Daily Archives: October 4, 2014

For få år siden var der ikke mange, der havde hørt om mineralet perovskit – og da slet ikke i solcelleindustrien. Men i dag er perovskit ikke til at komme udenom, når man diskuterer fremtiden for solceller. Med mineralet kan man nemlig fremstille tynde og billige solceller, som har vist sig at være ganske effektive, når det gælder om at forvandle sollyset til elektrisk strøm.

Perovskit har potentiale til at slå silicium af pinden som det foretrukne materialer til fremstilling af solceller, og det er ikke længere utopi at forestille sig solenergi, der er billigere end energi fra fossile brændsler.

Perovskit er ikke navnet på et bestemt mineral, men på en hel gruppe af mineraler med samme krystalstruktur. Den kemiske formel kan for eksempel være CH3­NH3PbI3, methylammonium-bly-triiodid. Det første af disse mineraler blev opdaget i Uralbjergene i 1839 og opkaldt efter den russiske mineralog Lev Perovskij. Men det var først i 2009, at perovskit for første gang blev brugt til fremstillingen af en sol­celle, og siden er der sket bemærkelsesværdige fremskridt.

På bare fem år er effektiviteten – den del af energien i sollyset, der omdannes til elektrisk energi i perovskit-solcellen – steget fra 3,8 til 17,9 procent. Det er en stigningstakt, som ingen anden solcelle­teknologi kommer i nærheden af.

I dag er de fleste kommercielle solceller baseret på monokrystallinsk silicium, hvor prisen er faldet drastisk igennem de seneste år, og i laboratoriet er effektiviteten for denne type solceller oppe på 25 procent. Men efterhånden kan de store, rene silicium-krystaller, der skal bruges til solcellerne, ikke fremstilles meget billigere, og effektiviteten bliver ikke meget højere – teorien sætter en grænse omkring 29 procent.

Desuden er de traditionelle solceller tykke, tunge og besværlige at have med at gøre. Ultratynde og eventuelt fleksible solceller er smartere, og laget af perovskit i en solcelle behøver ikke at være mere end et par hundrede nanometer tykt.

Solceller producerer kun elektricitet, når solen skinner. Hvis solenergi skal blive en central del af energiforsyningen, skal der findes måder, hvorpå energien kan gemmes, så den også kan bruges på tidspunkter uden sollys.

Ved hjælp af elektrolyse kan elektriciteten fra solceller bruges til at splitte vand til ilt og brint, så brinten senere kan bruges i en brændselscelle eller i en gasturbine. Her er det helt afgørende, at både solceller og elektroder er billige at fremstille, og at metoden er effektiv og skalerbar.

Forskere fra det tekniske universitet Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne i Schweiz har nu udviklet perovskit-solceller og elektroder til elektrolyse, så 12,3 procent af energien fra solstrålerne kan opbevares i brint – vel at mærke uden brug af sjældne og kostbare grundstoffer som platin eller indium.

Det er noget af et gennembrud, som sidste fredag blev beskrevet i det videnskabelige tidsskrift Science, og forskerne er overbeviste om, at effektiviteten kan komme endnu højere op.

Solcellerne skal kunne rulles ud

I forvejen findes der tyndfilmssolceller baseret på ikkekrystallinsk silicium, cadmium-tellurid (CdTe) eller kobber, indium, selen og eventuelt gallium (CIS/CIGS), og her er effektiviteten kommet op på lige over 21 procent. Perovskit-solcellerne nærmer sig hastigt denne effektivitet, og perovskit er et billigt råmateriale, der er nemt at fremstille og ikke indeholder sjældne grundstoffer.

Indtil videre har perovskit dog kun vist sit værd i laboratorierne, og det er endnu et åbent spørgsmål, i hvor høj grad perovskitten skal indkapsles for at bevare effektiviteten og blive ved med at levere elektricitet i mange år. Bedst ville det være, hvis det tynde perovskit-lag og de nødvendige elektroder på begge sider kan indlejres i en tynd og fleksibel plastfilm, og at man kan fremstille hele molevitten i store ruller med teknologier som dem, der bruges i trykkeindustrien. Her har forskere fra universitetet i Valencia i Spanien allerede vist vejen med frimærkestore, bøjelige perovskit-solceller i plast, men holdbarheden af disse solceller kendes altså ikke endnu.

Desuden indeholder de mest effektive perovskit-solceller det giftige tungmetal bly, som man helst vil undgå at bruge. Det er lykkedes britiske og italienske forskere at udskifte blyet med tin, men så falder effektiviteten også til omkring seks procent, og så er man lige vidt. Først når det lykkes at udvikle store, fleksible, stabile og miljøvenlige perovskit-solceller med en effektivitet på den rigtige side af de 20 procent, er vejen banet for et helt nyt solcelle-eventyr.

I fremtiden skal det være slut med store og klodsede rumdragter fyldt med gas, som astronauterne knap nok kan gå i. Amerikanske forskere fra MIT arbejder på en tætsiddende dragt, der selv trækker sig sammen og løsner sig efter behov for at levere det rette tryk – med langt større bevægelighed.

Hemmeligheden er fjederlignende spoler udarbejdet i en legering af nikkel og titanium, der gør, at de ‘husker’ deres egen form. Når elektrisk spænding opvarmer spolerne i dragten trækker den sig sammen til en forprogrammeret form og skaber dermed det påkrævede tryk.

»I en konventionel rumdragt befinder du dig dybest set i en ballon fyldt med gas, der sørger for det nødvendige tryk på 1/3 atmosfære for at holde dig i live i rummet. Vi vil opnå det samme overtryk, men med mekanisk modtryk. Man lægger trykket direkte på kroppen og undgår derved gastrykket,« siger professor Dava Newman, der leder udviklingen, i en pressemeddelelse fra MIT.

Tætsiddende rumdragter har været på tegnebrættet længe, men det tilbagevendende problem har stået i vejen: Hvordan kommer man ind og ud af en rumdragt, der er programmeret til at trække sig sammen om huden?

For at ‘lære’ materialet den rette udgangsposition tog forskerne rå fibre af den smarte legering og vred dem sammen til millimeter-små fjedre. Materialet blev varmet op til 450 grader celsius, og derefter trækker det sig automatisk sammen ved opvarmning – endda ved langt lavere temperatur end de 450 grader.

På den måde imødegår spolerne problemet med at få dragten af og på, da de trækker sig sammen ved opvarmning til 60 grader celsius og kan strækkes ud, når de bliver afkølet til stuetemperatur.

»Basalt set er der tale om selvlukkende spænder. Når du har dragten på, kan man sende en spænding igennem alle disse små detaljer, og så vil dragten krympe og lukke sig sammen om dig,« siger postdoc Bradley Holschuh, der arbejder på projektet sammen med Dava Newman.

Der arbejdes på flere muligheder for placering af spolerne, men et af de prominente designs placerer en række spoler i midten af dragten, som så er forbundet til dragtens ekstremiteter.

Den næste udfordring, der skal løses, er, at dragten i brug skal blive ved med at slutte tæt om astronauten. Det betyder ifølge forskerne, at man enten skal have konstant spænding i spolerne eller inkorporere en lås, der holder dem stramme efter opvarmning.

Teknologiens anvendelsesmuligheder er dog ikke begrænset til rumfart, og ifølge forskerne er en mulighed at implementere det i krig, hvor dragten vil kunne lægge årepres, hvis en soldat bliver skudt.

Dava Newman har arbejdet på fremtidens rumdragt i de sidste 10 år.

Prøv engang at hoppe ind på YouTube eller at google ‘tDCS’. Du vil straks blive mødt af lister med videoer og opskrifter på hjemmebyggede elektriske tænkehatte, der angiveligt kan øge din evne til at lære matematik, forbedre dine sprogkundskaber, booste din kreativitet … ja, sågar kurere depressioner.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) har aldrig været hottere, og forskere på et nyligt afholdt symposium for hjernestimulation på UC Davis Center for Mind and Brain venter forgæves på, at interessen peaker, for som de siger: Den typiske udviklingskurve for hype omkring ny teknologi er, at den peaker, når forventningerne punkterer, og først derefter kan man anskue teknologien mere objektivt.

Men foreløbig stiger interessen bare måned for måned.

Bag det kryptiske navn tDCS gemmer sig grundlæggende en meget simpel idé, der kan spores helt tilbage til romerske psykiateres forsøg på at kurere hovedpine ved at slå folk på panden med en elektrisk rokke.

TDCS handler om at sætte en svag strøm til hjernen, og standard­udstyret er et 9-volts batteri, en regulator, nogle ledninger i et pandebånd og to køkkensvampe dyppet i saltvand. Alt sammen bundet fast til hovedet.

Over hele kloden bruger folk tDCS, og for mange er det en del af hverdagens ritualer ligesom at børste tænder.

Der skal bare strøm til de syge

Hjerneforskere er – måske ikke overraskende – yderst skeptiske over for de hjemmebyggede tænkehatte og advarer mod eksperimenter derhjemme. Men forskerne er selv mindst lige så grebet af hypen.

Over hundrede forskningsresultater er udgivet på området, og flere kliniske forsøg er i gang verden over. Harvard-forskere har fundet lovende tegn på, at tDCS kan modvirke depression og kroniske smerter. Australske forskere siger, at strøm kan øge ens kreative indsigt, Oxford-forskere har vist, at tDCS kan øge ens matematikevner, og læger bruger det til at mindske tidsforbruget ved genoptræning af tale og bevægelser hos folk ramt af hjerteanfald.

Listen fortsætter, men måske mest opsigtsvækkende er en af flere undersøgte anvendelsesmuligheder i det amerikanske militær: træning af snigskytter.

Redaktør Sally Adee fra New Scientist er en af de få civilister, der har prøvet snigskytternes tænkehat i et træningscenter i Carlsbad i Californien, og hendes oplevelse er interessant og fortalt i detaljer i det amerikanske program Radiolab.

I Carlsbad blev hun udstyret med et gevær og placeret bag sandsække i et stort rum med en storskærm på den ene væg. I starten blev hun trænet i at skyde efter virtuelle mål, men efterhånden blev målene til billeder af personer, og i den sværeste level eksploderede en bombe ved et irakisk tjekpoint, og terrorister med selvmordsbomber løb rundt mellem civile og skød løs.

Sally Adees opgave var at skelne mellem terrorister og civile, men efter bomben blev hun hurtigt overmandet af terrorister. Så gav de hende tænkehatten på: et simpelt pandebånd med den positive del af et 9-voltsbatteri – anoden – koblet til et sted på panden og katoden til hendes venstre arm.

Sally Adee beskriver, hvordan hun fik en metallisk smag i munden, som havde hun slikket indersiden af en dåse. Med tænkehatten på blev hun sat i situationen lige efter, at bomben eksploderede, og da træningen var overstået, klagede hun over, at sværhedsgraden ikke blev sat op. Sally Adee havde udført en perfekt snigskydning og skelnet optimalt mellem civile og terrorister i den sværeste level, og da hun fik at vide, at hun havde trænet i 20 minutter, troede hun ikke på det, før hun selv så på et ur. Hendes gæt var tre minutter.

Hjerneforsker Michael Weisend, der til daglig arbejder på Mind Research Network i Albuquerque i New Mexico, har også prøvet tænkehatten på soldater til at træne deres evne til at skelne mellem fjendtlige og alierede køretøjer, og resultatet er en forbløffende fordobling af evnerne. Ifølge ham bringer tænkehatten folk ind i en slags flowtilstand, som frigør snigskytterne fra at tænke for bevidst over deres muligheder.

På stoffer

Hvad forskere fra blandt andet City College of New York har opdaget gennem rotteforsøg, er, at strømmen gennem hjernen på en til to milliampere ikke er nok til at få neuroner til at afgive signaler. Men den ændrer alligevel neuronernes evne til at kommunikere med hinanden.

Gør det selv-folkenes idé om, at man kan påvirke centret for matematiske evner ved at anbringe en anode på stedet, er ifølge forskerne for simpel. Hjernens kognitive funktioner er ikke forbeholdt et enkelt område, men på City College of New York prøver forskerne med fire eller flere elektroder at ramme de kognitive funktioner mere præcist.

Lignende teknologier med strøm har også vist, at stofomsætningen i de påvirkede områder af hjernen øges – men forskere på Univer­sity of Oxford har også vist en mulig bagside af tænkehatten:

Indstiller man den til at øge evnen til at huske tal, gør den folk dårligere til at udføre automatiserede opgaver i timerne efter, at de har haft hatten på, og omvendt. Ifølge forskerne gør tænkehatten det sværere at hente læring ud af hjernen, og de sammenligner bivirkningerne med konsekvenserne af at tage stoffer.

Og sammenligningen med stoffer er måske ikke helt i skoven, hvis man hører Sally Adees beskrivelse af tiden umiddelbart efter snigskytte­træningen. Efter en usædvanlig stressfri køretur hjemad var alle bekymringer om skriveblokeringer, negative tanker om sig selv og præsentationsangst væk i flere dage efter:

»Jeg var en slags kerneperson uden alle bekymringer, der tyngede mig. Det var, som om nogen havde havde tørret duggen af et vindue, og jeg pludselig kunne se verden, som den virkelig var,« siger hun i et interview i Radiolab.

Kilder: New Scientist, Radiolab, Wired, YouTube

Mohammad Z. Amirani har skrevet: Jeg har hørt, at grønne tomater og kartofler indeholder atropin. Hvor meget indeholder disse grøntsager af stoffet, og i hvilke mængder er det farligt/giftigt for mennesker?

Kirsten Pilegaard, seniorrådgiver, og Morten Poulsen, seniorforsker, Afdeling for Toksikologi og Risikovurdering, DTU Fødevareinstituttet, svarer:

Det korte svar er, at der ikke findes atropin i kartofler eller tomater. Måske tænker læseren på solanin.

Hvis du spiser grønne kartofler, risikerer du at få mavekramper, kvalme, opkastning og diarré. Når kartofler udsættes for lys, danner de mere af de giftige stoffer glykoalkaloider (en blanding af solanin og chaconin) og det grønne farvestof klorofyl.

Klorofyl er ufarligt Det er ikke til at se eller smage, om de giftige stoffer er til stede. Kartofler, der er meget beskadigede eller spirede, kan også have et højt indhold af glykoalkaloider.

Indholdet af de giftige stoffer er højest i skrællen som værn mod råd, svamp og insekter. Når kartoflen bliver beskadiget, danner den ekstra meget giftstof, fordi den tror, at den er under angreb.

Hvis kartoflen er frisk og ubeskadiget, kan man sagtens spise skrællen med, da den indeholder vitaminer og fibre, men man skal undgå kun at spise kartoffelskræller, f.eks. som friterede, da de kan have et højt indhold af giftstoffer. Man kan ikke koge eller stege de giftige stoffer væk.

For en sikkerheds skyld bør du smide kartoflen ud, hvis den er beskadiget eller grøn, og fjerne spirer på spirede kartofler.

Spis kun kartoflens knold, aldrig plantens andre dele som blomster, blade, spirer, stængler, frugter, fordi de har et meget højt indhold af giftstoffer.

Sidste år advarede flere roere om, at en ny kajakrutsjebane i Københavns Havn var ‘livsfarlig.’ Nu har kommunen vendt banen 90 grader, så roerne ikke rammer kajen.

‘Den korte historie er, at det projekt, som var tegnet af vores rådgiver/arkitekt – og som var en fin arkitektonisk løsning – desværre havde placeret rutsjebanen således, at der muligvis kunne være en sikkerhedsrisiko, såfremt mindre øvede brugte anlægget. Pga. den meget begrænsede erfaring med denne type anlæg var det forhold ikke blevet opdaget, hverken af os eller de brugere, som har været hørt i forbindelse med projektets tilblivelse,’ forklarer centerchef Jens Christian Zøfting Larsen fra Teknik- og miljøforvaltningens Center for Anlæg i en mail til Ingeniøren.

Problemet med rutsjebanen var, at den pegede ind mod kajkanten og mod nogle af de søjler, som bærer promenaden Kalvebod Bølge.

‘Hvis du vinkler kajakken, så den ryger til venstre, vil du ramme 2-3 jernstolper med fuld fart. Gætter på mindst 20 km/t. Ryger du ligeud, er der også en stolpe eller to at undgå. Til højre var flydebroen, som jeg var glad for at ende på, da jeg ellers var hamret ind i kajen,’ skrev kajakroer Morten Pedersen efter at have prøvet kajakrutsjebanen sidste år.

Anlægget er designet af Klar Arkitekter og JDS Architects, som havde hentet inspiration og vejledning hos Danmarks eneste anden kajakrutsjebane, der er opført ved Vandkraftsøen i Holstebro.

»Problemet er, at der kun er én reference i Danmark. Der er ingen byggeskik for kajakrutsjebaner,« forklarede arkitekt Henning Stüben fra Klar Arkitekter sidste år, da Ingeniøren forelagde ham roernes kritik.

Nu har kommunen skåret rutsjebanen ned, vendt den 90 grader og svejset den fast igen.

»Efter samråd med brugerne er rampen nu blevet vinklet væk fra moleanlægget og ud i bassinet, så der er den fornødne plads/sikkerhed,« forklarer Jens Christian Zøfting Larsen.

Ombygningen har kostet 625.000 kroner. Budgettet for hele Kalvebod Bølge var 38 mio. kroner.

Kajakrutsjebanen før – med retning mod de bærende søjler