Materialer for energiteknologi - Materialteknologi - sivilingeniør/masterprogram - 5-årig - Trondheim
Materialer for energiteknologi
Materialer for energiteknologi
Norge er rik på naturgass, som i dag eksporteres til andre land og forbrennes der. Fremtidens hydrogensamfunn forutsetter imidlertid at naturgassen utnyttes på en mer miljøvennlig måte. En interessant mulighet er å omdanne naturgassen til henholdsvis ren hydrogen (H2) og karbondioksid (CO2). Karbondioksid må da separeres og deponeres på en miljøvennlig måte. Hydrogen, derimot, kan utnyttes som miljøvennlig energibærer.
En slik omlegging til økt bruk av hydrogen som energibærer forutsetter imidlertid at det skjer en tilsvarende utvikling av såkalte funksjonelle materialer. Dette er smarte materialer som du finner i solceller, superledere, PC´er, batterier, brenselceller og katalysatorer, og som har en fysisk egenskap som kan utnyttes. Miljømessig sett er hydrogen en attraktiv energibærer. Derfor har elleve av de største bilprodusentene i verden utviklet brenselcelledrevne biler basert på hydrogen. Videre er det et stort behov for billigere og mer robuste materialer til bruk i brenselceller, slik at denne teknologien kan bli mer konkurransedyktig i fremtiden.
Likeledes er økt strømproduksjon fra solenergi avhengig av at det forskes mer på solceller. Rent silisium er i dag det viktigste materialet i solcellepaneler. Likevel er det mye du som materialteknolog kan gjøre for å bedre solcellenes funksjonalitet og virkningsgrad. Det forskes også på utvikling og bruk av alternative materialer i solceller, og i fremtiden kan de kanskje bestå av funksjonelle oksider eller organiske polymerer.
Det er særlig innenfor utvikling av funksjonelle materialer at nanoteknologien kommer til sin rett. Denne teknologien blir stadig viktigere, og er et slagkraftig verktøy for å utvikle og skreddersy smarte materialer med optimale egenskaper for nye anvendelser innenfor de tidligere nevnte områdene. Derfor gir denne hovedprofilen deg som student gode muligheter til å velge både prosjekt- og hovedoppgave med utspring i nanoteknologi.
Studentintervjuer
Studentintervjuer
Masteroppgave - Håvard Bærug
I masteroppgaven min måler jeg den elektriske ledningsevnen til isolasjonsmaterialer som brukes i kraftelektronikk.
For å bygge fleksible kraftnett som kan håndtere uregelmessig elektrisitetsproduksjon fra vindkraft og andre belastninger, er man avhengig av avansert kraftelektronikk. Det har derfor blitt utviklet nye enheter som opererer ved høyere spenninger og raskere stigetider. Dette gir bedre ytelse og effektivitet, men fører til høyere belastninger for isolasjonsmaterialene som brukes. Egenskapene til disse materialene ved de nye arbeidsbetingelsene må derfor undersøkes for å kunne forutsi levetiden til komponentene.
Jeg har derfor, i samarbeid med SINTEF Energi, satt sammen et eksperimentelt oppsett for å måle svært små strømmer gjennom flytende isolasjonsmaterialer ved høye spenninger. I tillegg gjør jeg numerisk modellering av systemet i COMSOL, og ved å sammenligne de eksperimentelle og numeriske resultatene kan jeg estimere ledningsevnen til materialene. Målet er å beregne ledningsevnen til både sykloheksan, n-pentan og silikonolje i løpet av masteren, og resultatene vil brukes i videre arbeid for å beregne levetiden til kraftelektronikk-komponenter.
Masteroppgave - Kristine Bakken
Masteroppgaven min gikk ut på å undersøke hva som skjer når keramet KNN (K00,5Na0,5NbO3) blir sintret (varmebehandlet).
KNN er et keram med piezoelektriske egenskaper. Slike materialer brukes til veldig mye, for eksempel sensorer, og inngår i det meste av elektronikk. Problemet er at de eneste piezoelektriske keramene, med gode nok egenskaper, inneholder bly. Vi har lyst å erstatte dagens keramer med et miljøvennlig alternativ som KNN, som vi vet har gode egenskaper. Utfordringene med KNN er at det er vanskelig å sintre og få høy nok tetthet. Derfor prøver jeg å finne ut hva som skjer under sintringen, og hvilke betingelser som gir de beste egenskapene.
Masteroppgave - Live Mølmen
Allerede når jeg valgte materialteknologi var jeg innstilt på at jeg ville spesialisere meg mot materialer for energiteknologi. Valget av studieretning tok jeg på grunn av at jeg på videregående hadde prosjekter om både materialer og om brenselceller, og der oppdaget min interesse for feltet. Ved å velge å studere materialteknologi hele veien fikk jeg også mulighet til å få mye av basiskunnskapene om dagens industri, som er nyttig når man skal se videre mot ny teknologi.
De første årene var mye både grunnfag og mange fag som var mer rettet mot de to andre hovedprofilene med noen unntak som TMT4252 Elektrokjemi, men i 3. klasse kunne jeg endelig ta faget TMT4285 Hydrogenteknologi, solceller, batterier og brenselceller, som er et introfag til de forskjellige områdene innenfor HP3. I tillegg hadde jeg mye nytte av faget TMT4253 Elektrokjemisk prosess og energiteknologi som jeg brukte mye i min masterskriving.
I 8. semester var jeg på utveksling ved ETH Zürich, og kan absolutt anbefale å reise ut, både for faglig påfyll og for unike opplevelser. Jeg var derfor ikke i Trondheim for å snakke med veiledere når vi skulle velge masteroppgave, men med e-post og prosjektbeskrivelser som blir sendt ut til alle studentene fikk jeg kontakt med flere veiledere, og valgte å skrive om hurtigstørkning av anodematerialer for nikkel-metallhydridbatterier. Valget tok jeg fordi jeg kunne bruke erfaringen jeg har fått både fra de mer grunnleggende fagene innen metaller i tillegg til elektrokjemi. Jeg fikk følge materialet fra smelte til støpt metall, til elektroder og hele batteri. Det var ett spennende prosjekt hvor jeg virkelig fikk brukt alt det jeg har lært de siste 5 årene.
Etter endt utdanning vi jeg selvfølgelig gå videre med energiteknologi, og skal skrive doktorgrad om korrosjon i brenselceller ved RISE, ett forskningsinstitutt i Borås i Sverige.