Avanceret karakterisering af grønne energiløsninger

Grønne teknologier er I rivende udvikling. Det medfører et konstant behov for gode løsninger på nye udfordringer. Med avanceret karakterisering kan vi hjælpe med en grundig forståelse af mange af de materialer og processer der udvikles i den forbindelse. 

På Teknologisk Institut tilbyder vi bl.a. hjælp inden for:

Power-to-X (PtX)

Materialer til håndtering af Hydrogen:

Der er mange materialeudfordring i forbindelse med PtX-teknologi og især hydrogen.

• Brint kan undslippe gennem selv meget små sprækker eller diffundere gennem materialer, hvilket både kan medføre nedsatte egenskaber og være en potentiel sikkerhedsrisiko. Teknologisk Institut kan hjælpemed både forståelse og løsningsforslag.
• Brint kan trænge ind i materialer og medfører brintskørhed, særligt i metaller, hvilket kan fører til kritiske brud. Teknologisk institut kan både se på brintindtrængen i materialer og hvad det betyder for materialeegenskaberne, samt hjælpe med at identificere løsninger.

Forståelse og optimering af processer:

Omkostningseffektivitet og produktionskapacitet er nogle af PtX branchens største udfordringer. For at adressere dette skal effektiviteten af de enkelte komponenter, såsom elektrolytiske celler, brændselsceller, brændere, reaktorer (der omdanner grøn hydrogen til andre brændstoffer) og lagringsmaterialer forbedres. Teknologisk Institut kan foretage dynamisk ikke-destruktiv 2d/3d-imaging af processerne inde i de enkelte PtX-komponenter, imens de operer under realistiske forhold. Derigennem kan vi hjælpe med at:

• Måle væske- og gasflow inde i komponenterne.
• Undersøge boble- og dråbedannelse og hvordan disse bevæger sig inde i komponenterne.
• Hjælpe med at optimere komponenten, så den opererer ved fuld kapacitet uden flaskehalse i flowet.
• Overvåge og forstå effektivitetsgevinsten ved at ændre parametre såsom tryk, temperatur, effekt og geometri.
• Optimerer komponentdesign (f.eks. lagtykkelse og geometri) og driftsparametre (f.eks. temperatur eller effekt).

Denne information kan bruges som input til jeres numeriske modelleringer eller direkte til at optimere outputtet af en komponent ved at justere driftsbetingelser og komponentdesign.

Batterier

Avanceret karakterisering giver blandt andet mulighed for at bestemme struktur og dynamik i batterier på mange skalaer.  Vi kan bl.a. hjælpe med at:

• Forstå den interne struktur: Med 3D mapping er det muligt at lave modeller af batteriets struktur med sub-mikrometer opløsning. Det er muligt at fokusere på forståelsen af forskellige komponenter såsom elektrodernes struktur eller positionen af Li-ioner.
• Studere elektrolytisk væske: Mange batterier lider under at de ikke er blevet perfekt fyldt med elektrolytisk væske eller at noget af væsken er sivet ud. Det er muligt at bestemme den præcise opfyldningsgrad og evt. identificere lækagepunkter ved hjælpe af neutron radiografi.
• Forstå de kemiske reaktioner ved at studere elektrodematerialernes faser og struktur, samt kortlægge fordelingen af grundstoffer som fx Litium og bestemme hvilken kemisk relation de indgår i. Dette kan også undersøges dette under af- og opladning.
• Studere ældning af batterier ved at studere struktur og kemiske reaktioner gennem mange opladningscykler.
• Lave fejlanalyse på batterier enten ved at studere processerne i batteriet under kritisk belastning eller ved at lave post mortem analyser.
• Lave in situ studier hvor ovenstående undersøges imens batteriet udsættes for miljøpåvirkninger som fx frost eller høje temperaturer, rystelser, mekanisk stress eller sågar under forhold som svarer til forholdene i rummet.

Vindenergi

Avanceret karakterisering kan hjælpe med at forstå mange af de materialer der indgår i en vindmølle. Vi tilbyder fx forskellige former for karakterisering af stål og kompositter. Det er også muligt at karakterisere magneter og fx forstå domæne størrelser, -retninger og -mobilitet.

Solenergi

Det er muligt at undersøge strukturen af solceller inklusive halvledere, elektroder og tyndfilm både på makroskopisk og mikroskopisk niveau og bestemme fejl, urenheder, krystalstrukturer og grænseflader. Metoderne kan både bruges til udvikling af nye celler og til at forstå hvordan effektiviteten af cellerne kan forbedres.