Energimyndigheten - Redox-mediated flow cells based on cheap and abundant materials

Projekttitel: Redox-mediated flow cells based on cheap and abundant materials

Huvudsökande: Biträdande universitetslektor Reza Younesi

The proposed project aims to demonstrate a novel cell type called redox-mediated flow battery (RMFB) that combines the merits of Li-ion and redox flow batteries while using only abundant elements such as iron and sodium. The RMFB uses solid electrode materials like traditional cells, but instead of laminating these materials in an electrode stack the RMFB keeps the materials stored in separate tanks and redox-mediators accomplish the charge transfer.1By using solid electrode materials, the high energy density of traditional cells can be achieved, combined with the high safety, and low cost of redox-flow cells. We have developed a low-cost synthesis of iron-based cathodes for sodium-ion batteries that would be ideal for this application. This type of cell would be much better suited for stationary storage than traditional batteries. The proposed cell utilizes already verified technologies, which means that rapid progress is expected and the results will be close to commercialization.

Carl Tryggers stiftelse: Conversion of CO2 into renewable hydrocarbons via photosynthetic microorganisms

Projekttitel: Conversion of CO2 into renewable hydrocarbons via photosynthetic microorganisms

Huvudsökande: Universitetslektor Pia Lindberg

The aim of this project is to enable solar-powered conversion of CO2 and water into hydrocarbon compounds, using photosynthetic microorganisms, cyanobacteria, as biological catalysts. Such a system will contribute towards development of a sustainable society, by recapturing CO2 and converting it into new chemicals and fuels, diminishing our dependence on fossil resources and providing storage for solar energy.

The technology needed to realize this goal is still under development. My research group has in prior work generated several genetically modified strains of the unicellular cyanobacterium Synechocystis capable of producing hydrocarbon molecules with properties interesting for use as a raw material in chemical synthesis applications as well as for fuel production. In this project, we will employ synthetic biology to generate new, more productive strains of Synechocystis. We will examine their metabolism, and use the results to choose the best strategies for enhancing production further towards the levels necessary for scale-up.

Energimyndigheten - CyanoFuels, Sustainable production of solar fuels

Projekttitel: CyanoFuels, Sustainable production of solar fuels

Huvudsökande: Professor Peter Lindblad

There is an urgent need to develop renewable and climate/carbon dioxide neutral fuels. CyanoFuels targets alcohols, ethanol and butanol, which can be used as drop-in fuels in gasoline and diesel engines. Ultimately all primary energy is from the sun. A direct conversion of solar energy into the fuel of choice is theoretically the most energy efficient system with the highest solar energy to “solar fuel” conversion efficiency. Photosynthetic microorganisms (cyanobacteria) is one of the few options for this direct solar fuel production. In CyanoFuels, every single cell of the engineered cyanobacteria will function as biocatalysts for renewable, carbon dioxide neutral ethanol and butanol production. The novelty and uniqueness in CyanoFuels is the combination of cyanobacteria producing solar fuels like ethanol and butanol in the most efficient direct processes with an introduced capacity of increased CO2 fixation and thereby even higher solar energy and carbon utilization efficiencies

Vetenskapsrådet: Superlitiering - en ny mekanism för att nå extrema kapaciteter hos organiska elektrodmaterial för energilagring

Projekttitel: Superlitiering - en ny mekanism för att nå extrema kapaciteter hos organiska elektrodmaterial för energilagring

Huvudsökande: Professor Daniel Brandell

Behovet av kemisk energilagring har ökat dramatiskt under det senaste årtiondet.
I synnerhet litium-jonbatterier har varit framgångsrika för bärbar och rörlig teknik som datorer, kameror och mobiltelefoner beroende på de flexibla designmöjligheterna, den höga spänningen, det höga energiinnehållet och deras långa livslängd. På senare tid har dock användningen av Li-jonbatterier i elfordon ökat än mer, vilket pressat upp produktionsvolymerna. Det finns samtidigt behov av allt bättre prestanda: mindre och lättare batterier som kan lagra mer energi och leva längre efterfrågas i större utsträckning.

Mot bakgrund av detta har organiska elektrodmaterial föreslagit som lösning för att reducera den miljömässiga påverkan av litiumbatterier och för att förenkla återvinningen av materialen. En mycket stor förbättring avseende det ekologiska fotavtrycket från återuppladdningsbara batterier kan förväntas uppnås om dels materialen skapas ur biomassa, och om dels ”gröna” kemiska processer med minimal energikonsumtion används. Organiska elektrodmaterial från biomassa skulle kunna leda till att EU:s direktiv 2006/66/EC – som rekommenderar att 50 % eller mer av medelvikten av ett batteri som används inom unionen skall återvinnas – kan uppfyllas.

Swedish Electromobility Centre - Electrochemical methods for detection and analysis of ageing in Li-ion batteries

Projekttitel: Electrochemical methods for detection and analysis of ageing in Li-ion batteries

Huvudsökande: Forskare Matthew Lacey

Detta projekt syftar till att utveckla en analytisk metod för att studera åldrande i fordonsbatterier och elektrokemisk detektion av plätering av litiummetall på den negativa elektroden i fall av extremt åldrande. Helceller i laboratorieskala kommer att konstrueras i både två- och treelektrodformat med negativa elektroder som är förlitierade till en kontrollerad laddningsnivå. Dessa kommer att användas som ”konstgjort åldrade” testceller för att simulera effekterna av kraftig ineffektivitet vid den positiva elektroden. De elektrokemiska metoder som kommer att användas är differentiell spänningsanalys (DVA) av cykling vid konstant ström för att analysera ändringen i elektrodpotential under åldrande, och intermittent strömavbrott (ICI) för att mäta ändringar i resistans.

I princip kan litiumplätering vid höga laddningsnivåer i sådana åldrade celler vara detekterbart med dessa metoder. Resultaten kommer att tjäna som referenspunkt för analys av testceller konstruerade med elektroder tagna från cyklade fordonsbatterier både för att studera åldrandet i fordonsbatterisystemet och för att validera användbarheten för metoderna i denna ansökan.

Detta projekt kommer att ha en bred signifikans för att förbättra förståelsen för åldrande i fordonsbatterier och kommer att vara ett framsteg mot en metod för tidig detektering av eller varning för potentiellt katastrofal litiumplätering.

Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse: Functional Quasicrystals? Harnessing the complexity of aperiodic intermetallic compounds

Projekttitel: Functional Quasicrystals? Harnessing the complexity of aperiodic intermetallic compounds

Huvudsökande: Professor Ulrich Häusserman, Stockholms Universitet
Medsökande: Forskare Cesar Pay Gómez

Högt tryck ska lyfta fram unika egenskaper hos kvasikristaller
Projektet fokuserar på ny grundforskning inom området kvasikristaller och komplexa legeringar. Forskarnas mål är att projektet ska leda till upptäckten av nya material med oanade magnetiska och elektroniska egenskaper samt förståelse för, och kontroll över, deras bildande. 
Nyupptäckta material skulle vidga horisonten för helt nya applikationer inom till exempel data- och energilagring. Vidare kommer projektet att resultera i utveckling av ny infrastruktur som möjliggör mätningar vid extremt låga temperaturer och högt tryck.