Å vite mer om argon er nyttigere enn du tror

Fra termodynamikk-gruppa ved NTNU i Trondheim kommer ofte helt banebrytende forskning som burde få bedrifter til å kaste pengesekker etter dem.

Nå har faggruppa undersøkt egenskapene til faste stoffer, og de har konsentrert seg om argon. Dette er antakelig nyttigere og mer spennende enn du tror.

– Vi har utviklet den mest nøyaktige tilstandsligningen som finnes i dag for å beskrive argon i fastfase, sier professor Øivind Wilhelmsen.

Han leder termodynamikk-gruppen ved Institutt for kjemi ved NTNU, og er til daglig å finne ved PoreLab Senter for Fremragende Forskning.

Professor Øivind Wilhelmsen leder termodynamikkgruppen ved NTNU. Foto: Tage Maltby, NTNU VIS MER

Men store deler av arbeidet er denne gangen utført av doktorgradsstipendiat Tage Maltby og professor Morten Hammer. Dette har det blitt en artikkel av, og den havnet nylig på forsiden av en prestisjetung journal fra American Institute of Physics (AIP).

• Les også: Hytteturen som endret Norges klimapolitikk

Hvorfor er dette spennende?

Doktorgradsstipendiat Tage Maltby studerer også andre faste stoffer, men i det siste har det handlet mye om argon. Grunnen til at forskerne studerer argon er at det finnes masse eksperimenter for argon som kan brukes for å teste teorien.

– Teorien vår er nyttig blant annet fordi den kan si noe om når fast stoff krystalliserer ut fra blandinger, sier Maltby.

Tage Winther Maltby har studert fast argon. Foto: NTNU VIS MER

Vi snakker om store konsekvenser. Når du skal frakte gass over større avstander, blir den ofte kjølt ned først til den er i flytende form fordi dette tar mindre plass. Dette gjelder både for transport av flytende hydrogen, og transport av CO₂ på skip.

Men ved nedkjøling kan du også få fast stoff istedenfor flytende, og faste stoffer kan tette rør og prosessutstyr. Det vil du absolutt ikke skal skje, for det kan bli både dyrt og farlig.

Derfor er det smart å vite når, hvordan og hvorfor argon eller andre stoffer går over til fast fase.

Bygget teorien helt fra bunnen

– Vi bygger opp teorien for den faste fasen til argon helt fra bunnen av med de molekylære interaksjonene, sier Maltby.

Morten Hammer. Foto: NTNU VIS MER

Nå startet de ikke akkurat på null, for mye av beregningsgrunnlaget var allerede utviklet av Morten Hammer. Han er både medveileder for Maltby og delaktig i den siste artikkelen. Hammer har jobbet med å utvikle beregningsvektøy for termodynamikk i omtrent 15 år.

Teorien deres er blant annet viktig når vi i framtida skal utføre storstilt karbonfangst og lagring, såkalt CCS.

– Når det blir kaldt nok, før flytende CO₂ skal sendes med skip, så må vi være sikre på at det ikke blir dannet fast CO₂, sier Hammer.

• Les også: Gjør CO₂-fangst enklere med ny teknologi

Sparer tid og penger

– Teorien kan gi oss presise anslag for en rekke egenskaper til den faste fasen som vi ellers kan måle i labben. Vi kan forutsi når fast argon felles ut fra gass og væskeblandinger omtrent like nøyaktig som eksperimentene, sier Wilhelmsen.

Om du slipper å gå innom laboratoriet for å utføre ulike eksperimenter, kan du spare både tid og penger. Teorien er ikke bare anvendbar for argon heller.

– Den kan også brukes som utgangspunkt for å studere for eksempel oksygen, hydrogen eller helium, sier Maltby.

Om teorien utvides, kan den altså bli nyttig for enda flere områder og enda flere bedrifter.

Maltby er tilknyttet Hydrogeni, et senter for forskning på hydrogen og ammoniakk. Han er den første doktorgradsstipendiaten som ble ansatt ved senteret.

Referanse:

Tage W. Maltby, Morten Hammer, Øivind Wilhelmsen; Equation of State for Solid Argon Valid for Temperatures up to 300 K and Pressures up to 16 GPa. J. Phys. Chem. Ref. Data 1 December 2024; 53 (4): 043102. https://doi.org/10.1063/5.0237497