Aalto-yliopiston tutkijat ovat rakentaneet uudenlaisen robottialustan, joka automatisoi sähkökemiallisia kokeita ja nopeuttaa näin energian varastointiin soveltuvien materiaalien etsintää ja testaamista.
Alustassa yhdistyvät pipetointirobotti, tutkijoiden muokkaama 3d-tulostin ja sähkökemiallinen mittausjärjestelmä.
Pipetointirobotti valmistelee näytteet 96-kuoppalevylle, ja 3d-tulostimesta muokattu sähkökemistirobotti asettaa elektrodit mittauksia varten.
Mahdollisten materiaalien ja niiden yhdistelmien määrä on niin valtava, että vaihtoehtojen testaaminen yksi kerrallaan on hyvin hidasta. Nyt tutkijat voivat ohjelmoida kokeet etukäteen ja jättää järjestelmän työskentelemään itsenäisesti ympäri vuorokauden.
”Mittaukset, joiden tekemiseen tutkijalta saattaisi käsin kulua kaksi viikkoa, voidaan tehdä noin vuorokaudessa”, kuvailee väitöskirjatutkija Li Chuyue.
Automaatio vähentää jätteen määrää
Robotilla voidaan tutkia myös sitä, kuinka erilaiset olosuhteet vaikuttavat materiaalien toimintaan. Automaatio vähentää tarvittavien näytteiden ja siten myös syntyvän jätteen määrää.
Tutkijat kehittävät menetelmiä, joilla lupaavien energiavarastointimateriaalien tunnistamisessa voidaan hyödyntää koneoppimista. Tähän tarvitaan riittävästi kokeellista dataa, jonka on oltava luotettavaa.
”Koneoppiminen on vain niin hyvää kuin data, jolla se on opetettu”, tähdentää professori Pekka Peljo.
Robottialustan avulla tutkijat voivat tuottaa kokeellista dataa aiempaa paitsi nopeammin myös suurempia aineistoja, joiden ansiosta saadaan aikaan parempia ennustemalleja.
Järjestelmä julkaistu avoimena lähdekoodina
Energiaa voidaan varastoida pitkäkestoisesti esimerkiksi virtausakkujen nestemäisissä elektrolyyteissä.
Tutkijat etsivät parhaillaan edullisempia vaihtoehtoja virtausakuissa käytettävälle vanadiinille, joka on tärkeä raaka-aine muun muassa kemian- ja terästeollisuudessa, mutta sen hinta on korkea.
Robottialusta soveltuu virtausakkuja laajemminkin sähkökemialliseen tutkimukseen, jossa käsitellään nesteitä. Tutkijat ovat demonstroineet sitä myös kemiallisten yhdisteiden ja pH-mittausten avulla.
Laitteiston suunnittelu ja ohjelmisto on julkaistu avoimena lähdekoodina, jotta myös muut laboratoriot voivat hyödyntää ja kehittää sitä.
”Alamme olla siinä pisteessä, että tällaisen järjestelmän rakentaminen on lähes kaikkien ulottuvilla”, Peljo kertoo.
Päivi Ikonen
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!
