Nano-baserede energimaterialer og -systemer (NEMAS)

Senest opdateret d. 13/4-2012
Teknologisk Institut
Resultatkontrakt 2013-2015 under temaerne Materialeteknologi og Energi
Mikkel Agerbæk
Direktør, Materialer og Produktion

Aktiviteten skal understøtte danske virksomheders muligheder for kommercialisering af nanoteknologi anvendt i energi- og gasrensningssystemer. Den udfylder gabet mellem banebrydende nanoteknologi og traditionelle teknologier. Rationalet er at opbygge en platform for industriel udnyttelse af nano-baserede energimaterialer, drive den teknologiske udvikling og supportere danske virksomheder med henblik på at udnytte miljøvenlige og bæredygtige energikilder i fremtidens produkter.

Ny viden og serviceydelser
Aktiviteten skal understøtte danske virksomheder muligheder for udnyttelse og kommercialisering af nanoteknologi i energisystemer og gasrensningssystemer. Aktiviteten udfylder gabet mellem universiteternes nanoscience-tilgang og den danske industrisektors systemtilgang og gabet mellem potentielt banebrydende nanoteknologi og traditionelle teknologier dækkende skalaområdet nano-mikro-makro. Aktiviteten tager udgangspunkt i strategiske alliancer og samarbejder med stærke forskningsmiljøer, internationale forskningsnetværk og en second-to-none laboratorie-/procesudstyrsinfrastruktur. Der opbygges ny viden og nye kompetencer inden for:

  • Fagområdet metanol-/hydrogendrevne brændselsceller, katalytisk gasrensning og membran-/barrieresystemer.
  • Nanokemiske synteseprocesser til fremstilling af katalysatorer og protonledende membraner – vitale komponenter i alle typer brændselsceller.
  • Fysisk-kemisk-elektrisk materialekarakterisering, karakterisering af funktionelle egenskaber for delkomponenter og testprocedurer på systemniveau.
  • Design, konstruktion og test af anlæg til fremstilling af delkomponenter og komplette energisystemer.
  • Innovations- og forretningsstrategier som paradigme for evaluering af teknologiens muligheder for at levere innovationskryds mellem ny teknologi og mere traditionel teknologi.

De nye serviceydelser er rettet mod de virksomheder 1) der arbejder med udvikling af brændselsceller, 2) der arbejder inden for energi- og transportsektoren, herunder teknologileverandører til disse sektorer og 3) der med fordel kan substituere den nuværende energikilde i deres produkter med en brændselscelle. Dette omfatter skønnet omkring 100 SMV. Serviceydelserne omfatter blandt andet:

  • SMV teknologirådgivning og forretningsanalyse inden for et område præget af behovet for at udøve et Technology Push.
  • SMV analyse af mulighederne for at skabe innovationskryds med henblik på at skabe nye produkter og/eller addere ny funktionalitet til eksisterende produkter.
  • Nanoteknologisk rådgivning til virksomheder, der allerede arbejder med brændselsceller og gasrensningssystemer.
  • Design, udvikling og fremstilling af delkomponenter til brændselsceller tilpasset kundernes konkrete behov og performancekrav.
  • Produktion af nul-serier (komponenter og systemer).
  • Teknologioverførsel og support i forbindelse med opstart af nye virksomheder og/eller ny produktion herunder vurdering af IPR muligheder og udlicitering.

Centrale aktiviteter
Aktiviteten adresserer en række væsentlige problemstillinger og udfordringer knyttet til den industrielle udnyttelse af vedvarende energiteknologier. Hovedlinjerne i aktiviteten er:

  1. Udvikling af en model for en innovations- og forretningsstrategi for SMV’s udnyttelse af Key Enabling Technologies (KET’s) i energisystemer, hvilket repræsenterer en helt ny tilgang.
  2. Etablering af en teknologibørs, hvor virksomhederne i målgruppen kan byde ind med applikationer og hvor en miljøvenlig og bæredygtig energiløsning kan addere værdi til eksisterende produkter, levere innovationskryds og herigennem bidrage til at skabe en række helt nye produkter. 
  3. Udvikling af nano-kemiske og nano-fysiske synteseprocesser til fremstilling af katalysatorer, membraner og strukturer. Her tages der afsæt i samarbejdet med to grundforskningscentre og samarbejdet i nationale/ internationale FoU-projekter.
  4. Udvikling af metodik for design, hurtig prototype fremstilling og implementering af modulære og robuste energisystemer.
  5. Opbygning af en grundlæggende forståelse af energimaterialer og processer på atomart/molekylært niveau med mulighed for at lancere nye revolutionerende energisystemer med kort time-to-market.

Rationale for indsatsen
Det forskningstekniske rationale er at samle og udbygge en platform for industriel udnyttelse af nano-baserede energimaterialer og -systemer. Aktiviteten skal drive den teknologiske udvikling og supportere danske virksomheder med henblik på at udnytte miljøvenlige og bæredygtige energikilder i fremtidens produkter – et område med stor international bevågenhed ikke mindst i kraft af et stort kommercielt potentiale og stærke samfundsmæssige behov for grøn energiteknologi.
Internationale rapporter peger entydigt på, at intensiv industriel udnyttelse af nanoteknologi er en afgørende forudsætning for udvikling af fremtidens energisystemer.  Den internationale vurdering af fx brændselscelleteknologien er:”fuel cells are an important enabling technology for the nation’s energy portfolio and have the potential to revolutionize the way we power our nation” (Department of Energy, US). Nationalt er der stærk politisk og samfundsmæssig fokus på innovativ udvikling og implementering af nye vedvarende grønne energiteknologier. Det erhvervsmæssige rationale er klart: Dansk Industri forventer en energieksport på 200 mia. kr. pr. år i 2020. Vindteknologi står for broderparten af eksporten. Brændselscelleteknologi kunne blive det næste eksportben i den grønne økonomi med en skønnet markedsandel på 5-10 mia. kr. leveret ikke mindst af SMV.
Tidligere videnskabsminister Charlotte Sahl-Madsens vurdering i 2011 var: ”Vi er nået dertil, hvor brændselsceller skal transformeres fra forsknings- og udviklingsprojekter til markedspotentiale. Til business. Til vækst” (citat fra et indlæg på konferencen ’Brændselsceller – Værdikæden fra forskning til marked’ i København). Partnerskabet for Brint og Brændselsceller har i rapport fra januar 2012 argumenteret for, ”at brint og brændselsceller vil spille en afgørende rolle i et balanceret fremtidigt energisystem baseret på vedvarende energi og for grøn økonomisk vækst i Danmark”. Partnerskabet har i marts 2012 fremlagt en strategi for udvikling af brændselsceller med tilhørende roadmaps. Nanoteknologi og avanceret materialeteknologi vil være helt afgørende for at nå målene sat for 2020 med hensyn til effekt, pris pr. kiloWatt og levetid. Hertil kommer, at den danske forgasningsstrategi (2011) angiver gasrensning blandt de vigtigste FoU-indsatsområder, og opgradering af biogas er et væsentligt element i Energinet.dk’s vision inden for den danske energiinfrastruktur.
Aktiviteten tager afsæt i blandt andet det meget succesfulde Højteknologifondprojekt MicroPower og i aktivitetsplanen Open Nano Innovation under Instituttets Resultatkontrakt 2010-2012.
Mulige samarbejdspartnere
De strategiske samarbejdspartnere omfatter: Kemisk Institut/iNano, Århus Universitet (Grundforsknings-center for energimaterialer), Institut for Biosystem Teknologi, Århus Universitet, DTU Nanotech, (Grundforskningscenter for nanomaterialer), DTU Kemiteknik og DTU Energikonvertering, DTU Fysik (materialefysik inden for bæredygtig katalyse), DTU Danchip (infrastruktursamarbejde omkring rentrumsprocesser), DTU og Københavns Universitet (infrastruktursamarbejde omkring materialekarakterisering ved hjælp af elektronmikroskoper) og partnere i tre internationale forskningsnetværk.
Der pågår en indledende dialog med forskellige spin-out virksomheder blandt andet søsat af innovationsmiljøer og af Nokia Bridge initiativet.

15 kommentarer

Herunder er indlæg og kommentarer fra interessenter på aktiviteter og aktivitetsforslag.

knud tybirk
Tirsdag d. 17/4-12 kl. 14:58

Indsatsområdet på gasrensning kan vise sig som et væsentlig aktør i et påtænkt videnscenter for grønne gasser, hvor aktører fra biogasområdet skal inspirere og befrugte nye ideer til biogas i naturgasnettet og ultimativ i bilerne.
Membranteknologier kan vise sig at have potentialer for at rense/opgradere biogas på en økonomiisk attraktiv måde sammenlinget med traditionelle opgraderingsteknologier. Forskning, udvikling og innovation sammen med erhvervslivet (fra biogasproducent til energisælger) kan varmt anbefales som et af fremtiden interesseområder
Knud Tybirk, Agro Business Park

Søren Hylleberg Sørensen
Onsdag d. 18/4-12 kl. 08:51

Muligheden for at benytte nye nano-baserede teknologier og materialer til at rense gas produceret på biomasse, således at gassen opnår en ensartet kvalitet med tæt på 100 % metan, kan åbne mulighed for en billig og effektiv renseproces, og dermed en større udbredelse i anvendelsen af grønne miljøvenlige gasser. Produktet vil også kunne danne baggrund for at en kommerciel industri, med et internationalt marked, inden for vedvarende og bæredygtig energi til transport, industri, el-produktion og varme-/køleformål.

Søren Hylleberg
Teknisk direktør
HMN Naturgas

Bo Brummerstedt Iversen
Onsdag d. 18/4-12 kl. 13:37

Stort set alle energiteknologier er et eller andet sted afhængige af materialer, der kan et eller andet "specielt". Flere og flere af disse bliver nanobaserede, og f.eks. indenfor brændselsceller er det afgørende at materialernes egenskaber kan designes og derefter fremstilles meget præcist på nanoniveau. Men der er mange andre eksempler (solceller, batterier, fotokatalyse, termoelektrika, gaslagring, separation etc etc). Dette kræver en indsats på mange niveauer, lige fra grundforskning på universiteterne til det endelige produkt i industrien. Brobygning mellem miljøerne er afgørende, og DTI spiller en vigtig rolle i den samlede indsats.

Bo Brummerstedt Iversen
Professor, dr. scient. et techn.
Direktør for DSF Center for Energy Materials og DG Center for Materials Crystallography

ba
Onsdag d. 18/4-12 kl. 17:41

Jeg driver i dag high-tech virksomheden Noliac A/S og kikker løbende på nye teknologier med et kommercielt potentiale. Nanoteknologi er en særdeles interessant teknologi, hvor mange rapporter peger på eksponentiel vækst. Teknologisk Instituts strategiske planer indenfor nano-baseret grøn energiteknologi ser i dette lys meget interessant ud. Jeg kan varmt støtte denne aktivitet.

Bjørn Andersen
Noliac A/S

Peter Scheel
Torsdag d. 19/4-12 kl. 09:49

Høreapparatbranchen har generelt stor interesse i nye energisystemer som på relativ kort sigt kan erstatte batterier i høreapparater. GN Resound A/S har lanceret nye høreapparatmodeller med direkte trådløs kommunikation til eksterne enheder. Den trådløse teknologi fordrer mere energi. Vi har fulgt nanoteknologiområdet i en årrække. Teknologisk Instituts udvikling indenfor nano-baserede brændselsceller ser meget interessant og lovende ud.

Peter Ulrik Scheel
Senior Vice President, Global R&D
GN Resound A/S

Poul Erik Højlund Nielsen
Torsdag d. 19/4-12 kl. 09:54

Vi har på Haldor Topsøe A/S haft stor glæde af vores samarbejde med Teknologisk Institut vedrørende katalytisk gasrensning af gas fra biomasseforgasningsanlæg. Det er et samarbejde, hvor DTI arbejder med bygning af forsøgsudstyr og vi bidrager med katalytisk know how.
Vi forventer, at I og med at biomasseforgasning fremover finder anvendelse i forbindelse med fremstilling af VE gasser og flydende brændstoffer udover den mere traditionelle CHP anvendelse, så vil kravene til en effektiv gasrensning øges og udvikling af en teknisk effektiv løsning vil have høj prioritet. Det vil derfor være væsentligt at DTI er engageret i dette område.

Poul Erik Højlund Nielsen
Manager Science&Innovation
Research& Development Division
Haldor Topsøe A/S

Michael Wahlberg
Tirsdag d. 24/4-12 kl. 13:34

Det er vigtigt at Danmark lægger sig i front inden for "emerging technologies", hvis vi skal kunne retfærdiggøre et lønomkostningenivau, som er højere end det ses i de fleste andre lande. Når først de nye teknologier ikke er nye mere, er det for sent.
Teknologisk Instituts satsning på nanostrukturerede materialer er et vigtigt skridt i den rigtige retning.

Michael Wahlberg
Manager
Test & Development
GEA Process Engineering

Mikkel Agerbæk
Tirsdag d. 8/5-12 kl. 14:28

Kære Knud Tybirk

Tak for din kommentar til vores aktivitetsforslag. Teknologisk Institut har gennem de seneste fem år arbejdet med materialer til gasfiltrering, hvor oprensning af biogas netop har været en af de lovende anvendelser med stor samfundsmæssig nytte. Derfor er vi glade for at Agro Business Park vil være med til at bringe teknologien ind i demonstrationsfasen.

Venlig hilsen
Mikkel Agerbæk

HenrikBengtsson
Tirsdag d. 15/5-12 kl. 10:58

Medical Device branchen har generelt stor interesse i nye energisystemer som på relativ kort sigt kan erstatte batterier i injectionsdevices og blodglykose apparater. Novo Nordisk A/S har lanceret nye injectionsdevices med datamoduler til at støtte brugeren i valg af dosis. Disse data moduler kræver energi. Teknologisk Instituts udvikling indenfor nano-baserede brændselsceller ser meget lovende ud for en mulig kandidat til denne application i fremtiden.

Henrik Bengtsson
Principal Scientist, Device R&D
Novo Nordisk A/S

LarsA
Tirsdag d. 15/5-12 kl. 23:05

I alt fra trådløse gadgets som mobiltelefoner, og trådløse headsets, til udendørs og sportsprodukter bliver det stadig sværere at møde det øgede behov for kompakt, let, fleksibel og langtidsdækkende energisystemer. Forskning og udvikling inden dette område har allerede vist hvordan et tæt samarbejde med virksomheder og videninstitutioner kan skabe spændende resultater. TrollCell har siden efteråret 2011 samarbejdet tæt med Teknologisk Institut om udvikling af en hybrid mikro-energiløsning til udendørsprodukter. Her udnyttes og videreudvikles teknologi udviklet af Teknologisk Institut indenfor brændselsceller. Gennem dedikeret forskning og et tæt samarbejde har vi på blot 8 måneder udviklet en demonstrator, og lagt grundlag for et eller flere patenter. Dette har medført, at vi har fået interesse fra virksomheder og investorer i Europa, USA og Asia - og dermed måske lagt de første brikker i på plads til at skabe arbejdspladser omkring nano-energi. Erfaringen fra projektet understreger behovet for at videninstitutioner bliver opfordret til, og får midler til at arbejde tæt med start-ups. Skal vi skabe vækst, er der en nødvendighed, at man nemt kan få adgang funding i den kritiske første fase, og at der føres en klar IPR linie som sætter en start-up i en rettighedsmæssig attraktiv position til at bringe investorer ombord. For at bedre bevæge teknologi fra lab til prototype og give optimalt potentiale for kommercialisering, ser TrollCell det som centralt at penge både går til forskning og udvikling, og til at supportere det kommercielle, rettighedsmæssige, investeringsmæssige og rådgivningsmæssige net der skal spændes omkring en start-up eller SMV for at stimulere en kick-start. Teknologisk Institut har bevist at entreprenørskab fra vugge til investorpotentiale er muligt på 6-8 måneder. Det er netop hvad vi har behov for mere af i Danmark og Skandinavien. Nanoteknologi for brændselceller og hybridløsinger indeholder unikke muligheder, og hvor kommercialisering ikke nødvendigvis ligger flere år væk.

Lars Knutsen
Founder & CEO, TrollCell

Peter Samuelsen
Onsdag d. 16/5-12 kl. 13:28

De foreslåede initiativer hos TI inden for nano-strukturer relaterende energiforhold er i tidens ånd og må forventes at kunne bidrage med væsentlige nye kompetencer til glæde for innovative virksomheder inden for energisektoren.
Min anbefaling af initiativet skyldes ikke en personlig og firmamæssig direkte tilknytning til initiativerne men anerkendelse af den betydelige styrkeposition som området nano-, overflade- og mikroteknologi hos TI har opnået over mange års vedholdende indsats til stor glæde for en bred kreds af virksomheder og ikke blot dem som tidligere initiativer umiddelbart har været rette mod.

Peter Samuelsen
CEO, Acarix A/S

Laila Grahl-Madsen
Onsdag d. 16/5-12 kl. 15:20

IRD A/S er en højteknologisk SMV med fokus på lav temperatur brændselsceller. IRD leverer brændselscellekomponenter på kommercielle vilkår og brændselscelle systemer til de tidligere demonstrationsmarkeder. Internationalt er udviklingen og konkurrencen hård. I den sammenhæng er det yderst vigtigt, at de danske SMVer kan få den nødvendige støtte fra GTS-institutter, universiteter og forskningscentre. Vi kan derfor varmt støtte NEMAS initiativet og ser frem til at indgå i det fremtidige arbejde.

Laila Grahl-Madsen, Director of Science and Technology
IRD A/S

JBP4000
Torsdag d. 17/5-12 kl. 10:37

Som business angel ser jeg store perspektiver i, at dette udviklingsområde gives opmærksomhed i det kommende årti. På længere sigt vil solenergi være en effektiv afløser - men brændselsceller kan udfylde et energibehov på mellemlangt sigt.

ibchork
Søndag d. 20/5-12 kl. 09:07

Vi driver fundamental teknologisk forskning både inden for nanoteknologi gennem vort grundforskningscenter CINF (www.cinf.dtu.dk) og energi forskning indenfor området katalyse Catalysis for Sustainable Energy (CASE) www.case.dtu.dk. I takt med at vi får mere og mere vedvarende energi vil der opstå et stigende behov for at kunne lagre og omsætte elektrisk energi og det involverer katalyse og nanoteknologi. Det er her særdeles vigtigt at kunne omsætte denne forskning til produkter og processer der kan implementeres i vor industri. Ovennævnte projekt tager præcis udgangspunkt i denne omsætning og vi hilser forslaget velkomment.

Professor Ib Chorkendorff
DTU Physics

Søren Knudsen Kær
Mandag d. 21/5-12 kl. 10:55

Udviklingen af nye og forbedrede materialer spiller en væsenlig rolle for opnåelse af de nødvendige forbedringer inden for en bredvifte af fremtidens energiteknologier. Dette initiativ vil udfylde en vigtig funktion ved at bygge bro mellem de grundlæggende forskningsaktiviteter og implementeringen af ny teknologi i de danske virksomheder. Danmark har en fremtrædende rolle inden for brændselscelleteknologi og der er et stort potentiale for at skabe arbejdspladser og fremtidig eksport. Dette kræver dog en målrettet og koordineret indsats af alle danske aktører, hvilket dette initiativ vil medvirke til at skabe. Jeg kan således klart anbefale forslaget.

Professor Søren Knudsen Kær
Aalborg Universitet, Institut for Energiteknik