100 gånger snabbare laddbara batterimaterial

Få saker är så retliga som att glömma att ladda mobilen/laptopen/mp3-spelaren/den bärbara spelkonsolen, kvällen innan man behöver den. Den moderna prylmänniskan är ständigt i väntan på ett eller annat batteri. Men väntan på batteriladdning kan så småningom bli historia; ett par forskare vid MIT har lyckats få ner laddningstiden för litiumjärnfosfat – ett vanligt material i laddbara batterier – till en handfull sekunder. Det beskrivs i en artikel i Nature idag.

Laddningshastigheten för ett litiumjonbatteri bestäms av hur snabbt det går att skapa och lagra litiumjoner och elektroner. Den begränsande faktorn är att litiumjonerna rör sig mycket långsamt ut i elektrolyten efter att de skapats vid katoden under laddningen.

Forskarnas modellering av hur litiumjoner rör sig i materialet visade att jonerna egentligen skulle kunna flytta sig mycket snabbare – “löjligt snabbt” – eftersom litiumjärnfosfat har en kristallstruktur som litiumjonerna lätt borde kunna röra sig igenom. Så varför gör de inte redan det, då – kanske går de vilse redan i början?

Baserat på den idén gjorde forskarna en ny och bättre katod, täckt med litiumfosfatglas som är känt för att leda litiumjoner väl. Och med den nya katoden kunde de ladda och ladda ur sitt gamla vanliga batterimaterial på så lite som 9 sekunder – motsvarande en faktor hundra i uppsnabbning*.

Ja tack. (Och förutom för att förenkla livet för oss laddningsglömska, kan snabbare batterimaterial användas för att ta tillvara energin vid snabba förlopp som inbromsningar i hybridbilar)

Länkar
Nature News
Artikel i Nature (pren. krävs)

*Total uppsnabbning beror naturligtvis på hur mycket kräm man har i uttaget – ett stort batteri som det i hybridbilar (typ 15 kWh) kräver 180 kW effekt i uttaget för att kunna laddas på 5 minuter. Små apparater kan laddas snabbt i ett vanligt vägguttag (den siffra jag har hittat är max 2.3 kW ur ett vanligt vägguttag**, som jämförelse).

**Se Christians kommentar nedan; beroende på huvudsäkringar etc är det möjligt att få ut 11-17 kW.

Andra bloggar om , , , ,

Champagneteori

Jag submittade ett papper igår; för andra gången, och båda modellerings- och skrivvändorna har varit långa och frustrerande historier. Traditionellt sett firar man väl möjligen när ens papper blivit accepterat, och är man riktigt blasé firar man bara när ens papper kommer in i tidskrifter av kalibern Nature eller Science. Men det struntar jag i – jag firar med en skvätt champagne redan nu. Ja, teoretisk sådan i alla fall.

I varje trekvartslitersbutelj champagne finns drygt 5 liter instängd koldioxid, en restprodukt av jäsning, till största delen upplöst i vätskan. Det motsvarar ungefär nio gram, eller 100 miljoner normalstora bubblor.

Mellan koldioxiden i vätskan och den gasformiga koldioxiden i den lilla luftpelaren i flaskhalsen råder tryckjämvikt, tills korken försvinner (trycket i flaskan är runt 5 bar vid normal avsmakningstemperatur 8-10 °C, vilket är nog för att sprätta iväg en kork i den rätt rejäla hastigheten 50-60 km/h). I omgivningen är trycket mycket lägre, ungefär 1 bar.

När korken poppar ut försvinner övertrycket och därmed tryckjämvikten. Den upplösta koldioxdien som tidigare var i jämvikt befinner sig nu i ett metastabilt tillstånd och behöver ta sig ur vätskan. Därav bubblorna. Förutom att kvillra lite roligt på tungan bidrar kolsyran med att röra om ordentligt i glaset, och slita med sig pyttedroppar av vätska upp i luften ovanför glaset – ett glas bubbligt vin kan därför förväntas ha en starkare arom än vad motsvarande obubbliga vin skulle ha.

Även om det kan se så ut uppstår inte champagnebubblor ur tomma intet – så koldioxidmättad är inte champagnen. Bubbelbildningen kräver preexisterande små luftfickor, och sådana bildas till exempel vid repor, fibrer och småpartiklar på glasväggen (när man ser en fritt svävande liten bubbelkolumn som börjar mitt ute i glaset betyder det att en partikel eller fiber har frigjort sig från glasväggen och gett sig ut i vätskan). “Små” betyder i det här fallet större än en kvarts mikrometer i diameter – och de flesta luftfickor som fyller det kravet finns i något så oglamoröst som damm och handduksludd (det vill säga, ihåliga cellulosafibrer) som sitter på glasets väggar.

Ju varmare champagnen är, desto snabbare bubblar den.

När bubblorna bildas är de väldigt små. Men medan de stiger genom vätskan drar de med sig fler koldioxidmolekyler, och växer – och accelererar. Den slutliga storleken beror alltså delvis på glasets höjd. Andra viktiga faktorer är gravitationen och trycket i omgivningen och mängden koldixoid i champagnen.

Har man kinkiga gäster som tror mer på tumregeln “små bubblor betyder finare champagne”* än sitt eget smaksinne kan det således vara läge att byta från ett högt, smalt glas till ett lågt, brett coupeglas – det påverkar bubbelstorleken vid ytan ungefär lika mycket (med 50%) som att byta serveringsplats från vardagsrummet till Månen eller toppen av Mount Everest. Fast i motsatt riktning. Eller så kan man helt enkelt låta en del av koldioxiden bubbla bort innan man serverar…

Länkar
Kinetics of CO2 Fluxes Outgassing from Champagne Glasses in Tasting Conditions: The Role of Temperature (Liger-Belair et al, 2009, J. Agric. Food Chem. – pren. krävs)
Recent advances in the science of champagne bubbles (Liger-Belair et al, 2008, Chem. Soc. Rev. – pren. krävs)
The Physics and Chemistry behind the Bubbling Properties of Champagne and Sparkling Wines: A State-of-the-Art Review (Liger-Belair, 2005, J. Agric. Food Chem. – pren. krävs)
Uncorked: The Science of Champagne Liger-Belair (bok, 2004 – ur tryck)

*Äldre, mer vällagrad champagne förlorar en del av sin koldioxid med tiden, och har alltså mindre bubblor när den öppnas jämfört med en yngre men annars identisk champagne. Sannolikt kommer tumregeln från någon som märkt att den godare (finare, mer vällagrade, äldre) champagnen hade mindre bubblor…

Korspostat i lätt modifierad form till Lisas och min projektblogg Matmolekyler.

4 år och 697 poster

Den här dagen för fyra år sedan började jag blogga. Och jag hade helt klart ingen aning om vad det skulle leda till: andra jobb, medieuppmärksamhet, nya vänner och kontakter. En hel del personlig utveckling av det svårmätta slaget – bättre skrivförmåga, intervjuvana, träning i att argumentera, breddning av erfarenheter…

För eget nöje, och för att ha nåt konkret att visa upp för den som undrar om bloggande lönar sig, har jag petat ihop en liten tidslinje som syns till vänster här. I fullstorlek motsvarar varje år 6 centimeter, och tidsräkningen börjar med “dag 0” den 6/3 2005. Liknande händelser/företeelser har samma färg; uppdrag i skärt, enstaka artiklar i orange, artiklar om bloggen i ljusgrönt, debatter och seminarier i blått, radiointervjuer i mörkgrönt och – kronan på verket – anslag i lila.

År 1:
Hände inte så värst mycket. Jag slet med kodning och felsökning för min första modell av luktbulben och höll modet uppe med att skriva blogginlägg (som till skillnad från forskandet blir färdiga någon gång). Och jag blev uppmärksammad i Forskning & Framsteg av dåvarande teknikredaktören Patrik Hadenius (som numer är redaktör för Språktidningen).

År 2:
Offrade jag med glatt hjärta min semester för att istället vikariera sju veckor på DN Vetenskap (ett uppdrag som jag garanterat inte fått utan bloggen). Förutom att jag lärde mig väldigt mycket blev vikariatet också förutsättningen för att gå KI:s doktorandkurs i populärvetenskaplig kommunikation och genom den åka iväg på två veckors praktik på Science:s europeiska nyhetskontor i Cambridge. Samtidigt med min vistelse i Cambridge skrev jag en artikel om supersmakare till DN Vetenskap, och under julhelgen/januari ytterligare en artikel om norrsken. Efter två år hade jag åstadkommit 440 poster. Under hösten blev bloggen omskriven i en vetenskapsblogg-artikel i Allt om Vetenskap.

År 3:
Någonstans i början av bloggår nummer tre debatterade jag lite kort med Språkförsvaret om forskning på engelska, vilket ledde till att jag blev erbjuden att vara med i panelen på ett vetenskapscafé om engelskans dominans i högskolevärlden (enligt konceptet Science Café). Hela den tidiga våren var det glest med blogginläggen; jag skrev och skrev på min licentiatavhandling och försvarade den slutligen i början av juni. Strax efter det upptäckte jag en bunt märkligt puckade och kortfattade kommentatorer, som visade sig ha koppling till Jajja. Istället för att packa i lugn och ro för min konferens i Toronto satt jag systematiskt i två dygn och spårade länkar, rejält förbannad. Den resulterande bloggposten fick inlänkar från nånstans runt 30 bloggar och ledde till ett mindre blogg- och nättidningsdrev (en intressant erfarenhet).

Jag fick också kontakt med Populär Astronomis “Astromalte” (Robert Cummings) som gav mig ett bokrecensionsuppdrag. Strax efter att det gick i tryck var jag officiellt med i Taffels redaktion (vilket följde av att jag bloggat om mat och vetenskap i kombination tillräckligt många gånger för att bli bekant med Lisa). Ungefär samtidigt höll jag ett inbjudet seminarium om populärvetenskap för mina kollegor, doktorander och postdocs på då nystartade Stockholm Brain Institute, och ägnade halva tiden åt att göra tidning i tidsskala 1:8. Under julhelgen satt jag och sambon och spelade Super Mario Galaxy för att så småningom kunna skriva Populär Astronomis första dataspelsrecension någonsin. Mellan nyår och mars gick dessutom flera av mina artiklar upp på Taffel.

År 4:
Precis vid “årsskiftet” – det vill säga i början av mars – gick min tredje DN-artikel i tryck, denna gången handlade det om vin och genetik. Framemot sommaren skrev jag ett irriterat blogginlägg efter att ha läst Anders Mildners kommentarer om hur svårt han tyckte det var att få tag på och tala med forskare. Det blev en liten debatt, som jag trodde var över. Tills den plockades upp först av Medierna i P1 och sedan av VR, som bjöd in mig att debattera samma frågor i realtid med Kristoffer Gunnartz på det årliga mötet för Expertsvar – en debatt som sedan ledde till att Kristoffer Gunnartz gjorde en 20-minutersintervju med mig för Vetandets Värld i P1. Däremellan hann jag dock vara med och ordna ett seminarium på vetenskapskommunikationskonferensen PCST i Malmö, ihop med Gustav Holmberg (Det Perfekta Tomrummet) och Thomas Söderquist (delägare i gruppbloggen Biomedicine on Display) – vilket gick riktigt bra. Dessutom fick jag resestipendium från en av KTH:s stipendiefonder, så jag slapp betala konferensen själv.
Dessutom blev jag intervjuad av ETC för en artikel om vetenskapsbloggar – den klart mest kritiska och nyanserade av de vetenskapsbloggartiklar jag varit med i. Och strax därefter fick jag och Lisa besked om att vi fick anslag från FORMAS för att skriva en bok om matens kemi och fysik, och samtidigt blogga projektet i realtid.
Puh. Det har varit rätt händelserika fyra år, och det här var ändå långt ifrån allt. Strax under sjuhundra inlägg á 1-1.5 timmar styck motsvarar ungefär tusen timmar, eller 25 normala arbetsveckor (eller 17 av mina sextiotimmarsveckor), utslaget över fyra år. Jag kan inte säga annat än att det varit ytterst välanvänd tid.

Efterlyses: högerhänta, friska ickemusikanter till hjärnstudie

Ett par av mina kollegor på KI saknar försökspersoner till en studie om motorik och hjärnan. Har du ett par timmar till övers och kan ta dig till KI? Är du högerhänt men spelar inte något instrument*? Då kan du göra lite vetenskaplig nytta samtidigt som du får betalt för din tid och en bild på din hjärna:

“Vi söker högerhänta fullt friska personer som inte spelar något musikinstrument och vill delta i en vetenskaplig studie om motorik och hjärnan vid Karolinska Institutet.

Vi tittar på hjärnaktivitet under olika typer av motorisk inlärning. Genom att kontrastera hjärnaktivitet mellan dessa villkor vill vi kartlägga de områden i hjärnan som kontrollerar inlärningsprocessen av rörelser.

Tekniken som används för bildtagning är magnetisk resonanstomografi (MRI). Bilderna skapas med hjälp av radiovågor och ett kraftigt magnetfält. Inga kända risker föreligger. Personer med metallimplantat eller pacemaker kan ej undersökas eftersom alla metallföremål påverkas.

Genomförandet tar ca. 1,5 timmar. Som ersättning för deltagandet erhåller du 250kr, och om du vill en bild av din hjärna. “

Skriv ett mail till Anke Karabanov, om du vill ha mer information!

TILLAGT 21.20: Eftersom jag har fått flera frågor om vad som krävs för att “inte spela” följer här ett förtydligande från Anke:

“We usually allow people with 3 years or less of musical education, if that education was some time during childhood/early adolescence. Since almost everyone has played something for a short while. And people should be between 18-45 years of age.”

Andra bloggar om: , , , , ,

*Nedrans saxofon – jag har velat ha en snygg hjärnbild i en mindre evighet, men eftersom jag spelar sax kan jag inte vara med i den här studien.