Framtidens Industri 1
AKTUELL T Forskare utvecklade ett anodfritt zinkb
atteri som kan lagra förnybar energi Kraftföretagen behöver ett säkert, kostnadseffektivt sätt att lagra energin för senare användning. illUstration: scitechDaily Rise: Svensk sand är bäst i 3D-printern Av: Simon mAtthiS Foto: ManFreD Morgner/WikiMeDia coMMons Nästan all sand som används till 3D-printing idag kommer från Mellaneuropa och framförallt från Tyskland. Men den svenska sanden fungerar bättre än den mellaneuropeiska sanden vid 3D-printing. Det konstaterar forskare från RISE och representanter från gjuteriindustrin i ett nyligen avslutat projekt. 3D-skrivarna tillverkas i Tyskland och säljs tillsammans med den sand som används där. Under leverantörens garantitid är printeranvändaren – ur aff ärsmässig synvinkel – tvungen att använda de material som leverantören bestämt. När nu garantitiden för de sandprintrar som används i den svenska industrin är på väg att löpa ut, öppnar det för ett byte av sanden. I samband med det har man inom projektet Sandbox tittat på möjligheten att istället använda svensk sand i printrarna och fördelarna är många. – Vi testade att köra med svensk sand i våra printrar under projektet och det fungerade alldeles utmärkt. Den svenska sanden är av mycket bättre kvalitet. Produktkvaliteten blir bättre, formar och kärnor blir starkare och får bättre måttstabilitet. Dessutom kan vi dra ner bindemedelshalten. Närheten till leverantören är en annan viktig faktor för oss, säger Robert Andersson, processteknisk chef vid Volvo GTO i Skövde. Den svenska sanden bryts vid södra Vättern och har de egenskaper som de svenska gjuterierna efterfrågar. Kornformen, kornstorlekarna och mineralinnehållet passar bättre än den europeiska sanden. – När man värmer den svenska sanden så blir den lite mjukare och det blir färre sprickor i kärnorna. Sprickorna kan göra att metallen tränger in i kärnan och då uppstår defekter som måste rensas bort – och det är svårt eftersom de uppstår inuti gjutgodset. De här defekterna uppstår inte alls i samma utsträckning i vår svenska sand som i den tyska kvartssanden, säger Ulf Gotthardsson som är forskare och projektledare vid RISE. De lyckade försöken inom projektet har bidragit till att Volvo GTO i Skövde nu har bytt ut sanden och enbart använder den svenska i sin skrivare. 4 FRAMTIDENS INDUSTRI Förnybara energikällor, som vind- och solenergi, kan bidra till att minska världens beroende av fossila bränslen. Men först behöver kraftföretag ett säkert, kostnadseff ektivt sätt att lagra energin för senare användning. Av mArkku BjörkmAn Massiva litiumjonbatterier kan klara av detta arbete, men de förhindras av säkerhetsproblem och av begränsad tillgång till litium. Nu har forskare vid American Chemical Society tagit fram en prototyp av ett anodfritt, zinkbaserat batteri som använder billigt och naturenligt material. Vattenhaltiga zinkbaserade batterier har tidigare undersökts för energilagring på nätet på grund av deras säkerhet och höga energitäthet. De hittills utvecklade uppladdningsbara zinkbatterierna har emellertid krävt tjocka zinkmetallanoder, som innehåller ett stort överskott av zink vilket ökar kostnaden. Anoderna är också benägna att bilda dendriter, kristallenliga avsatser av zinkmetall som sätter sig på anoden under laddningen och kan sedan kortsluta batteriet. Yunpei Zhu, Yi Cui och Husam Alshareef ville veta om en zinkanod verkligen behövdes. Uppmuntrade av tidigare undersökningar av ”anodfria” litium- och natriummetallbatterier bestämde forskarna att skapa ett batteri där en zinkrik katod är den enda källan för zinklegering på en kopparströmkollektor. För batteriet använde forskarna en mangandioxidkatod som de förinterkalerade med zinkjoner i en vattenhaltig zink-trifl uormetansulfonatelektrolytlösning och i en kopparfolieströmuppsamlare. Under laddningen pläterades zinkmetall på kopparfolien, och under urladdningen avlägsnades metallen och därmed frigjordes elektroner som driver batteriet. För att förhindra att dendriter bildas belade forskarna kopparströmkollektorn med ett lager av kolnanodiskar. Detta skikt gynnade enhetlig zinkplätering, vilket förhindrade dendriter och ökade eff ektiviteten för zinkplätering och strippning. Batteriet visade prov på hög eff ektivitet, energitäthet och stabilitet och behöll 62,8 procent av sin lagringskapacitet efter 80 laddningsoch urladdningscykler. Forskarna anser att denna anodfria batteridesign öppnar nya möjligheter för användning av vatten- och zinkbaserade batterier i energilagringssystem.