05. maj 2015

Kemistuderende bag gennembrud i solhøst

Kemisk Gennembrud

Solen er en formidabel energileverandør. På kun en time falder der så meget solskin på jorden, at menneskeheden kunne dække sit energibehov i et år, hvis vi kunne indfange og gemme det. Men det er svært at lagre solenergi. Nu har en kemistuderende ved Københavns Universitet forsket sig til et gennembrud, der kan blive afgørende for teknologier, der fanger solens varme og gemmer den til en regnvejrsdag.

Gennembrud offentliggjort i Europæisk toptidsskrift

Anders Bo Skov er kandidatstuderende ved Kemisk Institut, Københavns Universitet. Sammen med sin vejleder Mogens Brøndsted Nielsen offentliggør han artiklen ”Towards Solar Energy Storage in the Photochromic Dihydroazulene-Vinylheptafulvene System” i det ansete videnskabelige tidsskrift Chemistry – A European Journal.

Lignede irriterende naturlov

Professor Brøndsted leder ”Center for Udnyttelse af Solenergi” under Kemisk Institut ved Københavns Universitet. Her forsøger hans hold at udvikle molekyler, der både kan høste og indeholde store mængder af solens energi, gemme den i lang tid og frigive den på kommando. Men i løbet af et års forskning var de løbet ind i noget, der lignede en irriterende naturlov. Jo mere energi deres molekyler kunne indeholde, jo kortere tid kunne de gemme den… Og omvendt.

God lagerkapacitet med uhyre lang holdbarhed

Molekylerne gruppen arbejder med hedder Dihydroazulen-Vinylheptafulven systemet. Meget enkelt fortalt gemmer de energi ved at skifte form, men hver gang molekylerne fik større energitæthed, altså opmagasinerede mere energi per enhed, blev de værre til at holde formen og lagre den, fortæller Professor Brøndsted.

”Uanset hvad vi gjorde, skiftede molekylerne form og afgav den lagrede energi allerede efter en time eller to. Anders’ gennembrud var, at han fremstillede et molekyle, der både har øget energitætheden til det dobbelte, og kan holde formen i mindst 100 år. Nu er vores eneste problem, at vi ikke ved, hvordan vi skal få energien frigjort igen. Molekylet vil ikke frivilligt ændre formen tilbage”, forklarer Mogens Brøndsted.

Kemi som frustrerende bageopskrift

Som bachelorstuderende havde Anders Bo Skov fire måneder til at udforske det ustabile molekyle til sit bachelorprojekt. Og det var på et hængende hår, at han nåede det. Kemi minder meget om bagning. Her kommer der næppe brød ud af ovnen, hvis for eksempel melet forsvinder mens dejen hæver. Populært sagt gik brødet i opløsning for Skov, for de molekyler han arbejdede med, var så ustabile, at de nærmest forsvandt mellem hænderne på ham.

”Min kemiske ”opskrift” krævede fire arbejdstrin for at virke. De første tre trin fik jeg til at fungere på kun en måned. Men det sidste trin tog det mig tre måneder at få til at fungere”, fortæller Skov.

Teori og virkelighed for energitæthed i lagermedier

Uanset hvordan man lagrer energi er der en teoretisk grænse for energitætheden… Og så er der virkeligheden. I teorien kan man gemme en Megajoule energi i et kilo af molekylerne, hvis de vel at mærke er perfekt designet. Med den mængde energi kan man varme tre liter vand op fra stuetemperatur til kogepunktet.

Et kilo af Anders Bo Skovs nye molekyler kan kun bringe trekvart liter vand i kog. Til gengæld kan de lades op igen på kun tre minutter. Med andre ord kan et kilo af molekylet i princippet koge 15 liter vand i timen. Og både Skov og hans vejleder er overbeviste om, at de kun står ved begyndelsen af vejen.

”Det Anders har lavet er et vigtigt gennembrud. Vi mangler ganske vidst at finde en god metode til at frigøre energien, og vi skal også øge energitætheden. Men vi ved hvilken vej vi skal gå, for at få det til at lykkes”, siger en tydeligt begejstret professor Mogens Brøndsted Nielsen.

Bæredygtige og miljøvenlige solbatterier

Skov er også begejstret. Mest fordi hans molekyler er bæredygtige på flere planer. Ikke alene høster de bæredygtigt sollys, de er også ganske ugiftige, fortæller han.

”Når det handler om at lagre solenergi, så konkurrerer vi mest med Litium Ion batterier, og litium er et giftigt metal. Mit molekyle frigør hverken CO2 eller andre kemiske stoffer mens det arbejder. Det er sollys ind- varme ud. Og når molekylet en dag bliver slidt op, bliver det brudt ned til et farvestof, der også findes i kamilleblomster”, forklarer den kandidatstuderende.

Tager bachelorprojekt med sig ind i kandidatuddannelsen

Trods alle frustrationerne undervejs er Skov blevet så begejstret for sit bachelorprojekt, at han har taget det med sig ind i sin kandidatuddannelse. Normalt starter kandidatstuderende overbygningen med at tage kurser i et år. Først derefter helliger de sig det eksperimentelle arbejde, de skal bruge til den afsluttende opgave; specialet. Alligevel gik Skov i gang i laboratoriet så snart han blev færdig med sin bachelor. Han er blevet fast tilknyttet forskningsgruppen på Center for Udnyttelse af Solenergi for at forfølge sine idéer til at justere solfangermolekylet. Nu vil han have det til at slippe energien på kommando. Og den 25 årige kandidatstuderende er fuld af gode idéer til hvordan sådan et molekyle skal konstrueres.

Anders Skov: telefonnummer 22958470 og på email adressen anders@skovchemistry.net

Mogens Brøndsted Nielsen mobil (51700144), e-mail Mogens Brøndsted Nielsen mogensbroendsted@hotmail.com og Mogens Brøndsted Nielsen <mbn@kiku.dk>