Vi er omgitt av batterier i våre daglige liv, fra alarmklokka om morgen til den elektriske tannbørsten om kvelden. Batterier spiller også en avgjørende rolle i det grønne skiftet av samfunnet vårt, og etterspørselen etter batterier er dermed forventet å øke kraftig framover. Samtidig er batteriproduksjon forbundet med en rekke miljøproblemer, særlig knyttet til gruvedrift etter råstoffer som litium, kobber, nikkel og kobolt. Dette er en aktuell problemstilling i Nord-Norge hvor mulige nye gruver skaper bekymring for miljøskader og arealkonflikt med eksisterende næringer.

Organiske radikaler har stort potensiale i miljøvennlig batteriteknologi, fordi de har evnen til å ta imot eller gi fra seg 1–2 elektroner gjennom en elektrokjemisk prosess, og dermed kan erstatte metaller i konvensjonelle batterier. Selv om organiske radikalbatterier enda er under utvikling forventes de å bli et bærekraftig og kostnadseffektivt alternativ til Li-ion-batteriet i framtiden. Institutt for kjemi ved UiT har utviklet nye organiske radikaler med høyere stabilitet, noe som er viktig for bruk i kommersielle batterier med lang levetid.

I dette undervisningsopplegget setter vi søkelys på utfordringene med dagens metall-baserte batteriteknologi, og tar elevene med til forskningsfronten av morgendagens organiske batterier.

Aktiviteten består av tre deler:

• Innføring i hva batterier er og hvorfor vi trenger utvikling av mer miljøvennlige batterier
• Praktisk del hvor elevene får lage et enkelt sink-kobber-batteri med matavfall som elektrolytt
• Demonstrasjon av en elektrokjemisk celle drevet av organiske radikaler, og presentasjon av hvordan kjemikere utvikler morgendagens organiske batterier.

Dette opplegget setter søkelys på bærekraftig teknologi og ressursbruk. Det faglige nivået kan tilpasses klassens forkunnskap og nivå.

Les mer om forskningen bak opplegget HER.

Opplegget berører følgende kompetansemål:

Kjemi 2

• utforske redoksreaksjoner og bruke beregninger til å vurdere sammenhenger mellom masse, ladning, spenning og energi i elektrokjemiske reaksjoner
• gjennomføre synteser og gjøre rede for faktorer som påvirker utbytte og renhet i synteser
• gjøre rede for prinsipper for kromatografi og bruke kromatografi for å separere og analysere organiske stoffblandinger
• beskrive oppbygningen til noen biologiske makromolekyler og vurdere hvordan ytre faktorer kan påvirke molekylenes struktur og egenskaper
• gi eksempler på produksjon, gjenvinning, deponering og nedbryting av noen metaller og noen typer plast, og drøfte tiltak som er i samsvar med prinsipper for grønn kjemi

Kjemi 1

• gi eksempler på produksjon, gjenvinning, deponering og nedbryting av noen metaller og noen typer plast, og drøfte tiltak som er i samsvar med prinsipper for grønn kjemi

Fysikk 1

• utforske hvordan energi kan gå fra en form til en annen, og vurdere energikvalitet og virkningsgrad i slike overganger
• gjøre rede for sammenhengene mellom ladning, spenning og elektrisk energi og utforske effektomsetning i elektriske kretser

Naturfag etter 10.trinn

• gjøre rede for energibevaring og energikvalitet og utforske ulike måter å omdanne, transportere og lagre energi på
• drøfte hvordan energiproduksjon og energibruk kan påvirke miljøet lokalt og globalt