SPISSTEKNOLOGI: IFE forsker for å finne ut om hydrogen kan lagres i spissen på karbonkjeglene. (Bilde: IFE)
NEUTRONINSTRUMENT: Når stoffer blir beskutt med neutroner fås helt andre muligheter for å se på materialstrukturen. Selve reaktoren yter 5 MW. Denne effekten brukes til oppvarming av IFEs bygningsmasse. (Bilde: IFE)
FEMKANTKON: Beregnet modellstruktur av en type karbon kjegle. IFE forsker på muligheten for at disse kjeglene kan egne seg for bl.a. hydrogenlagring.
ENESTÅENDE: Ingen andre i Norden kan drive den forskningen Arne Skjeltorp og Eva Dugstad styrer på neutronlabben til IFE. (Bilde: Anders J. Steensen)

Med atomkraft mot hydrogensamfunnet

  • energi

Kjeller: Atomreaktoren Jeep II på Kjeller er fortsatt i full bruk.

Den brukes for å analysere materialer ved neutronbestråling. Jeep II er den eneste neutronkilden i Norden.

Forskere fra hele Nord-Europa står i kø for å få tilgang til reaktoren. Den er den eneste man kan bruke til å se ned på atomnivå for å finne ut hvordan atomer og molekyler organiseres. Slik kan man gå til kjernen i materialteknologi og utvikle nye spennende materialer.

– Jeep II er kjernen i å forstå nanoteknologi. Med denne kan vi utvikle nye materialer som kan brukes smartere enn tidligere, forteller forskningsdirektør Eva Dugstad ved Institutt for Energiteknikk, IFE. Aldri tidligere har det blitt utviklet så mange materialer som de siste 20 årene, og utviklingen akselererer.



SANS

IFE arbeider innen flere programmer for materialteknologi. – Vi samarbeider med Universitetet i Oslo og NTNU innen forskningsprogrammet Complex. Dette er viktig for grunnforskningen på nanomaterialer, understreker Dugstad. Complex er finansiert via Petromax og Nanomat fra Norges Forskningsråd.

Forskerne på Kjeller har selv utviklet instrumenter for å kunne studere atomer og molekyler bedre. SANS (Small Angle Neutron Sampler) er et instrument som brukes til å undersøke nanostrukturer i myke materialer og biomatrialer. Det kan være polymerer, karbon-nanorør, mikroemulsjoner eller magnetiske væsker. – SANS er et atomært kraftmikroskop hvor vi kan se på enkeltatomer, forteller Dugstad.



EU-prosjekter

To betydningsfulle prosjekter er utvikling av lagringsmetoder for hydrogen. Begge prosjektene er EU-finansiert gjennom det 6. rammeprogrammet. Hytrain (Hydrogen Storage research Training Network) skal utvikle doktorander til å forske innen hydrogen. Dette innebærer at disse får være ved universiteter og forskningsinstitusjoner i Europa for å tilegne seg mer kunnskap om hydrogen.

Det andre prosjektet heter StorHy (Hydrogen Storage for Automotive Aplications). Her er målet å utvikle lagringsmetoder for hydrogen, som ikke har gass under trykk. Materialet de bruker er metallhydrider. Her er det mulig å mette legeringer med hydrogen, som siden kan frigjøres. – Vi ser etter materialer som er lette og kan sørge for lang rekkevidde, forteller avdelingsleder Arne Skjeltorp.



Lengre rekkevidde

Dagens metoder med å lagre gass under trykk i stålbeholdere gir svært begrenset rekevidde. De er store, tunge og ikke brukbare for masseproduksjon. Gjennom mange års forskning på materialer har IFE opparbeidet seg et interanasjonalt ry som som en av verdens fremste forskninginstitusjoner på området. Dette skyldes reaktoren JEEP II. Mens mange laboratorier bruker elektronmikroskop og røntgen, gir neutronstråling helt andre muligheter.

Med neutronstråling kan forskerne se alle molekyler i et materiale. Derfor er det mulig å se hydrogenatomer som tas opp i legeringen. Den legeringen som hittil har vært mest interessant å se på er litium-aluminium-hydrid, LiAlH. Denne legeringen kan ta opp 5 kg hydrogen på 100 kilo materiale. Det betyr at en vanlig bil kan kjøre Oslo-Trondheim uten stans.

– Norge har store muligheter til å bli ledende i Europa innen materialteknologi og funksjonelle materialer. Mens andre land legger ned sine neutroninstallasjoner, beholder vi vårt unike verktøy. Derfor er IFE som eneste norske med i flere av EUs forskningsprogrammer rundt hydrogen og materialer, understreker Dugstad.



I karbon

Nanorør av karbon er et annet område som sees på. De kan brukes som tilsatsmateriale for å forsterke en rekke andre materialer. Men denne virksomheten medførte også andre resultater. Arne Skjeltop forteller at da Kværner, nå AkerKværner, holdt på med å utvikle det som kalles carbon black teknologi, oppstod det enkelte ganger i prosessen karbonkjeder med kjegleformet utseende.

– Normalt bindes karbonet i femkantede karbonkjeder, men i spissen på kjeglen, blir dette bare en firkant. Vi ser på om denne firkanten kan knyttes mot et hydrogenatom ,slik at karbonkjeglene kan bli lagringsmedium for hydrogen, forteller han.

IFE har patentert karbonkjeglene. Skjeltorp ser store muligheter for disse: – For å få et gjennombrudd kreves mange års forskning. Vi tenker langsiktig.