Sponseret af Danmarks Tekniske Universitet

DTU er et selvejende universitet med uddannelse, forskning, myndighedsbetjening og innovation.  

Katalysatorer skal optimere grøn energi
Forskere fra DTU vil udvikle nye katalysatorer, som effektivt omdanner energi fra sol og vind til brændstoffer.

Vind, sol, bølger og biomasse er afhængige af vind, vejr og årstider. Derfor er det svært at opbygge en pålidelig energiforsyning baseret alene på vedvarende energi, med mindre vi udvikler katalysatorer til at omdanne energien til kemisk form, eksempelvis hydrogen eller metanol. (Foto: DTU)

Vind, sol, bølger og biomasse er afhængige af vind, vejr og årstider. Derfor er det svært at opbygge en pålidelig energiforsyning baseret alene på vedvarende energi, med mindre vi udvikler katalysatorer til at omdanne energien til kemisk form, eksempelvis hydrogen eller metanol. (Foto: DTU)

En af de allerstørste udfordringer i det 21. århundrede er at sikre verden stabil, billig og ren energi i rigelige mængder.

I 2050 forventer eksperter, at det samlede globale energiforbrug vil være 2-3 gange større end i dag. Hvis vi skal kunne opfylde de krav, herunder at erstatte fossile brændstoffer med vedvarende energikilder som sol og vind, er det imidlertid nødvendigt at udvikle helt nye teknologier til at omdanne og gemme den grønne energi, så den er til rådighed - også når det er overskyet eller vindstille.

Takket være en meget stor bevilling på 120 mio. kr. fra Videnskabsministeriet kan forskere fra otte forskellige institutter på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) nu i fællesskab yde deres bidrag til løsningen på fremtidens energibehov.

»Vi har ikke før oplevet, at der er blevet givet så store enkeltbevillinger til dansk forskning. Det viser, hvor stor en miljøudfordring vi står overfor,« siger professor Jens Kehlet Nørskov, der er en internationalt anerkendt forsker inden for området og leder af det nye initiativ - Catalysis for Sustainable Energy (CASE).

Vedvarende energikilder er ustabile

En katalysator får en kemisk reaktion til at forløbe hurtigere. Katalysatorer bruges alle vegne omkring os, bla. til fremstilling af kemikalier og medicin, rensning af udstødningsgasser fra biler og i brændselsceller. (Foto: DTU)

To problemer gør sig gældende i forbindelse med vedvarende energikilder som vind og sol er. Dels kan vi kun udnytte dem, når de er der, dvs. når det blæser, og solen skinner, og dels går meget af energien tabt, når den omdannes til elektricitet eller brændstof. Det giver en ustabil og utilstrækkelig energiforsyning.

En af de vigtigste årsager til disse problemer er manglen på katalysatorer. Katalysatorer er materialer, der fremmer kemiske processer f.eks. omdannelsen af en type energi til en anden, så disse forløber med en rimelig hastighed og uden alt for stort energiforbrug. Desværre mangler vi de katalysatorer, der kan omdanne sol- og vindenergi direkte til elektricitet og brændstof.

»Lige nu ved vi ikke, hvad der bliver den eller de bedste alternativer til olie og kul, så vi er nødt til at undersøge alle mulighederne. Men en ting ligger fast: Hvis vi ønsker et samfund baseret på bæredygtig energi, er vi nødt til at kunne gemme energien, og det kræver udvikling af nye katalysatorer,« forklarer Jens Kehlet Nørskov og fortsætter:

»Med de rigtige katalysatorer kan vi omdanne energien til kemisk form, dvs. brændstoffer som hydrogen eller metanol, som vi kan bruge i de perioder, hvor vi ikke har adgang til sol eller vind. Kemisk energi kan vi desuden flytte rundt på og derfor bruge i biler, lastbiler, fly og skibe.«

Store energitab

Hvis vi ønsker et samfund baseret på bæredygtig energi, er vi nødt til at kunne gemme energien, og det kræver udvikling af nye katalysatorer.

Jens Kehlet Nørskov

»I CASE vil vi arbejde på at designe nye katalysatorer, der kan omdanne solenergi enten direkte via elektricitet fra solceller, vindmøller og bølgeanlæg eller via biomasse til brændstoffer til transportsektoren og til energilagring. Vi forsker i, hvordan den kemiske omdannelse bliver mest effektiv, dvs. uden at vi mister for meget af energien undervejs,» fortæller Jens Kehlet Nørskov og uddyber:

»Der findes stakkevis af katalysatorer i dag, men ikke ret mange til lige netop dette formål, og de, der eksisterer, er dyre og ikke særligt effektive. Hvis vi f.eks. omdanner overskydende elektricitet fra vindmøller til hydrogen, mister vi 30 procent af energien. Når der senere er brug for energien, og den gemte hydrogen omsættes tilbage til elektricitet i en brændselscelle, sker der yderligere tab, og vi ender nede på blot 30 procent af den oprindelige energi, som kan sendes ud til forbrugerne. Resten går tabt undervejs som varme.« CASE er inddelt i seks delprojekter, og et af dem - Fotokatalyseprojektet - har allerede frembragt lovende resultater. Det er lykkedes nogle af de unge forskere i projektet at udvikle en ny type katalysator, der kan bruges til at katalysere dannelsen af hydrogen fra vand og sollys.

»Den bedste katalysator til fremstillingen af hydrogen er platin, men platin er hunde-dyrt, og der findes ikke ret meget af det på jorden. Vores håb er, at den nye katalysator, som er fremstillet af meget billigere materialer end platin, kan blive så effektiv, at den kan bruges til billigt og effektiv fremstilling af hydrogen direkte fra sollys,« forklarer Billie Abrams, som er postdoc ved DTU Fysik og en del af CASE-initiativet.

Den ideelle katalysator

»Vi vil gerne lave billigere og langt mere effektive katalysatorer, der mindsker energitabene, og det er præcis det, der er udfordringen: At finde materialer med lige netop de rette katalytiske egenskaber, og som er billige, effektive og nemme at fremstille, og som forhindrer store energitab,« siger Jens Kehlet Nørskov.

Lavet i samarbejde med Danmarks Tekniske Universitet

Nyhed: Lyt til artikler

Du kan nu lytte til udvalgte artikler herunder. Du kan også lytte til de oplæste artikler i din podcast-app, hvor du finder dem under navnet 'Videnskab.dk - Lyt til artikler'.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om de nedenstående prisvindende billeder af stjernetåger og stjernefabrikker her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk