Image
Truls Norby på laben.

En regntung 17. mai ble starten på et hydrogen-eventyr

GØY PÅ LAB'EN: Natt til 17. mai i 1981 fikk Truls Norby ideen som noen dager senere ga et gjennombrudd i laboratoriet.

– Mitt liv som forsker startet da jeg var masterstudent og hadde som oppgave å finne en ny anode for aluminiumselektrolyse, sier professor Truls Norby.

I elektrolyse bruker man strøm for å skille stoffer fra hverandre. Strømmen går gjennom en positiv anode og en negativ katode. Hva disse er laget av, har mye å si for sluttresultatet.

Den gang som nå var dette viktig for den store norske aluminiumsindustrien. Norby fikk i oppgave å undersøke egenskapene til yttriumoksid (Y2O3), et keramisk stoff de håpet kunne brukes som anode.

– Jeg studerte materialet, men det oppførte seg overhodet ikke slik at vi kunne bruke det til akkurat dette.

Derimot hadde yttriumoksidet noen andre interessante egenskaper. Norby målte den elektriske ledningsevnen ved høy temperatur, men ble ikke så mye klokere.

– Ingenting hang på greip. Det var ikke noe som stemte, og egenskapene var helt ustabile.

Fakta

Gøy på lab'en

Vitenskapelige eksperimenter er først og fremst preget av langsiktig, tålmodig og nøyaktig pirkearbeid. Men innimellom dukker det opp aha-opplevelser og plutselige høydepunkter.

I denne artikkelserien deler forskere gode historier fra laboratoriet.

Natt til 17. mai

Så la han merke til at resultatene var forskjellige om sommeren og om vinteren. Våren 1981, da det nærmet seg slutten av mastergraden, fikk han også følelsen av at det var andre resultater når det regnet ute – når det var fuktig luft.

Selv om det hørtes pussig ut så lenge eksperimentene foregikk innendørs i temperaturer opp mot 1000 grader, ville han se nærmere på det.

– Så tenkte jeg: Det skulle ikke forundre meg om det begynner å regne på 17. mai. Det gjør det jo alltid.

Derfor tilbrakte han natt til 17. mai i laboratoriet.

– Det begynte å regne den natten, og jeg så ledningsevnen synke.

Norby ringte Meteorologisk institutt for å få tilgang til data om været (dette var lenge før Yr.no) for å sammenligne med resultatene fra eksperimentene. Og mistanken ble bekreftet.

– Når det var fuktig vær, var ledningsevnen min annerledes enn når det var tørt vær.

Siden det er tørrere luft om vinteren enn om sommeren, forklarte dette også årstidsvariasjonene.

Ikke elektroner, men protoner

Med bare noen dager igjen av mastergraden skjønte Norby at dette hadde noe å gjøre med vannet som trenger inn i dette stoffet fra lufta.

– Det betydde at hvis jeg kunne tilsette vann med vilje – hvis jeg kunne boble denne gassen gjennom vann, så er det ikke tilfeldighetene som avgjør. Jeg kunne sørge for at det ble for eksempel så mye som 3 prosent vann, og da burde det bli en formidabel effekt.

Det gjorde han, og han kunne stå og se på at ledningsevnen sank voldsomt.

– Den ble bare 1 prosent av det den var i tørr luft. Det å se denne kurven synke til bunns var en formidabel opplevelse.

Yttriumoksid viste seg nemlig å være et dårlig valg som anode til elektrolyse. Det ledet ikke elektroner i det hele tatt, og hele poenget med elektrolyse er nettopp å sette elektroner i bevegelse.

– Derimot leder det protoner, og det var det jeg fant ut i disse eksperimentene, sier Norby.

Det var jo ikke det han var ute etter da han begynte, men resultatene var spennende nok til at han fortsatte i samme spor i doktorgraden.

– Det ble begynnelsen på den forskningsgruppa vi har i dag, som teller 45 mennesker og som har startet en bedrift med 15 ansatte.

– Protoner i oksider ble min løpebane, sier Norby.

Truls Norby på laben.
Truls Norby sjekker nivåene i flowmeteret som har fulgt ham siden han tok mastergraden. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Lager hydrogen

Han har fortsatt å jobbe med protonledende keramiske materialer. Nærmere bestemt handler det om å produsere hydrogen, siden et proton er det samme som kjernen i et hydrogenatom.

For eksempel kan de hente protoner ut av naturgass. Samtidig som de tar ut hydrogen, sitter de igjen med et mer høyverdig kjemisk produkt på den andre siden, for eksempel flytende brensel.

Noe Norby også har stor tro på, er å starte med naturgass og vanndamp og trekke ut hydrogen ved hjelp av protonledende materialer. Det som blir igjen da, er CO2.

– Da kan du putte CO2 tilbake i naturgassbrønnen, og så sitter du igjen med hydrogen.

– Vi kan ta ut hydrogen som vi kan selge til for eksempel Tyskland og Japan, samtidig som CO2 blir igjen på norsk sokkel. Det blir utslippsfri hydrogen, sier Norby.

Hydrogenbiler har ikke slått helt an i elbilelskende Norge, men mange andre steder kommer de i større og større antall.

– Hydrogen kan brukes til hva som helst. Kanskje enda mer til skip, tog og lastebiler enn til personbiler.

Nostalgi og gamle minner

Norby startet med yttriumoksid, men nå er det et annet stoff som dominerer forskningsfeltet. Det heter bariomzirkonat (BaZrO3).

– Det er det beste i dag. Det dopes for øvrig med yttriumoksid, sier Norby.

Det er nesten litt nostalgisk. Og på lab'en i Forskningsparken har professoren enda mer som minner ham om studentlivets eksperimenter.

Noen av de gamle instrumentene har også blitt med på ferden. Fire rør, flowmeter som Norby kaller dem, er fortsatt i bruk og gjør nytte for seg nesten 40 år etter at eventyret startet.

Les mer om Truls Norbys forskning på Titan.uio.no:

Omdanner naturgass til kjemikalier uten CO2-utslipp

– Fremtidens bonde lager kunstgjødsel hjemme på gården

Nye materialer produserer hydrogen mer effektivt og klimavennlig

Kontakt:

Truls Norby, professor ved Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo