Starkröntgen från Lund trimmar katalysatorn

2014-02-08 07:00  
Johan Gustafson förbereder ett experiment med den nya röntgentekniken vid strålrör i311 vid MAX IV-laboratoriet i Lund. Foto: Lindsay Merte

En ny röntgenmetod ska snabba på utvecklingen av katalysatorer för avgasrening. Metoden kan också användas för batterier och bränsleceller. - Vi kan se exakt vad som sker med de inblandade molekylerna, säger Johan Gustafson på Lunds universitet.

Det nya är att forskarna använder röntgenstrålning med fem gånger högre energi än normalt. Det medför att en större mängd data kan mätas samtidigt, vilket i sin tur gör att tiden det tar att utföra en fullständig ytstrukturbestämning minskar från den traditionella metodens tio timmar till den nya metodens cirka tio minuter.

- Detta är mycket användbart för batteriforskning. Vi använder många röntgenmetoder för att förstå förlopp som sker i batterierna, säger Kristina Edström, professor och ledande batteriforskare på Uppsala universitet.

Det är framför allt vad som händer på elektrodernas ytskikt som studeras, och hur man ska få mer av önskade reaktioner, och mindre av andra.

- Det är absolut applicerbart! Vi har utvecklat det här för att studera katalysatorytor, men det kan användas för alla ytstrukturer på atomär nivå, säger Johan Gustafson.

När det gäller katalysatorytorna sker utvecklingen idag genom att man provar sig fram. – Man ändrar lite och hoppas på bättre resultat. Sen går man vidare. Med vår metod kan man lämna det stadiet. Vi kan se precis vad som händer på atomnivå på de här ytorna och i deras så kallade aktiva säten, alltså de ställen där molekyler fäster och reagerar.

En katalysator fungerar genom att de molekyler som man vill ska reagera först fastnar på en katalytiskt aktiv yta. Ytan påverkar då molekylerna så att den önskade reaktionen går snabbare. Olika materials ytor binder och påverkar molekyler på varierande sätt.

Med den nya metoden kan forskarna optimera materialet i en katalysator så att önskade reaktioner påskyndas medan andra reaktioner saktas ner. Det kan i sin tur leda till att man klarar sig med mindre mängder dyra metaller i katalysatorer för bensinbilar och bränsleceller, eller ta fram katalysatorer för dieselbilar som bättre tar hand om kväveoxid. Eller skapa nya katalysatorer för gasbilar som klarar att ta bort resterna av metangas.

- Vi kan till exempel se att en väldigt tunn oxid av palladium är effektiv för att ta hand om metanrester, men palladium är extremt svårt att göra så tunt. Men vi kan se vad som är den bästa aktiva fasen hos ämnet, och se om egenskapen går att behålla om vi blandar upp det med något annat. Vi har inte bara en ögonblicksbild av situationen på en yta utan kan följa förändringar under tiden som ytan utsätts för olika behandlingar, säger Johan Gustafson.

Forskare på Lunds universitet, Chalmers, Hamburgs universitet och det tyska forskningscentrumet DESY har utvecklat den nya röntgenmetoden.

Eddie Pröckl

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer