Norskutviklet ekstreminstrument, protester hos Google, bedre lithium-batterier

Norskutviklet ekstreminstrument

Du har kanskje lagt merke til det i spesifikasjonene til mobilen eller pc-en din: Det finnes grenser for hvilke temperaturområder leverandøren lover at utstyret skal fungere i. Typisk er at utstyret kan brukes i området null til 35 – 40 grader, mens det skal tåle å oppbevares i et litt større temperaturområde.

Da snakker vi kanskje om minus 20 til 50 grader pluss, men hva om du har behov for å bruke elektronikk langt utenfor dette relativt smale miljøet? I geotermiske brønner som utnytter jordvarme for å produsere elektrisitet kan temperaturen komme opp i 5-600 grader, og trykket er som i en velfylt dykkerflaske – godt over 200 bar, avhengig av dybden og vanntrykket der nede.

Et internasjonalt forskningsteam har nylig avsluttet et treårig prosjekt som heter «DESCRAMBLE» – Drilling in dEep, Super-CRitical, AMbients of continentaL Europe, på jakt etter det som omtales som «superkritisk vann», melder Sintefs nyhetsside. Dette er vann med temperaturer på høyere enn 374 grader Celsius og mer enn 220 bars trykk. I denne fasen er vannet verken flytende eller i gassform, og er etsende på toppen av det hele. Grunnen til at de ønsker å få tak i dette vannet er at det er ti ganger så effektivt som dagens jordvarmebrønner.

I en slik brønn er det selvsagt avgjørende viktig å kunne måle temperatur og trykk, men hvordan skal man få til det, når det engang ikke finnes elektriske kabler som tåler mer enn 350 grader? Dette har Sintef-forskerne jobbet med i prosjektet.

Det de har utviklet, er et såkalt «wireline logging tool» som måler temperatur og trykk. Sensorpakken er batteridrevet siden ikke finnes kabler som tåler miljøet der nede, og elektronikken og sensorene som inngår i pakken har ekstrem ytelse. Noen av komponentene er vanlig hyllevare, mens andre er prototyper fra fabrikantene. Utfordringen har vært å finne kombinasjoner av utstyr som klarer å fungere sammen under de ekstreme forholdene i brønnen.

Elektronikk har en generell begrensning på rundt 250 grader Celsius, og da er utvalget av komponenter sterkt begrenset. Prosjektet brukte en mikrokontroller som tåler opptil 300 grader, som bare er tilgjengelig som tidlig prototype fra fabrikanten, opplyser Magnus Hjelstuen, forskningsleder ved Sintef Harsh Environment Instrumentation til nyhetssiden. De mest robuste batteriene på markedet klarer bare mellom 70 og 200 grader, og vil eksplodere ved 215 grader, så dette er rammene forskerne har hatt å jobbe i.

Løsningen ble å lage det Hjelstuen omtaler som en «omvendt termos» som holder den innvendige temperaturen på maks 210 grader. En varmeovn på Raufoss har blitt brukt til å teste utstyret opp til 450 grader. Selve instrumentet er 2,6 meter langt, 50 kilo tungt, men bare 76 millimeter i diameter.

Google-ansatte protesterer mot militær bruk

For en måneds tid siden ble det kjent at Google jobber sammen med det amerikanske forsvarsdepartementet på programvare for militære droner under prosjektet «Project Maven». Prosjektet utnytter Googles teknologier for bildegjenkjenning på det utallet av timer med opptak militæret har gjort med sine droner. Målet er å identifisere interessante personer og objekter.

Det har gått rykter om at de ansatte i Google ikke er spesielt begeistret for at arbeidet deres skal brukes til militære formål. Nylig publiserte New York Times et brev til Googles administrerende direktør Sundar Pichai som 3.100 av Googles ansatte har undertegnet. Det åpner med setningen «We beleive that Google should not be in the business of war».

I et svarbrev fra en talsmann fra ledelsen i selskapet ble det påpekt at prosjektet er «spesifikt rettet mot ikke-offensive anvendelser», mens de ansatte påpeker at teknologien som brukes i prosjektet enkelt kan bli brukt for å assistere i skarpe operasjoner. Dette er mange Google-ansatte tydelig ukomfortable med.

Det er godt å se at dagens ingeniører og vitenskapsfolk har et bevisst forhold til det de driver med. Mange av vitenskapsfolkene som deltok i Manhattan-prosjektet for å drive fram verdens første atombombe ble siden høylytte pasifister. En drone er ikke en atombombe, men en autonom drone som kan avfyre våpen på eget initiativ, er heller ingen ting verden strengt tatt trenger.

Les hele oppropet fra de ansatte her.

Langt bedre lithium-batterier

Det er masser av teknologier som har tatt store sprang framover de siste årene, innen så å si alle teknologidisipliner. Med det i bakhodet, så er det egentlig litt skuffende at en av basisteknikkene som mange av de andre teknologiene er avhengig av har utviklet seg langsomt. Batterier er grunnleggende i det meste av teknikk vi omgir oss med idag, og Lithium-ion batterier har rådd grunnen som beste alternativ siden tidlig 90-tall, da Sony lanserte verdens første kommersielt tilgjengelige Li-ion-batteri.

I dag trenger vi bedre batterier, både som drivkraft i all elektronikken vi bruker hele tiden og overalt, i tillegg til de nye anvendelsene som har kommet til, ikke minst i el-bilene.

Ett alternativ er lithium-luft-batterier, som antas å kunne holde opptil fem ganger så mye energi per lading, sammenlignet med dagens Li-ion-batterier. Problemet fram til nå har vært at lithium-luft-batterier ikke har klart å fungere i vanlig atmosfæreluft uten å ødelegge seg selv med oksydering under lade/forbruk-syklusene.

Nå har forskere ved University of Illinois at Chicago og Argonne National Laboratory designet et lithium-luft-batteri som bruker vanlig luft, og som fremdeles fungerte etter 750 lade/utlade-sykluser. Det er ny rekord, og flere hundre sykluser bedre enn tidligere batteridesign basert på lithium og luft, melder nettsiden Extreme Tech.

Løsningen var et helt nytt design av både anoden, katoden og elektrolytten – de tre grunnleggende delene av ethvert batteri – i den nye løsningen. Designet hindrer at anoden oksyderer og at det bygger seg opp kjemiske biprodukter ved katoden som også ødelegger batteriet, alt mens batteriet jobber i vanlig luft.

– Den komplette overhalingen av hele batteri-arkitekturen vi gjorde ved å redesigne alle delene av det, gjorde oss i stand til å få de reaksjonene vi ønsket, samtidig som vi unngår eller blokkerer for reaksjonene som til slutt ødelegger batteriet, sier forskeren Amin Salehi-Khojin til universitetet i Chicagos nyhetsside.

Vi for vår del hopper i taket av glede over batterier med to og en halv gang så stor kapasitet som nå, langt mindre de fem gangene forskerne håper på.