskapsrådet, FORMAS, STINT, ÅForsk stiftelsen och Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare.



Källa: Linköping Universitet


Skriv ut



Skånes allmänna kollektivtrafik fossilbränslefri

Från december 2018 drivs Skånetrafikens samtliga 1032 bussar på enbart förnybara bränslen såsom biogas, förnybar el märkt med ”Bra Miljö...

Läs mer
Enerbrokers
Renhållningsbolaget Urbasers 50 nya biogasdrivna Mercedes-Benz Econic kommer att servas av Upplands Motor i den nya fullserviceanläggningen i Länna i södra Stor-Stockholm.

Upplands Motor servar 50 nya biogasdrivna lastbilar för sophämtning i Stockholm

Renhållningsbolaget Urbaser har köpt 50 nya biogasdrivna Mercedes-Benz Econic lastbilar...

Läs mer
Idcon

Rekord för insamling av fallfrukt i Uppsala

Under 2018 samlades 756 ton fallfrukt in i Uppsala. Det är rekord och kan jämföras...

Läs mer
Exempel på korridorer för schablonartad korridorgallring; två korridorer á 2 × 10 m2 utlagda i ett tätt björkbestånd. Vid korridorgallring avverkas träden som står i korridorerna, medan träden utanför korridorerna lämnas att växa vidare.

Gallrad ungskog kan bli en viktig energiråvara lokalt

Med dagens marknadsläge, och ny effektiv drivningsteknik, skulle gallring av unga, täta...

Läs mer


RISE-projektet:

”Oljan från uttjänta däck som drivmedel – på god väg mot lönsamhet”

Den pyrolysolja som Enviro utvinner från uttjänta däck kan användas som...

Läs mer
Skellefteå Kraft samlar in julgranar och använder dem för att producera värme.

Tionde året som Skelleftebornas julgranar värmer bygden

För tionde året i rad pågår insamlingen av uttjänta julgranar ...

Läs mer
Närbild på ett flygplan som tankas.

Biobränsle tankas på fem av Swedavias flygplatser

Från och med den 19 december och under några dagar framåt tankas bioflygbrä...

Läs mer
Elin Hernebrant och Ryan Robinson, ingenjörer på Höganäs.

Forskare vid Luleå tekniska universitet hjälper Höganäs AB att bli fossilfria

Energimyndigheten har beviljat ett fyraårigt forskningsprojekt på mer än 5...

Läs mer


Preem och Thun Tankers satsar på fler miljöanpassade tankfartyg

Lördagen den 15 december namnger rederiet Thun Tankers det nya, miljöanpassade...

Läs mer
På bilden är teamet bakom Ventus Robur, från vänster: Maximilian Schultz, Sophy Jonasson, Alexandra Esguerra & Karl Lindell.

Entreprenörerna som vill att ren energi ska vara ett självklart alternativ för alla

Energin i Sverige står idag för cirka 10-20 procent av landets vä...

Läs mer


Gasum befäster sin ställning som ledande LNG-leverantör i Norden

Företaget inom flytande gas (LNG) Skangas byter namn till Gasum. Namnbytet kommer att stä...

Läs mer
Mest lästa

Implementa

Cleps

Palgo

JIWA

Osby Parca / Enertech AB

Contub360

storm geo

Smhi

Mared

GB tank

Clean Combustion

Blade solutions

Vindteknikk

BVM

WPS

IFE
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se