energieopslag in de volgende generatie batterijen
"Binnen mijn groep ontwikkelen we materialen voor energietoepassingen, met een sterke focus op batterij-onderzoek", zegt Mark Huijben. In mijn rol richt ik me op het opstarten van projecten met zowel bedrijven als andere onderzoeksgroepen binnen onze universiteit en andere universiteiten. In de afgelopen jaren is dat behoorlijk succesvol geweest, ik ben continu op zoek naar nieuwe samenwerkingen en projecten.”
Het merendeel van de samenwerkingen is binnen de eigen organisatie, maar soms is specifieke kennis van externe partners nodig. Huijben legt uit: “Je kunt niet alles zelf doen. In Munster zit bijvoorbeeld het gerenommeerde batterij-instituut MEET en bij het onderzoeksinstituut FZ Jülich werken 6000 man. Daar heb ik ook een aanstelling als gastwetenschapper, wat de band vergemakkelijkt. Er zijn op de Universiteit Twente ook diverse wetenschappers van Jülich werkzaam. We profiteren op die manier van elkaars kennis.”
Dat betekent overigens niet dat alle kennis wordt gedeeld, verduidelijkt de hoogleraar. “Ook in onderzoek is er sprake van competitie. Maar wat onze faciliteiten in het lab betreft zijn we heel open, die delen we graag met andere universiteiten en onderzoeksinstituten. Er komen regelmatig onderzoekers vanuit de hele wereld naar Twente om specifieke kennis en vaardigheden te leren, bijvoorbeeld op het gebied van onderzoeksmethoden en analyse. Wat dat betreft zijn we toch een onderwijsorganisatie die mensen aan het opleiden is. We verzorgen ook een keer in het jaar een workshop van een week in samenwerking met bedrijven voor post-doc’s, onderzoekers en promovendi. Daarnaast geven we ook lezingen en trainingen om onze kennis te delen en het vakgebied sterker te maken.”
De laatste tijd is er volgens Huijben vooral veel vraag naar kennis over het gebruik van dunne coatings in batterijen. “Daarmee trekken we internationale aandacht. ALISTORE-ERI, een groot Europees onderzoeksinstituut met focus op batterij-onderzoek, nodigde ons onlangs uit vanwege onze specifieke kennis op dit gebied. Dat merk ik ook wel in onze samenwerkingen, dat de combinatie van hoogwaardige infrastructuur en kennis mooie resultaten oplevert.”
De hoogleraar is verbaasd dat in Nederland het beeld leeft dat batterij-onderzoek niet belangrijk is. “We krijgen die signalen uit meerdere branches, inclusief de overheid. Omdat Nederland geen productiebedrijven heeft op dit vlak wordt vaak gedacht dat we hier ook geen onderzoek naar te doen. Dat is nu langzaam aan het verschuiven omdat er zoveel bedrijven zijn die batterijcellen gebruiken, assembleren in batterijmodules en hier mooie producten van maken. Die bedrijven beseffen nu dat ze meer kennis van batterijen nodig hebben zodat ze kunnen blijven innoveren. We zijn nu in gesprek met de overheid, dat hebben we zelf geïnitieerd in samenwerking met TNO en de Technische Universiteit Delft. Er zijn grote Europese initiatieven op dit gebied waar heel veel geld wordt geïnvesteerd in batterij-ontwikkeling. Nederland moet hierbij aanhaken, vanuit de overheid, het bedrijfsleven en qua onderzoek.”
Huijben draagt zelf bij aan deze ontwikkeling door invloed uitoefenen in diverse netwerken. “Dat is onderdeel van mijn rol, het doel is ervoor te zorgen dat we nieuwe initiatieven en onderzoeksprojecten op kunnen zetten. We lopen in Nederland echt achter op het gebied van vernieuwende energieontwikkeling. Dat komt nu langzaam op gang, maar kan nog veel beter. In Münster wordt bijvoorbeeld een nieuw lab opgezet waar je de nieuwste batterijtechnologie in een pilot-plant kunt testen. Daar heeft de Duitse overheid een half miljard euro voor vrijgemaakt. Ze hebben daar jaren geleden al erkend dat hier aandacht en geld naartoe moet. 10 tot 15 jaar geleden deden ze nog helemaal niks aan batterij-onderzoek, maar destijds hebben ze hier rigoureus op ingezet, waardoor ze nu een grote speler zijn. Er worden nu ook diverse grootschalige productiefaciliteiten gebouwd.”
In potentie is er nog heel veel vooruitgang te boeken met batterijen, weet Huijben. “We willen samen met bedrijven fundamenteel en toegepast onderzoek doen naar ‘next generation batteries’. Daar zijn verschillende varianten van die heel veel potentie hebben. Er zijn batterijen mogelijk die minstens 10 keer beter zijn dan de huidige producten. Theoretisch moeten ze tien keer meer capaciteit kunnen bevatten en nooit kapot gaan. Continu je laptop opladen met een kabel of je telefoon iedere dag opladen is dan verleden tijd.”
Ook de grootte van batterijen zal veranderen, aldus de hoogleraar. “We onderzoeken nu de mogelijkheid om de vloeistof in batterijen overbodig te maken. Een groot deel van de huidige batterijen bestaat uit verpakkingsmateriaal dat moet voorkomen dat ze gaan lekken. Daarom willen we de vloeistof vervangen door een dun laagje vast materiaal zodat het verpakkingsmateriaal niet nodig is en de batterij veel stabieler is. Dit noemen we ‘solid-state batteries’ of vaste stof batterijen. Dat is een richting waarin wij heel veel onderzoek doen en waar wereldwijd ook veel aandacht voor is vanwege de grote potentie van deze technologie. De komende jaren zullen we die eerst gaan zien in kleinere producten, zoals mobiele telefoons en IoT-producten. Daarna zullen grotere elektronica en andere sectoren volgen.”
Onderzoek en onderwijs
De relatie tussen onderwijs en onderzoek is wat Huijben betreft eigenlijk heel eenvoudig: “Wij doen onderzoek om zo goed mogelijk onderwijs te geven. Mijn vakgebied materiaalkunde komt in heel veel studierichtingen op de UT terug, de nuance zit hem in de invalshoeken. In mijn eigen lessen gebruik ik vaak voorbeelden uit eigen onderzoek, bijvoorbeeld over het gebruik van batterijen of zonnecellen. Ik laat mijn studenten dingen zien die ze snappen, praktische voorbeelden werken het beste. Die manier van onderwijzen gebruik ik ook bij lezingen en demonstraties buiten de UT, bijvoorbeeld tijdens het Zwarte Cross festival, waar UT onderzoekers de laatste jaren steeds aanwezig zijn om ook een breder publiek te vertellen over onze onderzoeken. Deze vorm van populair-wetenschappelijk onderwijs slaat ook aan bij bachelor- en masterstudenten en ik gebruik het ook tijdens open dagen als ik de universiteit presenteer aan studenten die hier mogelijk een master-studie willen gaan volgen.” De hoogleraar benadrukt het belang van de verbinding tussen onderzoek en onderwijs. “Daar zijn talloze mogelijkheden voor en dat maakt het juist leuk. Ik vertel vanuit mijn eigen interesse en vraag studenten ook naar hun interesses. Die wisselwerking maakt de colleges zowel relevant als interessant.”
Over Mark Huijben
Mark Huijben begon al tijdens zijn MSc en PhD aan de Universiteit Twente met interface engineering van oxidische materialen voor innovatieve elektronica met ook een verblijf aan Stanford University (USA). Tijdens zijn postdoc aan de University of California, Berkeley (USA), werd zijn onderzoek verbreed tot het gebied van multiferroïsche toepassingen om de magnetische en elektrische interacties op verschillende oxidische interfaces te bestuderen. In 2009 begon hij zijn onderzoeksgroep aan de Universiteit Twente als Tenure Track Assistant Professor. Tegelijkertijd werd Huijben programmadirecteur van de strategische onderzoeksrichting 'Nanomaterialen voor Energie' binnen het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie om de expertise op het gebied van nano-gerelateerd energieonderzoek te exploiteren en uit te breiden.
In deze functies is hij succesvol geweest in het verkrijgen van financiële steun (bv. EU FP7 projecten en nationale persoonlijke VENI-beurs) op het gebied van thermo-elektriciteit, fotovoltaïsche en kunstmatige fotosynthese, waarbij hoogwaardige oxidische interfaces van cruciaal belang waren. In 2013 werd hij een Tenure Track Associate Professor en verlegde Huijben de focus van zijn onderzoeksgroep naar solid-state batterijen, waarvoor hij o.a. de nationale persoonlijke VIDI-beurs kreeg. In 2016 kreeg hij een vaste aanstelling als Adjunct Professor met ius promovendi. Daarnaast heeft hij sinds 2018 ook een aanstelling als gastwetenschapper binnen de afdeling IEK-1 Elektrochemische Opslag van het Forschungszentrum Jülich (Duitsland). Sinds 2022 is hij hoogleraar 'Nanomaterials for Energy Conversion and Storage'.
Persfoto's
Deze persfoto's kunnen zonder copyrightrestricties worden gebruikt.