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)

Mielipide: Mitä on virkavastuu?

Kirjoittaja kysyy, mitä virkavastuu tarkoittaa käytännössä.

Luin Turun Sanomista (7.3.) Turun kaupungin pormestariston vastineen raitiotien vastustajien rahankeräyskampanjalle.

Rollaattorimarssi ikäystävällisyyden ja arvokkaan vanhuuden puolesta

Valtakunnallinen rollaattorimarssi perjantaina 8. toukokuuta toteutetaan myös Turussa. Turun Seudun Nivelyhdistys on mukana monien muiden varsinaissuomalaisten yhdistysten ja järjestöjen kanssa.

Terassilauta käy kaupaksi

Suomalaiset haluaisivat laajentaa terassejaan, koska terassille halutaan mahduttaa paljon erilaisia toimintoja.

Kyselyn perusteella lähes miljoona suomalaista on jo laajentanut tai haluaisi laajentaa terassiaan. Lisätilaa tarvitaan, sillä kesällä olohuone ja keittiö siirtyvät ulos.

Tunne UV-indeksi – vältä ihon palaminen

Keskipäivän aurinko voi jo tähän aikaan vuodesta polttaa herkän ihon. Tuoreen tutkimuksen mukaan nuoret pitävät auringonotosta ja rusketuksesta, vaikka he ovat myös huolissaan UV-säteilyn terveyshaitoista ja ihosyöpäriskistä.

Finnlines-yhtiön tuloskunto ennallaan

Finnlines-konsernin liikevaihto tammi–maaliskuussa oli 176,9 miljoonaa euroa (166,0 vuonna 2025). Tulos ennen korkoja ja veroja (EBIT) oli 10,3 (11,2) miljoonaa euroa. Alhaisempien rahoituskustannusten ansiosta Finnlines-konsernin tulos ennen veroja (EBT) parani hieman edellisvuoteen verrattuna ja oli 8,0 (7,9) miljoonaa euroa.

Poikkeuksellisen varhainen alku ja laaja avustustarve leimasivat jäänmurtokautta

Jääpeitteen laajuuden perusteella talvi oli keskimääräinen, mutta varhainen alku, Suomenlahden runsas jäätilanne ja maaliskuun kovat tuulet tekivät kaudesta paikoin haastavan.

Maa- ja puutarhatilojen määrä vähenee, mutta tuotantopinta-ala säilyy ennallaan

Maatalous- ja puutarhayritysrekisterin ennakkotietojen mukaan Suomessa on 39 825 maatalous- ja puutarhayritystä viime vuonna. Peltoala pysyy lähes ennallaan ja tilojen keskikoko kasvaa tilamäärän vähentyessä. Rakennemuutos näkyy erityisesti lypsykarjatilojen määrän vähenemisenä.

Uusi roolipeli herättää historian henkiin – eläydy keskiajan alkemistien, astrologien ja magian harjoittajien rooliin

Koneen Säätiön rahoittamassa Tieteen ja taikuuden rajamailla -tutkimushankkeessa on kehitetty peli , jossa pääsee asettumaan keskiajan ja uuden ajan alun alkemistien, astrologien ja magian harjoittajien rooliin. Peliasetelmat perustuvat historiallisiin esikuviin.

Turun yliopiston väitöskirjatutkijat kertovat tutkimusaiheistaan ja tutkijan arjesta

Turun yliopiston väitöskirjatutkijat Kaisa Karjalainen (vas.), Reetta Kyynäräinen, Väinö Anttalainen ja Maija Helamaa esiintyvät Turun pääkirjastossa 13. toukokuuta järjestettävässä tilaisuudessa.

Neljä Turun yliopiston väitöskirjatutkijaa kertoo omasta tutkimuksestaan ja urastaan tutkijana kaikille avoimessa tilaisuudessa. Tilaisuuteen voi ilmoittautua mukaan 12. toukokuuta mennessä.

Sähkönkäyttö kasvoi maaliskuussa – lämpimästä säästä huolimatta

Sähkönkäyttö kasvoi maaliskuussa 5,2 prosentilla, vaikka kuukausi oli tavanomaista lämpimämpi. Tarjolla oli runsaasti edullista sähköä, minkä datakeskukset ja sähkökattiloiden omistajat hyödynsivät. Tämä selviää Energiateollisuus ry:n tuoreesta sähkötilastosta.

Alfons Håkansin Zeus of Finland päätti ennätyspitkän jäänmurtokauden

Jäänmurtaja Zeus of Finland hinaamassa Nijlborg-rahtialusta jääpeitteisellä merialueella.

Alfons Håkansin jäänmurtaja Zeus of Finland on päättänyt ennätyspitkän, 168 vuorokauden jäänmurtokauden Perämerellä. Kausi alkoi marraskuussa ja päättyi tämän viikon maanantaina. Jäänmurto jatkuu ensi talvena.

Valvonta paljasti puutteita lasten kuljettamisessa

Poliisin ja Liikenneturvan huhtikuussa toteuttama turvaistuinvalvonta osoitti, että lasten turvallisessa kuljettamisessa autossa on parannettavaa. Poliisi joutui määräämään 14 liikennevirhemaksua ja kuusi sakkoa.

Saariston rengastie täyttää 30 vuotta – matkailureitti avautuu perjantaina

Saariston rengastie täyttää 30 vuotta.

Suomen suosituimpiin matkailureitteihin kuuluva Saariston Rengastie avautuu perjantaina ja se on avoinna aina 13. syyskuuta asti. Rengastie täyttää tänä vuonna 30 vuotta.

Yrittäjät: Kesälomien siirto tukisi talouden kasvua ja auttaisi yhteiskuntaa laajalti

Suomen Yrittäjät kannattaa opetusministeri Anders Adlercreutzin (r.) ehdotusta koulujen kesälomien siirrosta kahdella viikolla.

Viemäri- ja vesijohtotyö katkaisee Kirsikkatien moottoriajoneuvoliikenteeltä

Viemäri- ja vesijohtotyö katkaisee moottoriajoneuvoliikenteen Kirsikkatie 35:n kohdalta 6.–13. toukokuuta. Kiertotie kulkee reittiä Leppätie–Rakuunatie–Lehmustie.

HKFoodsin liikevaihto kasvoi ja liiketulos parani

HKFoodsin jatkuvien toimintojen vertailukelpoinen liiketulos parani tammi–maaliskuussa jälleen vertailukaudesta. Myös jatkuvien toimintojen tilikauden tulos nousi selvästi.

Luolavuoren kouluhanke etenee – uudisrakennuksen rakentaa SRV

Havainnekuva Luolavuoren koulusta.

Luolavuoren koulun suunnittelu jatkuu. SRV ja Turun kaupungin omistama kiinteistöyhtiö Kiinteistö Oy Turun monitoimitilat ovat allekirjoittaneet kehitysvaiheen sopimuksen Luolavuoren koulun uudisrakennuksen toteuttamisesta.

Sähköautojen määrä kasvaa – samalla kasvaa niiden hylkäysosuus katsastuksissa

Suomessa tehtiin yli 2,18 miljoonaa henkilöauton määräaikaiskatsastusta viime vuonna. Katsastuksista hylättiin 30 prosenttia, kun vuotta aiemmin hylkäysosuus oli 29 prosenttia. Sähkökäyttöisten henkilöautojen katsastusmäärä kaksinkertaistui ja hylkäysosuus kasvoi enemmän kuin perinteisillä käyttövoimilla.

Näköislehti

Urheilu

TPS:n naisten salibandymestarijoukkue saattaa vahvistua ensi kaudeksi

TPS on saamassa ensi kaudellekin naisten F-liigaan jalkeille kovan nipun.

TPS:n salibandynaiset palasivat mestariksi välivuoden jälkeen jopa yllättävän selvin numeroin. Tampereen Classic kaatui F-liigan finaalisarjassa suoraan neljässä ottelussa.

Raision enduro sprint -kilpailun selostetut reittivideot julkaistu

Sanna Wasström, Turku Enduro Sprint 2025.

Turun Moottorikerhon lauantaina 9. toukokuuta Raisiossa isännöimän endurokilpailun reittivideot on julkaistu selostusten kera. Raision moottorirata-alueella järjestettävän naisten ja alle 20-vuotiaiden SM-osakilpailun sekä veteraanien Suomen Cup -osakilpailun ja muiden luokkien kansallisen kilpailun, Storm Enduro Sprintin reitti kulkee pitkälti samoja jälkiä kuin vuosi sitten.

Nousiaislainen ratamoottoripyöräilijä Niko Lehtiranta kilpailee legendaarisessa North West 200 -katuratakilpailussa

Niko Lehtiranta.

Nousiaisissa asuva ratamoottoripyöräilijä Niko Lehtiranta ottaa merkittävän askeleen urallaan osallistuessaan arvostettuun North West 200 -katuratakilpailuun Pohjois-Irlannissa.

Turku-Rastit viettää juhlavuottaan klassikkomaastoissa

Tuuli Kastemaa ja Jyrki Viiri lähtövalmiina Hirvensalon Turku-Rasteilla. Kuva on vuodelta 2021.

Matalan kynnyksen liikunnasta ja harrastamisesta puhutaan paljon lasten ja nuorten kohdalla, mutta aikuisten kohdalla se on vähäisempää. Syytä olisi, sillä aika monella aikuisella on kuitenkin koululiikunnasta lähtöisin olevia traumoja, jotka nostavat liikkumisen kynnystä.

Puukkokatsomo: Väistetty luoti

Tiukalle meni, mutta Loimu selvisi säikähdyksellä. Kovin kaukana ei nimittäin ollut, etteikö raisiolaiset olisi hävinneet Mestaruusliigan karsintasarjaa. Siinä määrin hyvin Lempo-Volley Loimua haastoi. Loimu voitti viime viikolla päättyneen ottelusarjan 3-2.

Hamaran herkkupalat häkissä – näiltä kolmelta ottelulta on lupa odottaa paljon

Rasberg Gwanzura on tuttu näky Hamaran illoissa. Kaksi vuotta sitten hän juhli ammattilaisuransa ensimmäistä voittoa tyrmättyään Inge Halosen.

Lauantaina 2. toukokuuta Kupittaan palloiluhallissa järjestetään vapaaottelutapahtuma Hamara 9. Pyysimme promoottori Mika Kurosta nostamaan esille kolme herkkupalaa illan ottelukortilta.