| dc.description.abstract | Produksjon av fornybar energi ved bruk av silisiumbaserte solceller er en viktig del av vår innsats for å redusere utslippet av klimagasser og få bukt med en av vår tids største utfordringer; global oppvarming. For å gjøre overgangen fra avhengighet av fossile brennstoffer til et mer bærekraftig, fornybart energigrunnlag, er forbedring av dagens solceller essensielt.
Diatomfrustuler er et materiale med spesielle optiske egenskaper. Frustuler er et silisiumoksid skall som alger lager, og er formet med en slik struktur at de fungerer som optiske krystaller som fokuserer lys og hjelper algene å gjøre fotosyntese. Dersom vi er i stand til å gjenskape den samme strukturen som frustulene har i andre materialer, vil det kunne gi oss muligheten til å bruke naturens egne triks til å gjøre våre solceller mer effektive.
Denne oppgaven omhandler konvertering av frustuler fra arten Cosinodiscus Centralis fra silisiumoksid til silisiumkarbid gjennom en metalloterm reduksjon med magnesiumgass i inert atmosfære med tillegg av forskjellige former for karbon. For å se på effekten av struktur på prosessen ble det også gjort forsøk der frustuler ble byttet ut med skiver av silikaglass. De reagerte frustulene og glasset ble så undersøkt med røntgendiffraksjon for å finne ut hvilke stoffer som var blitt dannet. De reagerte frustulene ble og undersøkt med scanning electron microscope (SEM) for å vurdere i hvor stor grad strukturen overlevde prosessen.
For å vurdere fremtidig brukbarhet av tunneling electron microsope (TEM) for karakterisering av frustuler ble det og gjennomført en utforskende undersøkelse der frustuler fra et tidligere prosjekt ble benyttet.
Prosessen glasskivene og frustulene gjennomgikk innebar oppvarming til 800⁰C i en lufttett reaktor. Reaktoren ble stående på den temperaturen i en time før den ble avkjølt i romtemperatur. Hver reaktor inneholdt enten glass eller frustuler skylt i destillert vann og etanol, i tillegg til magnesium pulver. Hver prøve ble også tilsatt enten ingen ekstra karbon, karbon i form a grafittpulver, eller karbon i form av vegetabilsk olje (raps). Etter varmebehandling ble prøvene skylt i en 10/40/50 vol% blanding av saltsyre (HCl), etanol, og vann, og deretter med destillert vann.
Det ble funnet at prøvene som inneholdt frustuler og hadde blitt tilsatt olje viste klare tegn til å ha dannet silisiumkarbid under prosessen. Det ble også funnet at det ble dannet en film på overflaten av frustulene som beskyttet den underliggende strukturen og førte til at den ble bevart gjennom prosessen. Ingen av prøvene med skiver av glass viste tegn til å ha dannet silisiumkarbid under prosessen. Prøvene uten tilsatt karbon eller tilsatt karbon i form av grafittpulver viste heller ingen tegn til å ha dannet silisiumkarbid under prosessen.
Under TEM undersøkelsen ble flere verktøy testet. Dette inkluderte diffraksjon, high resolution scanning tunneling electron microscopy (HRSTEM), mørkefeltsmikroskopi, og gjennomtrengende energi-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Det ble funnet at flere av disse, spesielt EDS og mørkefeltsmikroskopi, virket lovende nok til at en mer grundig undersøkelse med TEM kan anbefales for fremtidige studier innenfor konvertering av frustuler. | |
