Väitös: Energiamateriaalien mikrotason ominaisuuksien ymmärtäminen avaa tien vihreämpiin energiaratkaisuihin

Mahdi Moghaddam. Mahdi Moghaddam. Kuva: Turun yliopisto

MSc Mahdi Moghaddamin väitöskirja esittelee uusia tutkimusmenetelmiä, joilla voidaan paremmin ymmärtää energiamateriaalien mikrotason käyttäytymistä esimerkiksi polttokennoissa ja virtausakuissa. Moghaddam on ensimmäinen materiaalitekniikasta tohtoriksi väittelevä Turun yliopistossa.

Materiaalien rajapinnoilla on kriittinen vaikutus monien vihreän siirtymän teknologioiden kuten polttokennojen ja akkujen suorituskykyyn. Esimerkiksi yleistä virta-jännitevastetta parametrina käyttämällä ei kuitenkaan saada yksityiskohtaista tietoa kriittisissä rajapinnoissa tapahtuvien ilmiöiden vaikutuksesta laitteiden toimintaan.

Polttokennojen yksi kriittinen komponentti on polymeerielektrolyyttimembraani, joka erottaa kennon elektrodit toisistaan sekä kuljettaa sähkövirran ioneina elektrodilta toiselle. Tämä membraani on päällystetty katalyyttikerroksilla, jotta sähkökemialliset reaktiot tapahtuvat tehokkaasti. Reaktiossa hapesta ja vedystä syntyy vettä, eli vedyn sisältämä kemiallinen energia muutetaan sähköenergiaksi.

Väitöstutkimuksessa kehitetyssä menetelmässä katalyyttikerrosta tutkittiin hiusta ohuemmalla mikroelektrodilla, jolloin nähtiin miten kerroksen materiaalit vuorovaikuttavat hapen kanssa. Löydökset paljastivat, että nesteeseen upotettu katalyyttikerros sisälsikin yllättäen paljon kerrokseen kerääntynyttä happea. Kerrokseen kerääntynyt hapen määrä johtui polyelektrolyytin ja grafiittisen hiilen vuorovaikutuksesta. Tämä löydös herättää kysymyksiä siitä, miten katalyyttikerrokset tulisi suunnitella, jotta ilmiön avulla saataisiin parannettua polttokennojen suorituskykyä.

Moghaddam tutki myös energian varastointia kiinteisiin aineisiin virtausakuissa. Työssä kehitettiin termodynamiikkaan perustuva viitekehys, joka auttaa ymmärtämään kuinka tällainen virtausakku tulisi suunnitella.

– Kuvittele, että akkuun lisätään kiinteitä aineita parantamaan energianvarastointikapasiteettia. Osoitimme, että näiden boosterien toimiminen hyvin vaatii riittävän pinta-alan, joka voidaan toteuttaa huokoisessa rakenteessa. Toimintaa voidaan verrata vaikka keittiöön, jossa on paljon työskentelytasoja – enemmän tilaa tarkoittaa parempaa tehokkuutta, Moghaddam kertoo tiedotteessa.

Moghaddam tiimeineen osoitti myös, että kiinteän materiaalin mikroskooppisella huokoisella rakenteella on merkittävä vaikutus siihen, kuinka nopeasti akkumateriaalia voidaan purkaa ja ladata. Työssä tutkittiin kupariheksasyanoferraattia energian varastointimateriaalina hyödyntäen sähkökemiallista pyyhkäisymikroskopiaa sekä optista mikroskopiaa. Tässä uudessa lähestymistavassa elektrodia käytettiin optisena peilinä, jolloin partikkelin varaus- ja purkureaktioita voitiin kuvantaa alle mikrometrin resoluutiolla.

– Löydökseemme korostavat huokoisten nanorakenteiden merkitystä ja antavat arvokasta ymmärrystä tehokkaampien energianvarastointimateriaalien suunnitteluun, sanoo Moghaddam.

Moghaddamin mukaan tutkimus ei ainoastaan edistä ymmärrystämme energiamateriaalien monimutkaisista prosesseista, vaan myös tasoittaa tietä energiamateriaalien tehokkaammalle ja kestävämmälle suunnittelulle, mikä johtaa puhtaampaan energianvarastointiin.

– Materiaalitekniikan tutkimus Turun yliopistossa alkoi syksyllä 2020, ja olen todella tyytyväinen, että ensimmäiset väitöskirjatutkijamme alkavat jo valmistua. Moghaddamin tutkimus tehtiin osana Suomen Akatemian rahoittamaa RedoxSolidFlow -projektia, ja tällä työllä oli tärkeä merkitys ryhmämme tutkimusmetodien kehityksessä. Tämä työ myös avaa uusia tutkimussuuntia kehittämään teknologioita tuuli- ja aurinkovoiman varastoimiseksi, toteaa materiaalitekniikan professori Pekka Peljo.

Moghaddam esittää väitöskirjansa Scanning Electrochemical Microscopy Characterization of Energy Materials julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 15. joulukuuta kello 14 (Turun yliopisto, Publicum, Pub2, Turku).

Vastaväittäjänä on tohtori Dmitry Momotenko (Carl von Ossietzky Oldenburgin yliopisto, Saksa) ja kustoksena professori Pekka Peljo (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on materiaalitekniikka.

Yleisön on mahdollista seurata väitöstä myös etäyhteydellä.

Väitöskirja on julkaistu sähköisenä UTUPubissa.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)

Jalkapalloa ei saa uhrata rahalle

Kanadassa , Meksikossa ja USA:ssa käydyt jalkapallon maailmanmestaruuskisat päättyivät, mutta mitä jäi mieleen? Paras maa taisi voittaa ja Espanjan kadut täyttyivät maan toisen maailmanmestaruuden johdosta. Otteluita oli ennätyksen paljon, sillä kisojen joukkuemäärä oli nostettu 32:sta 48:aan, samoin kisat kestivät jo viisi viikkoa.

Voimakas immuunivaste voi kertoa ärhäkästä rintasyövästä

Rintasyöpäkasvaimen biologisen käyttäytymisen mittaaminen auttaa tunnistamaan jo varhaisessa vaiheessa ne potilaat, joiden sairaus on erityisen aggressiivinen. Oulun yliopiston tutkimus tarjoaa pohjan uudenlaiselle biomarkkeripaneelille, jonka avulla tehokkaimmat hoidot voidaan kohdentaa oikealle potilaalle oikeaan aikaan.

Loma-asuntokauppoja tehtiin alkuvuoden aikana lähes 230 miljoonalla eurolla

Suomessa on noin puoli miljoonaa mökkiä. Tyypillinen suomalainen mökin omistaja on yli 70-vuotias.

– Asuntomarkkinoilla on edelleen koleaa, mutta mökkikaupassa lämpimät kelit jatkuvat, kertoo Kiinteistönvälitysalan Keskusliiton toimitusjohtaja Tuomas Viljamaa tiedotteessa.

OP Varsinais-Suomen lahjoitushaku auki elokuun loppuun saakka

OP Varsinais-Suomen ”Yhdessä meillä on leveämmät hartiat” -lahjoitushaku on auki 31. elokuuta saakka. Lahjoitushaun kautta tuetaan 100 000 eurolla pankin toimialueella tehtävää työtä paikallisten yhteisöjen hyvinvoinnin ja elinvoiman edistämiseksi.

Inter vahvistaa rivejään, nyt haaviin tarttui slovakialaiskärki

Lukáš Prokop.

FC Inter on sopinut MŠK Žilinan kanssa slovakialaishyökkääjä Lukáš Prokopin lainasta loppukaudeksi. Sopimus sisältää option pysyvästä siirrosta.

Mausteiset makkarat kasvattavat suosiotaan

Mausteiset makkarat ja kana ovat yhä useamman grillaajan suosiossa.

Suomalaisten rakkaus grillaamiseen ei hyydy edes vaihtelevassa kesäsäässä. Grillikesä käy kuumimmillaan, ja suomalaisten kesäkeittiössä yhdistyvät niin perinteiset kuin uudet maut. Erityisesti mausteiset makkarat ovat nousseet kesän hittituotteeksi grilleissä.

Ville Kauppiselle kunniamaininta Fysiikkaolympialaisissa

Suomalaiset lukiolaiset saavuttivat kesällä hyviä tuloksia kansainvälisissä tiedeolympialaisissa fysiikassa, kemiassa ja matematiikassa. Kaikissa aineissa yllettiin pronssimitaleille.

HKFoodsin liikevaihdon ja liiketuloksen kasvu jatkui

HKFoodsin myynti kasvoi kaikissa myyntikanavissa.

HKFoodsin jatkuvien toimintojen liikevaihto kasvoi huhti–kesäkuussa 5,3 prosenttia 258,7 (245,7) miljoonaan euroon. Myynti kasvoi kaikissa myyntikanavissa.

Maahanmuuttajavanhemmat mukaan oppitunneille Lausteen koulussa

Vanhemmat mukaan kouluun -projektiin osallistuu elokuusta alkaen pieni ryhmä vanhempia. Varsinaisille oppitunneille vanhemmat pääsevät syyskuusta alkaen.

Aurinko pimenee osittain koko maassa 12. elokuuta

Auringon kiekon halkaisijasta peittyy Suomessa Kuun taaksen enimmillään 83–85 prosenttia.

Aurinko pimenee osittain koko maassa 12. elokuuta. Tämänkertainen auringonpimennys näkyy lähes yhtä syvänä koko maassa. Kilpisjärvellä Auringon kiekon halkaisijasta peittyy parhaimmillaan 85 prosenttia ja Helsingissä 83 prosenttia. Aurinko ehtii laskea maan etelä- ja itäosissa ennen pimennyksen päättymistä.

Skanssissa palautetaan arvokasta paahdeympäristöä

Skanssinmäen harju on yksi Turun seudun harvoista hiekkaharjuista ja kaupungin mittakaavassa poikkeuksellisen arvokas paahdeympäristö. Alueella tehdään luonnonhoitotöitä, joiden tavoitteena on palauttaa harjun avoimuutta, valoisuutta ja paahteisuutta sekä turvata harvinaisten paahdelajien elinolosuhteet.

Kaarina-salissa jälleen Vauvakino

Vauvakinossa ovat kaikki liikkeet, jokellukset ja osallistumiset sallittuja.

Vauvaystävällinen elokuvanäytös Vauvakino järjestetään keskiviikkona 12. elokuuta. Vauvakinossa Kaarina-saliin voi tulla lastenvaunujen kanssa ja salissa voi liikkua vapaasti elokuvanäytöksen aikana.

Turun Osuuskaupan liikevaihto kasvoi alkuvuonna 4,6 prosenttia

Turun Osuuskaupan tammi–kesäkuun liikevaihto oli 418,0 miljoonaa euroa, jossa oli kasvua 4,6 prosenttia edelliseen vuoteen verrattuna.

Lämpenevä ilmasto vaikuttaa perhosten liikkumiseen – Suomessa muutoksia poikkeuksellisen paljon

Harlequin (Taxila haquinus).

Yli 60 prosenttia tunnetuista perhoslajeista on muuttanut Suomessa levinneisyysaluettaan, osoittaa tuore tutkimus, jossa perhosten liikkumista tarkasteltiin maailmanlaajuisesti.

Velkajarruvetäjä Valkonen: Suomen taloudessa tapahtuu nyt vuosikausia odotettu muutos

Kokoomuksen eduskuntaryhmän varapuheenjohtaja ja puolueiden yhteisen velkajarrutyöryhmän puheenjohtaja Ville Valkonen näkee vuosikausia odotetun ja Orpon hallituksen käynnistämän rakennemuutoksen olevan nyt vauhdissa Suomen taloudessa. Yksityinen sektori ja kansantalous kasvavat samalla, kun suuria julkisia menoja saadaan pienennettyä.

Laitahyökkääjä Lauri Laine lainalle Interiin osto-optiolla

Lauri Laine.

FC Inter ja tšekkiläinen FC Baník Ostrava ovat sopineet laitahyökkääjä Lauri Laineen loppukauden mittaisesta lainasiirrosta. Sopimuksessa on Interin optio tehdä siirrosta pysyvä.

Omapaussi antaa omaishoitajille omaa aikaa arjen keskellä

Turussa käynnistyy elokuussa uusi Omapaussi-toiminta, joka tarjoaa omaishoitajille mahdollisuuden ottaa aikaa itselleen arjen keskellä. Maksuttomaan toimintaan voi edelleen ilmoittautua.

Varhaiset käärmeet elivät maan pinnalla, maan alla ja meressä

Taiteilijan näkemys varhaisesta käärmeestä Tametara mirimistä kaivautumassa maahan. Taustalla on sauropodeja ja Navaornis-lintuja, joiden fossiileja on löydetty samoista myöhäisliitukauden kerrostumista Kaakkois-Brasiliassa.

Käärmeiden alkuperä on luultua monimuotoisempi. Brasiliasta löytynyttä käärmefossiilia tutkittaessa paljastui, että varhaiset käärmeet elivät monissa ympäristöissä: ne kaivautuivat maahan ja liikkuivat vedessä.

Näköislehti

Urheilu

Inter vahvistaa rivejään, nyt haaviin tarttui slovakialaiskärki

Lukáš Prokop.

FC Inter on sopinut MŠK Žilinan kanssa slovakialaishyökkääjä Lukáš Prokopin lainasta loppukaudeksi. Sopimus sisältää option pysyvästä siirrosta.

Laitahyökkääjä Lauri Laine lainalle Interiin osto-optiolla

Lauri Laine.

FC Inter ja tšekkiläinen FC Baník Ostrava ovat sopineet laitahyökkääjä Lauri Laineen loppukauden mittaisesta lainasiirrosta. Sopimuksessa on Interin optio tehdä siirrosta pysyvä.

Virjonen ja Kumlander Eugenessa

Enni Virjonen.

Alle 20-vuotiaiden yleisurheilun MM-kisat kisataan Eugenessa Yhdysvalloissa 5.–9. elokuuta. Turkulaisista MM-kisoissa nähdään Turun Urheiluliiton seitsenottelija Enni Virjonen ja Raision kuulaa edustava keihäänheittäjä Minea Kumlander .

Henri Salomaa jättää Interin ja siirtyy VPS:aan

Henri Salomaa.

FC Inter ja Vaasan Palloseura ovat sopineet Henri Salomaan siirrosta. 23-vuotias laituri siirtyy VPS:n riveihin pysyvällä siirrolla. Inter saa pelaajasta siirtokorvauksen.

TPS:n kiekkomiehistön omatoimijakso päättyi – joukkue kokoontui ensimmäisen kerran maanantaina

Olli Wahlroos siirtyy Pohjois-Amerikkaan CHL:n alaiseen juniorisarjaan.

Jääkiekkoilijoiden omatoiminen kesäjakso on päättynyt. TPS:n uuden liigajoukkueen kausi käynnistyi kunnolla maanantaina, kun joukkue kokoontui ensimmäistä kertaa yhdessä valmennuksen ja uusien pelaajien kanssa.

Otteluruuhka on Vaduzin kohtaavalle Interille positiivinen ongelma

Interin riemukkaasti sujuneet Euro-ottelut jatkuvat tällä viikolla.

Interin kaadettua Başakşehirin Konferenssiliigan toisella karsintakierroksella matka kolmannella karsintakierroksella jatkuu jo tällä viikolla. Liechtensteinilainen FC Vaduz saapuu Kupittaalle tämän viikon torstaina 6. elokuuta ensimmäiseen osaotteluun. Toinen osaottelu pelataan 13. elokuuta.