Elektrofysik

*** Besök gärna vår nya hemsida: www.fy.chalmers.se/electrophysics ***

Allmänt	Gruppmedlemmar	Ex-jobb 2004
Forskningsprofil		”Fråga Oss”!
Publikationer	SOFC-kluster	Länkar

Gruppmedlemmar:

Namn:	E-post:	Telefonnummer:
Ingvar Albinsson	ialbin@fy.chalmers.se	031-772 33 54
Roshan Bokalawela	roshan@fy.chalmers.se	031-772 33 37
Evelio Diosa	evelio@fy.chalmers.se	031-772 33 37
Maurizio Furlani	f6bmauri@fy.chalmers.se	031-772 33 37
Bengt-Erik Mellander, Gruppledare	f5xrk@fy.chalmers.se	031-772 33 40
Ismain Palacios	ismain@fy.chalmers.se	031-772 33 37
Ingrid Riedl, Sekreterare	ingrid@fy.chalmers.se	031-772 33 45
Roy Tärneberg	roy.tarneberg@ped.gu.se	031-773 23 36
Bin Zhu	binzhu@ket.kth.se	031-772 33 54

Besöksadress:

Fysikgränd 3

Postadress:

Fysik och Teknisk Fysik

Chalmers Tekniska Högskola

412 96 Göteborg

Tidigare gruppmedlemmar:

Namn:	E-post:	Nuvarande adress:
Simona d’Andrea		University of Rome, Italien
Lars Axhage	laaks@spray.se
Kalinga Bandara		University of Peradeniya, Sri Lanka
Kumara Bandaranayake		University of Peradeniya, Sri Lanka
Lakshman Dissanayake		University of Peradeniya, Sri Lanka
Henrik Eliasson		Optronic, Göteborg
Jonas Gustafsson		Frontec, Göteborg
Dilhani Jayathilaka		University of Peradeniya, Sri Lanka
Jesus Fabian Jurado		Universidad de Manizales, Colombia
Doina Manaila		University Politechnica Bucuresti, Rumänien
Bo Nettelblad		Ericsson, Mölndal
Ever Ortiz		Universidad del Atlantico, Colombia
Mikael Rasmusson
Daniela Satolli		University of Rome, Italien
Esperanza Torrijano		Universidad del Cauca, Popayan, Colombia
Ruben Vargas		Universidad del Valle, Colombia
W. A. Samantha		University of Peradeniya, Sri Lanka

Allmänt:

MÄTMETODER:

· Impedansspektroskopi

· Dielektrisk Analys

· Differentiell Svepkalorimetri (DSC)

· Röntgendiffraktion

· Termogravimetrisk Analys (TG)

· Högtrycksmätningar

TILLÄMPNINGAR:

ELEKTROLYTER - JONLEDARE

· Batterier

· Bränsleceller

· Elektrolysörer

· Autonoma system

DIELEKTRIKA - ISOLATORER

Forskningsprofil:

Elektrofysikgruppen studerar elektriska och dielektriska egenskaper hos isolatorer och elektrolyter. De material som undersöks är bland annat polymerer, salter, keramer, kompositer, impregnerade porösa material och emulsioner. Syftet är att karakterisera och modellera proton- och jontransport, polarisation och dielektriska egenskaper hos materialen samt att optimera materialegenskaperna för olika tillämpningar. Elektrolytmaterialen kan användas i t.ex. bränsleceller, uppladdningsbara batterier, kondensatorer med hög kapacitans, gassensorer och anläggningar för elektrokemisk rökgasrening medan isolatormaterialen kan användas för högspänningsisolation.

INTRESSEOMRÅDEN:

• Studier av bränsleceller för olika temperaturområden - ITSOFC (Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells), SAFC (Solid Acid Fuel Cells) och bränsleceller med polymerelektrolyter (t.ex. PEM)
• Litium-polymerbatterier
• Elektrisk och dielektrisk karakterisering av polymerelektrolyter, oorganiska proton- och jonledare, isolatorer och emulsioner
• Jon- och protonledning i nanostrukturella kompositmaterial
• Dynamiska egenskaper och struktur hos jonledande polymerer
• Jonassociation i jonledande polymerer
• Fasövergångar i fasta material

Ex-jobb:

Kontakta oss gärna om du är intresserad av att göra ett examensarbete, projektarbete eller doktorandprojekt. Vi välkomnar även tvärvetenskapliga kontakter. Här följer några förslag på examensarbeten:

• Bränsleceller - ett flertal ex-jobb ryms inom detta område som till stor del innebär preparation och testning av kompletta bränsleceller i laboratorieskala. Se nedan för detaljer om SOFC-relaterade projekt (Solid Oxide Fuel Cells) och ett projekt om SAFC (Solid Acid Fuel Cells).
• Polymerelektrolyter för smarta fönster.
• Högfrekvensmätningar på polymerelektrolyter - dielektriska studier av polymerelektrolyter. Litiumledande polymer är högintressanta för morgondagens högeffektsbatterier.
• Dielektriska studier av biomaterial - speciellt proteiner och mejeriprodukter.
• Programmering i LabVIEW - flera olika programmeringsuppgifter finns.
• "Fler alternativ finns" - kontakta oss!

SOFC-relaterade projekt:

1. Bränsleceller med kompositelektrolyter: Elektrolyten är en nyckelkomponent för att kunna konstruera effektiva bränsleceller. Kompositelektrolyter (tvåfasmaterial) är en mycket lovande typ av material som har bättre elektriska och mekaniska egenskaper än enfasmaterial. Man blandar helt enkelt en elektrolyt med små partiklar i ”nano”-storlek av ett annat material t.ex. SiO₂ (kvarts), Al₂O₃ (aluminiumoxid) eller TiO₂ (titanoxid). Protontransporten i dessa material är föga känd, men gränsytorna mellan kornen har en stor betydelse. Detta examensarbete har därför som syfte att systematiskt studera betydelsen av olika kornstorlek och koncentration av komponenterna. Mätningar: impedansanalys, dielektrisk analys, DSC, bränslecellsmätningar – elektrisk prestanda.
   
   
2. Reversibel bränslecell, elektrolys: Bränsleceller producerar normalt elenergi och vatten (restprodukt) genom att man tillför ett bränsle, t.ex. väte, och syre. En elektrolysör utnyttjar den omvända processen, dvs man tillför elenergi och vatten och producerar vätgas och syrgas. En så kallad reversibel bränslecell kan användas i båda riktningar, dvs producera vätgas när man har ett elöverskott och sedan använda vätgasen till att med samma enhet producera elenergi. Projektet omfattar i huvudsak studier av elektrolysprocessen hos en reversibel bränslecell. Mätningar: elektrolys - elektrisk prestanda, vätgasproduktion, ev. gasanalys.
   
   
3. ”Flexibla” bränsleceller: En stor nackdel med flera typer av bränsleceller är att de ofta är begränsade till att användas med vätgas. För att kunna använda andra bränslen behöver man en separat ”reformeringsanläggning” som omvandlar bränslet till en väteinnehållande gas som sedan tillförs till bränslecellen. Hos ”flexibla” bränsleceller sker reformeringen internt, dvs direkt på anodytan. Man behöver sålunda ingen separat reformerings-anläggning. Projektet omfattar en studie av en medeltemperaturbränslecell med olika typer av bränslen: vätgas, metan, naturgas, biogas, metanol, etanol etc. Mätningar: bränslecellsmätningar – elektrisk prestanda, utnyttjandegrad hos bränslet, ev. gasanalys.
   
   
4. Elektrodmaterial för ITSOFC (Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells): Fastoxidbränsleceller är, trots den höga arbetstemperaturen, ca 1000°C, av stort intresse för ett antal tillämpningar, både stationära och traktionära,. En fördel med SOFC är att man inte behöver använda ädelmetaller för att få en god katalytisk effekt i elektrodmaterialen. Denna fördel gäller även för ITSOFC, trots att arbetstemperaturen är sänkt till ca 500-600°C. Emellertid krävs nya elektrodmaterial för den reducerade arbetstemperaturen. Projektet omfattar studier av olika typer av elektrodmaterial för ceriabaserade elektrolyter. Mätningar: impedansanalys, DSC, bränslecellsmätningar – elektrisk prestanda.
   
   
5. Vätediffusion i yttrium, H^–-ledning: Att studera proton- eller jontransport är en av de mest fundamentala delarna för bränslecellsforskning. Vissa fasta material kan antingen vara H⁺- eller H^–-ledande, dvs proton- eller hydridjonledande (H^–-ledning är dock mer ovanlig). Båda typer av material kan fungera som elektrolyt i bränsleceller. Detta projekt omfattar fundamentala studier av H^–-ledning och diffusion i t.ex. yttrium och yttriumhydrid. Mätningar: impedansanalys, termogravimetri, DSC.
   
   

Polymerelektrolyter för smarta fönster:

1. Synthesys and characterisation of polymer electrolytes for electrochromic devices, in cooperation with the University of Uppsala (Solid State Physics). The study covers calorimetric and dielectric analysis of new materials and a new approach to the method of Isothermal Transient Ionic Current (ITIC). The electrolytes will be tested in prototypes of Smart Windows. See also at this link http://www.angstrom.uu.se/solidstatephysics/exjobb/exjobb_2002/synt_electrolytes.html

Upplysningar:

Bengt-Erik Mellander, tel. 772 33 40, e-post: f5xrk@fy.chalmers.se
Ingvar Albinsson, tel. 772 33 54, e-post: ialbin

Utförda examensarbeten efter 1995:

· Jonas Gustafsson, Fuel cell electrodes made of C-Pt powder, 1995

· Henrik Eliasson, Dielectric and conductivity studies of a silver ion conducting polymer, 1995.

· Robert Frykholm, Dielectric characterisation of dairy products, 1996

· Cecilia Olsson, Utvärdering av polypropylen som isolermaterial för kabel, 1997

· Dan Pettersson, Composite electrolytes for intermediate temperature fuel cells, 1999.

· Lars Axhage, Bränsleceller med NH₄HSO₄-baserade elektrolyter, 2000.

· Fredrik Sundström, Optical fibre for high power application, 2000

· Claes Jonasson and Päivi Mattinen, Ceria-based electrolyte fuel cells, 2001.

· Stefan Högberg and Milco Larsson, Thermal and Conductive properties of Cesium Hydrogen Sulphate based Composites, 2001.

· Marie Birgersson, PEO- NH₄CF₃SO₃ composite electrolytes for fuel cell application, 2001.

· Päivi Hauska, Thermal and conductivity studies of CsHSO₄ filled with nanoporous Al₂O₃, 2001.

· Per-Olof Björk, Studies of electrode materials for a CsHSO₄-based fuel cell, 2001

· Nafisseh Saei, Pia Siewert and Susanne Thernström, Studies of polymer electrolytes for smart windows, 2002

· Camilla Andersson, Karin Borsand and Monika Nilsson, Ceria based intermediate temperature solid oxide fuel cells, 2002

Länkar:

· Fysik och Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola

· Programområde Energi & Miljö, Göteborg Miljövetenskapliga Centrum

· H₂forum

· Sol-El-projektet, St. Jörgen, Göteborg

· University of Guelph, Canada

Fråga Oss!:

Har du frågor angående vår forskning. Ställ dem till oss!

Allmänna frågor om fysik är också välkomna.

Vi vänder oss gärna till elever, lärare, professorer eller "vanliga dödliga".

Gör ett försök! Fyll i formuläret nedan. Vi svarar så fort vi kan.

Namn:
E-post:
Bakgrund:
allmänt intresserad:
grundskola: gymnasium: högskola:
väl insatt i området:

Jag vill ställa följande fråga:

---

Förnyad 28/4 2004: I. Albinsson (e-post: ialbin, domännamn: @fy.chalmers.se).