Verborgen materialen bekijken voor groenere accu’s en waterstof

UTwente gaat als eerste ter wereld een speciale machine bouwen die dankzij drie ‘kleuren’ röntgenstraling op drie verschillende diepten kan kijken in materialen die 'aan het werk zijn'.

Trefwoorden: #accu's, #HAXPES, #machine, #materiaal, #röntgenstraling, #UTwente, #waterstof, #X-ray photoelectronic spectroscopy

Lees verder

research

( Foto: UTwente )

ENGINEERINGNET.BE - Of het nu gaat om betere en duurzamere accu’s, of om nieuwe katalysatoren om groene waterstof te maken: de verbeteringen vinden plaats waar twee materialen samenkomen, of ze nu allebei vast zijn of het ene vast en het ander vloeibaar.

Het is al mogelijk om te meten aan grensvlakken, maar dan meestal wel onder speciale omstandigheden zoals een vacuüm. Dat gaat nu eenmaal niet goed samen met vloeistof, terwijl je juist graag door die vloeistof heen wilt kijken.

Bij de huidige lithium-ion accu’s waar vloeistof in zit, speelt dit bijvoorbeeld als je de materialen voor de plus- of minpool wilt verbeteren – vaak in meerdere lagen.

Door een speciale ‘meetbubbel’ te creëren en de vloeistof slim rond te pompen, kun je er toch in en doorheen kijken naar laagjes die dieper liggen. In de bubbel zitten ook elektroden om de grensvlakken te activeren.

De meettechniek die hard X-ray photoelectronic spectroscopy (‘lab-based HAXPES’) heet, is nog nergens ter wereld op laboratoriumschaal aanwezig.

Het is wel mogelijk om in materialen te kijken in ‘synchrotron’-opstellingen, zoals de European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, maar die kennen niet de flexibiliteit van het nieuwe systeem. Daarmee wordt het straks mogelijk om het grensvlak snel te optimaliseren.

Ook als, zoals de algemene verwachting is, accu’s straks van vaste stof gemaakt zijn, is de nieuwe machine in staat om laagjes materiaal die ‘begraven’ liggen onder het oppervlak, te analyseren om optimale combinaties te vinden van nieuwe, duurzamer materialen.

In de katalyse wordt de nieuwe techniek naar verwachting ook waardevol. Bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van katalysatoren die worden ingezet bij de productie van waterstof.

Daarmee wordt HAXPES, volgens projectleider prof. Gertjan Koster, een waardevolle uitbreiding van de infrastructuur van het MESA+ NanoLab van UTwente.

De machine, die gaat bestaan uit commercieel beschikbare modules en uit ‘in huis’ ontwikkelde techniek, wordt de komende jaren modulair opgebouwd. Dit wordt mogelijk gemaakt dankzij een subsidie van 2,2 miljoen euro van NWO.