• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik18. 02. 2025 | Heidi Thode

Malingsteknologi til undervandssolceller

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik18. 02. 2025 | Heidi Thode

Solceller fungerer under vand, men uden beskyttelse gror panelerne til. Kan man designe en maling, som lader sollys passere, samtidig med at den holder sig fri for alger og rurer?

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder
(læs originalartiklen her)

Af Søren Kiil, Narayanan Rajagopalan og Claus E. Weinell, The Hempel Foundation Coatings Science and Technology Center (CoaST), DTU Kemiteknik

Undervandsdroner, alt efter typen, opererer i kortere eller længere tid i verdenshavene. Anvendelserne spænder fra udforskning af havbunden (inklusiv geopolitiske formål for eksempel i Arktis), over foranstaltninger mod miner til overvågning og inspektioner. Fremdriftssystemet, sensorer og kameraer er drevet af batterier, som lades op, når dronen lægger sig i overfladen med et eller flere solpaneler vendt mod lyset. Den optiske effektivitet er imidlertid svær at opretholde over en længere periode, fordi alger, bakterier, rurer og tang vokser ind på panelerne. På samme måde er planer om elektrisk udstyr og solcelleparker under vand, det såkaldte Internet of Underwater Things, afhængige af begroningshæmmende foranstaltninger [1].
En fordel ved undervandssolceller er, at de holdes nedkølede ved en stabil temperatur og opnår højere effektivitet end ved en landplacering. Desuden undgår man støv og ekskrementer på panelerne; at optage landbrugs- eller rekreative arealer, og at bygninger eller beplantning skygger for sollyset. Til gengæld er de sværere at komme til, skal kunne holde til stærk havstrøm, og altså være begroningsfri.
Solceller til brug under havoverfladen er en lidt anderledes teknologi end dem på land, fordi man kun udnytter synligt lys, da ultraviolet og infrarød stråling henholdsvis spredes og absorberes af vand. Under meget klare forhold kan solceller fungere ned til 30 meter, men mere normalt vil det være at placere dem 20-50 centimeter under vandoverfladen [2]. Solpaneler kan også placeres på flydende platforme, der følger bølgernes bevægelser, men også her, i ”splash-zonen”, kan begroning være et problem [3]. I 2030 forventes den globale installerede kapacitet af flydende solceller på havet i øvrigt at stige fra de nuværende 4.000 til 30.000 MW [3], og panelerne placeres for eksempel på den (delvis) frie plads mellem havvindmøller, så vind og sol kan få gavn af den samme offshore infrastruktur.
I et projekt finansieret af The Office of Naval Research, under den amerikanske flåde, har vi designet, formuleret og testet en lysgennemtrængelig, selvpolerende antifoulingmaling til undervandssolceller. Indeværende artikel gengiver de vigtigste resultater, mens detaljer kan findes i Rajagopalan og Kiil [4].

Selvpolerende bundmaling
Omkring 90 procent af den kommercielle skibsfart anvender kemisk aktive bundmalinger (antifoulingmalinger), som er komplekse produkter, der består af pigmenter, bindere, fyldstoffer og additiver. Binderfasen er en reaktiv polymer, der i kombination med et eller flere vandopløselige pigmenter får malingen til at polere i havvand, og der etableres et pigmentudludet lag på måske 10 µm som vist i figur 1.
Da opløseligt Cu2O-pigment (biocid) er kraftigt lysabsorberende og det udludede lag og ZnO-partikler spreder sollyset, er malingen heldækkende, så hvordan gør man den gennemtrængelig for sollys? Tabel 1 viser udfordringen.
Meget små partikler af Cu2O (og ZnO) reducerer lysspredning og refleksion, men øger lysabsorptionen. På samme måde vil en lav partikelkoncentration og filmtykkelse være godt for lysgennemtrængeligheden, men umiddelbart være uhensigtsmæssigt for malingens effekt mod begroning og dens levetid. Derudover vil en vis grad af uklarhed i malingen, der skaber en længere transmissionsvej for fotoner, faktisk øge effektiviteten af solcellerne. Spørgsmålet melder sig: Kan egenskaberne balanceres, så man opnår en effektiv solcellemaling?

Nanoteknologi i malingsbøtten
Vores malingsidé udspringer af en mere end 20 år gammel simuleringsartikel, der forudsagde, at det udludede lag af en selvpolerende antifoulingmaling ville forsvinde og poleringshastigheden blive kraftigt forøget, hvis diameteren af Cu2O-pigmentet i malingen blev reduceret til nanostørrelse (figur 2).
Resultatet skyldes, at nanopigmenter, når de opløses, efterlader et meget stort overfladeareal per volumen i det porøse udludede lag, som øger binderens mulighed for at reagere hurtigt med havvandet [5].
Nanopartikler af Cu2O og ZnO (16-18 nm) kan købes på nettet og med et ultralydsapparat dispergeres i malingen. Partiklerne koster (i små mængder) 20 gange så meget som ”almindelig” Cu2O med partikelstørrelser i mikrometerområdet, til gengæld (viste det sig) skal der bruges meget lidt stof (<0,1 vol.%) i malingen. For at booste antibegroningseffekten tilsættes også et transparent organisk biocid. Alle ingredienser er således kommercielt tilgængelige, og vores teknologi består i at kombinere dem på den rette måde.

Virker solcellemalingen mod begroning?
For at vurdere solcellemalingen eksponerede vi den på vores teststation i Hundested Havn (se figur 3). For detaljer om indretningen og mulighederne, se tidligere Dansk Kemi-artikel [6].
I figur 4 ses resultatet af eksponeringstests med malinger, hvor vi har anvendt den ”almindelige” Cu2O og ZnO (partikelstørrelser i mikrometerområdet).
Allerede efter to uger er panelerne i den øverste række begroet, mens det samme er sket efter seks uger i den nederste række. Til sammenligning, vist i figur 5, giver maling med nanopartiklerne bedre resultater. Nederste række viser en maling baseret på et bindermiks af Si-akrylat og harpiks, som sikrer tre måneders begroningsfri maling. Oceangående skibe er normalt malet med malinger, der giver 3-5 års tørdok-interval, så tre måneder kan lyde som kort levetid, men der findes ingen solcellemalinger på markedet, som kan fungere uden regelmæssig mekanisk afrensning af begroning.  

Hvordan virker malingen?
På trods af det meget lave indhold (<0,1 vol.%) har nanopartiklerne en vigtig funktion i malingen. Diameteren er så lille, at antallet af partikler bliver tilsvarende højt, og det betyder, at afstanden mellem partiklerne er omkring fire gange mindre end i konventionelle antifoulingmalinger med 10 vol.% Cu2O. Vi forestiller os, at alger og bakterier ”mærker”, at overfladen er tæt besat med kobber, selvom de enkelte partikler næsten er punktformige. Med andre ord opleves overfladen omtrent som en ren Cu2O-overflade, der er yderst virksom mod begroning, fordi pigmentet langsomt opløses og frigiver Cu2+.

Kan de bemalede solceller producere energi?
Virkningsgraden af vores solcellemaling, efter statisk eksponering i vandet ud for Floridas kyst, blev testet af The Office of Naval Research og deres samarbejdspartnere ved Florida Institute of Technology. Figur 6 viser data over en periode på mere end tre måneder, hvor malingen holdt begroning væk og sikrede, at solcellepanelet leverede en effektivitet på 100 procent uden mekanisk afrensning.
I kommerciel henseende forestiller vi os, at den selvrensende maling påføres direkte på solpanelerne, alternativt på transparente, udskiftelige plastsubstrater, der klikkes fast på solpanelet.

Konklusion
Vi er lykkedes med at designe og formulere en undervands-solcellemaling, som sikrer, at effektiviteten af et solcellepanel ikke påvirkes over en periode på tre måneder. Floridas varme havvand er kendt for særdeles udfordrende begroning, og malingen fungerede uden mekanisk afrensning.
DTU’s Tech Transfer Office har patentansøgt opfindelsen og yderligere detaljer om solcellemalingen, kan findes i [4] og i en række udenlandske innovations- og teknikmagasiner, som uopfordret viderebragte nyheden om vores teknologi, da vi publicerede den videnskabelige artikel [7-11].

Støtte og tak
Tak til The Office of Naval Research, US Navy, for støtte til forskningsprojektet (Grant N000142112746).

E-mail:
Søren Kiil: sk@kt.dtu.dk

Referencer
1. Röhr, J., Sartor, B.E., Lipton, J., Taylor, A.D., A dive into underwater solar cells, Nature Photonics, 1 (2023), 747-754.
2. Röhr, J., Sartor, B.E., Lipton, J., Taylor, A.D., Efficiency limits of underwater solar cells, Joule, (2020) 840-849.
3. Wu et al., Discussion on the development of offshore floating photovoltaic plants, emphasizing marine environmental protection, Mini Review, Front. Marine Sci. (2024) 11:1336783.
4. Rajagopalan, N., Kiil, S., Self-sustaining antifouling coating for underwater solar cells, Prog. Org. Coat., 196 (2024) 108754.
5. Kiil, S., Weinell, C.E., Pedersen, M.S., & Dam-Johansen, K., Mathematical modelling of a self-polishing antifouling paint exposed to seawater: a parameter study. Chemical Engineering Research and Design, (2002), 80(1), 45-52.
6. Weinell, C.E., Rasmussen, T., Azizaddini, N., Forskning i bæredygtige begroningshindrende bundmalinger, Dansk Kemi, 103(1), 2022, 6-10.
7. Self-Cleaning Coating Makes UUV Underwater Solar Panels More Efficient, iHLS (Israel’s Homeland Security): https://i-hls.com/archives/125418.
8. These New Solar Cells Stay 100% Powerful Underwater With The U.S. Navy’s Coating Tech, Wonderful Engineering (US): https://wonderfulengineering.com/these-new-solar-cells-stay-100-powerful-underwater-with-the-u-s-navys-coating-tech/.
9. Solar cells stay 100% powerful underwater with US Navy’s new coating tech, Interesting Engineering (US): https://interestingengineering.com/innovation/new-coating-stops-biofouling-of-solar-cells.
10. Deze uitvinding maakt zonnepanelen onder water mogelijk, Bright.nl (The Netherlands): https://www.bright.nl/nieuws/1222138/deze-uitvinding-maakt-zonnepanelen-onder-water-mogelijk.html. 11. Un rivestimento anti-incrostrazioni per le celle solari sottomarine, Rinnovabili (Italy): https://www.rinnovabili.it/energia/fotovoltaico/celle-solari-sottomarine-proteggerle-incrostazioni/.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

BranchenytMedicinalkemiOrganisk kemiTop12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Hvordan kan nogle af jordskorpens mest almindelige metaller omdanne lys til kemisk energi, og hvilke udfordringer skal løses, før de kan erstatte ruthenium og iridium i fremtidens lysdrevne teknologier? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer

Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Kvantekemi gav os evnen til at forstå kemiske processer på atomart niveau. AI gør det nu muligt at anvende denne forståelse på realistiske og komplekse systemer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Holm & Halby

    Autoklave Kørekort i Aarhus – sikker sterilisering i praksis

  • Holm & Halby

    Holm & Halby på Cleanroom EXPO 2026

  • Holm & Halby

    Frysetørringsseminar – få styr på teorien bag den gode proces

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Besøg Busch Vakuumteknik på FoodTech 2026

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Tilbud på GreenTips pipettespidser fra nerbe plus

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Forudkonfigurerede R&D-pakker fra Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions til forenklet opsætning af undersøgelser

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

  • Spiseolier – de onde, de gode og den virkelig gode

    29.09.2026

  • Gekkoen kan hele sit hjerte uden arvæv

    29.09.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}