29 april 2015
Materiaalonderzoekster Irem Tanyeli van energie-onderzoeksinstituut DIFFER heeft ontdekt hoe je gecontroleerd nanostructuren kunt laten groeien op uiteenlopende metalen, door de metalen met heliumdeeltjes te bombarderen. Zulke nanostructuren op bestelling bieden uitzicht op geavanceerde elektrodes die duurzame brandstof produceren op zonne-energie. Tanyeli en haar mede-onderzoekers van DIFFER, ITER en de Universiteit van Basel publiceren hun resultaten in Nature Scientific Reports.
I. Tanyeli et.al, Nature Scientific Reports, doi: 10.1038/srep09779
A nanostructured electrode produced from widely available iron can use sunlight to cheaply produce the energy carrier hydrogen on a large scale. Source: ICMS / DIFFER
Overview (a) and cross-section (b) of nanostructures on an aluminium surface.
Source: Tanyeli et al. / Nature Scientific Reports
"Irem Tanyeli's onderzoek is belangrijk vanwege het fundamentele inzicht", aldus Van de Sanden. "Hoe groeien zulke nanostructuren op een oppervlak, welke processen spelen erbij een rol, wat zijn de bottlenecks, hoe kun je het proces sturen? Als je dat begrijpt, kun je op grote schaal geavanceerde materialen produceren met eigenschappen op bestelling." Dat heeft allerlei toepassingen in duurzame energietechnologie.
Growth of nanostructures on a copper surface at different temperatures and exposure times.
Source: Tanyeli et al. / Nature Scientific Reports
Dat biedt mogelijkheden voor grootschalige opslag en omzetting van duurzame energie in de vorm van chemische bindingen: solar fuels. Zulke brandstoffen hebben geen netto CO2-uitstoot en bieden dus kansen voor de transportsector. Solar fuels worden gezien als belangrijke manier om grote hoeveelheden duurzame energie te bewaren, bijvoorbeeld om zonne-energie die tijdens de zonrijke zomer is opgewekt tijdens de donkere winter te gebruiken.
Materiaalonderzoekster Irem Tanyeli van energie-onderzoeksinstituut DIFFER heeft ontdekt hoe je gecontroleerd nanostructuren kunt laten groeien op uiteenlopende metalen, door de metalen met heliumdeeltjes te bombarderen. Zulke nanostructuren op bestelling bieden uitzicht op geavanceerde elektrodes die duurzame brandstof produceren op zonne-energie. Tanyeli en haar mede-onderzoekers van DIFFER, ITER en de Universiteit van Basel publiceren hun resultaten in Nature Scientific Reports.
Paper
Surface Modifications induced by high fluxes of low energy helium ionsI. Tanyeli et.al, Nature Scientific Reports, doi: 10.1038/srep09779
A nanostructured electrode produced from widely available iron can use sunlight to cheaply produce the energy carrier hydrogen on a large scale. Source: ICMS / DIFFER
Bellen blazen in metaal
In hun onderzoek stelden Tanyeli en haar collega's verschillende metaaloppervlakken bloot aan een hete, intense bundel geladen heliumgas (plasma) in DIFFER's plasma-experiment Magnum-PSI. Helium dringt makkelijk door in het metaalrooster. Daar vormt het bellen die het omringende metaal naar buiten duwen. Zo ontstaan per metaal verschillende structuren van tientallen tot honderden nanometers groot. Door de verschillen in kaart te brengen, kon Tanyeli analyseren welke onderliggende processen de nanostructuren vormen, zoals de temperatuur en de ordening van het metaalrooster.Overview (a) and cross-section (b) of nanostructures on an aluminium surface. Source: Tanyeli et al. / Nature Scientific Reports
Fundamenteel inzicht
Dat een heliumplasma een metaal kan laten uitbarsten in nanostructuren werd voor het eerst ontdekt bij onderzoek van wandmaterialen voor fusie-energiecentrales. In een fusiereactor zijn de nanostructuren ongewenst omdat ze de afvoer van warmte verminderen, maar in andere toepassingen zijn de nanostructuren juist zeer bruikbaar, denkt mede-onderzoeker en DIFFER-directeur Richard van de Sanden."Irem Tanyeli's onderzoek is belangrijk vanwege het fundamentele inzicht", aldus Van de Sanden. "Hoe groeien zulke nanostructuren op een oppervlak, welke processen spelen erbij een rol, wat zijn de bottlenecks, hoe kun je het proces sturen? Als je dat begrijpt, kun je op grote schaal geavanceerde materialen produceren met eigenschappen op bestelling." Dat heeft allerlei toepassingen in duurzame energietechnologie.
Growth of nanostructures on a copper surface at different temperatures and exposure times.
Source: Tanyeli et al. / Nature Scientific Reports
Zonlicht omzetten in waterstof
Tanyeli's nanostructuren zijn bijvoorbeeld interessant voor katalysetoepassingen, zoals het gebruiken van zonne-energie om waterstof te maken uit water. Ruim voorradige en goedkope materialen kunnen normaal gesproken niet opboksen tegen de efficiëntie van dure maar zeldzame recordhouders als platina. Maar de juiste nanostructuren kunnen de goedkopere materialen toch concurrerend maken.Dat biedt mogelijkheden voor grootschalige opslag en omzetting van duurzame energie in de vorm van chemische bindingen: solar fuels. Zulke brandstoffen hebben geen netto CO2-uitstoot en bieden dus kansen voor de transportsector. Solar fuels worden gezien als belangrijke manier om grote hoeveelheden duurzame energie te bewaren, bijvoorbeeld om zonne-energie die tijdens de zonrijke zomer is opgewekt tijdens de donkere winter te gebruiken.
Go to the News page.