Många batteriers användningsområden kräver att batterierna har hög upp- och urladdningshastighet samt låg kostnad. För dessa användningsområden är vattenbaserade laddningsbara batterier (ARB) ett möjligt alternativ i och med att de är svårantändliga, har god jonledningsförmåga, lägre inre resistans, billigare elektrolytlösning och tillverkning och har potentiellt högre upp- och urladdningshastigheter.  Genom att utgå från en cell med LiMn2O4 och V2O5 som katod respektive anod, utvecklades en cell med en spänning på 1 V och prestanda för 2 mol/L LiTSFI i organisk respektive vattenlöslig lösning jämfördes i ett SEI-fritt system. Prestandan kvantifierades med avseende på urladdningskapaciteten vid olika urladdningshastigheter samt fördelningen av de interna överpotentialerna. Vid C/4 behöll den organiska elektrolyten 88,3% av den initiala kapaciteten efter 10 cykler medan den vattenlösliga behöll 98,8%. En gräns på 20 °C påvisades för den organiska elektrolyten och vid försök att gå över denna hastighet svällde pouch cellen upp. Den vattenlösliga elektrolyten, å andra sidan, bevarade 37 mAh/g vid 50 °C.  Skillnaden i potentialfördelning i de två systemen analyserades även genom att använda tunnare elektroder. Den organiska elektrolyten visade då en förbättring av prestandan vid höga hastigheter, med en urladdningskapacitet på 8,8 mAh/g vid 50 °C, jämfört med 30 mAh/g för den vattenlösliga elektrolyten. IR-fallet var 7 gånger högre för den organiska elektrolyten. Eventuell skillnad i laddningsöverföring och por-resistans kunde inte analyseras då flera processer ägde rum på samma gång i systemen, vilket gav ett impedansspektrum med en komplex associerad ekvivalent krets. / For several battery applications, high dis-/charge rate and low cost are imperatives. It is for these applications that aqueous rechargeable batteries (ARB) rise as potential candidates given the non-flammability, potentially higher ionic conductivity and dis-/charge rates, lower internal resistances and lower price of the electrolyte solvents and manufacture. By benchmarking a cell with LiMn2O4 and V2O5 as cathode and anode, respectively, a cell with an operating voltage window of 1 V was developed and the performance of 2 mol/L LiTFSI in organic and aqueous solvent compared in a SEI-free system. This performance was quantified in terms of discharge capacity at different rates of discharge and the distribution of internal overpotentials. At C/4, the organic electrolyte held 88.3% of the initial capacity after 10 cycles while the aqueous, 98.8%. A limit of 20 °C for the organic electrolyte was seen, and at the attempt of cycling above this rate, swelling of the pouch cell took place. The aqueous electrolyte, on the other hand, conserved 37 mAh/g at 50 °C. The difference of overpotentials distribution in both systems was also assessed by employing thinner electrodes. The organic electrolyte showed then an improvement on high-rate performance, reaching 50 °C, but with a discharge capacity of 8.8 mAh/g, against 30 mAh/g for the aqueous electrolyte. The IR-drop was 7 times higher for the organic electrolyte. The differentiation between charge-transfer and pore resistance, however, was not possible, because of the presence of several processes taking place at similar time-scales in both systems, yielding an impedance spectra with a complex associated equivalent circuit.

This work describes two phase field models for the simulation of the interface evolution between a LiCoO2 cathode (LCO) and a Li7La3Zr2O12 solid electrolyte (LLZO) in a Li-metal/LLZO/LCO battery during high temperature sintering. In these conditions atomic species tend to diffuse into the opposing material, creating an intermediate layer of mixed composition which resists the movement of lithium ions. This undesired effect prevents the resulting solid-state battery to achieve its theoretical performances and needs to be avoided. The first model is an adaptation of the work of J. M. Hu et alii [1] for a similar interface problem encountered between yttria-stabilized zirconia electrolytes (YSZ) and lanthanum-strontium-manganite cathodes (LSM) in solid oxide fuelcells (SOFC), while the second is based on the work of D. A. Cogswell [2][3] for phase separation in metal alloys, extended to include electrostatic effects due to internal charge unbalances and externally applied electric fields. Animplementation of the latter is however lacking, and the interested reader is encouraged to build one up on the theoretical framework presented in this paper. In the conclusion section it is possible to find insights on how to prevent the interfacial diffusion between LCO and LLZO with reference to experimental attempts and simulations, as well as future directions for the development of the models.

Industrial gas turbines are often used as a mechanical drive for pumps and compressors or in power generation as an electric power supply. The gas turbine has for many years been a popular engine due to its flexibility with respect to different types of fuel and due to a design, that enables a high power-to-weight ratio. A simplified description of a gas turbine is that the engine consists of a cold and hot section. The turbo compressor section belongs to cold section and the combustion chamber together with the turbine section belongs to the hot section. In the hot section of a gas turbine, the condition is extremely severe because of an aggressive environment characterized by high temperatures, increased temperature gradients, high pressure and centrifugal forces resulting in large stresses on individual components together with an oxidizing and corroding atmosphere. Materials used in the high temperature section (hot gas path) of a modern gas turbine are different types of superalloys, as single crystal, directionally solidified or polycrystalline alloys, depending on temperature and load conditions. In the first turbine stage, temperature is very high due to exposure to the combustion gas. To handle the problem with creep, single crystal superalloys are often used in this section. In the second row of turbine blades, the temperature of the gas is lower and polycrystalline superalloys are typically used. IN-792 is a cast polycrystalline superalloy with high strength, good resistance to hot corrosion and a cheaper option than single crystals. In the hot section of gas turbine, IN-792 is a suitable material for components such as turbine blades and vans where a complex load condition, high temperature and severe environment prevails. Due to startup and shutdown of the gas turbine engine during service, the components in the hot section are exposed to cyclic load and temperature. This will generate mechanical and thermal fatigue damage in gas turbine components. Steady state temperature gradient arises by the cooling system acting at cold spots during service to introduce tensile stress, which indirectly gives rise to creep damage in the component. This work includes tree studies of deformation and damage mechanisms of superalloy IN-792. The first study is made on test bars exposed to thermomechanical fatigue in laboratory environment, the second and the third study is made on turbine blades used during service. In the second study, the machines are placed off-shore and exposed to marine environment. In the third study the machine is landbased and exposed to an industrial environment. In the second study, the deformation and damage mechanisms are compared between the turbine blades used during service and the test bars exposed to thermomechanical fatigue testing in the first study.

Increasing demand for energy and transportation fuel has motivated researchers all around the world to explore alternatives for a long-term sustainable source of energy. Biomass is one such renewable resource that can be converted into various marketable products by the process of biorefining. Currently, research is taking strides in developing conversion techniques for producing biofuels from multiple bio-based feedstocks. However, the greatest concern with emerging processes is the long-term viability as a sustainable source of energy. Hence, a framework is required that can incorporate novel and existing processes to validate their economic, environmental and social potential in satisfying present energy demands, without compromising the ability of future generations to meet their own energy needs. This research focuses on developing a framework that can incorporate fundamental research to determine its long-term viability, simultaneously providing critical techno-economic and decision support information to various stakeholders. This contribution links various simulation and optimization models to create a decision support tool, to estimate the viability of biorefining options in any given region. Multiple disciplines from the Process Systems Engineering and Supply Chain Management are integrated to develop the comprehensive framework. Process simulation models for thermochemical and biochemical processes are developed and optimized using Aspen Engineering Suite. Finally, for validation, the framework is analyzed by combining the outcomes of the process simulation with the supply chain models. The developed techno-economic model takes into account detailed variable costs and capital investments for various conversion processes. Subsequently, case studies are performed to demonstrate the applicability of the decision support tool for the Jackson Purchase region of Western Kentucky. The multidisciplinary framework is a unique contribution in the field of Process Systems Engineering as it demonstrates simulation of process optimization models and illustrates its iterative linking with the supply chain optimization models to estimate the economics of biorefinery from multi-stakeholder perspective. This informative tool not only assists in comparing modes of operation but also forecasts the effect of future scenarios, such as, utilization of marginal land for planting dedicated energy crops and incorporation of emerging enzymatic processes. The resulting framework is novel and informative in assisting investors, policy makers and other stakeholders for evaluating the impacts of biorefining. The results obtained supports the generalizability of this tool to be applied in any given region and guide stakeholders in making financial and strategic decisions.

Ultrathin film nanocomposites are becoming increasingly important for specialized performance of commercial coatings. Critical challenges for ultrathin film nanocomposites include their synthesis and characterization as well as their performance properties, including surface roughness, optical properties (haze, refractive index as examples), and mechanical properties. The objective of this work is to control the surface roughness of ultrathin film nanocomposites by changing the average particle size and the particle volume fraction (loading) of monomodal particle size distributions. This work evaluated one-layer and two-layer films for their surface properties. Monodispersed colloidal silica nanoparticles were incorporated into an acrylate-based monomer system as the model system. Ultrathin nanocomposites were prepared with three different size colloidal silica (13, 45, and 120 nm nominal diameters) at three different particle loadings (20, 40, and 50 vol. % inorganic solids). Silica particles were characterized using DLS and TEM. AFM was used to measure the root mean square roughness (Rq), ΔZ, and location-to-location uniformity of one-layer and two-layer nanocomposite coatings. Developing an understanding about the properties affected by the type and amount of particles used in a nanocomposite can be used as a tool with nanocharacterization techniques to quickly modify and synthesize desired ultrathin film coatings.

Lithium-oxygen batteries, also known as Lithium-air batteries, could possibly revolutionize energy storage as we know. By letting lithium react with ambient oxygen gas very large theoretical energy densities are possible. However, there are several challenges remaining to be solved, such as finding suitable materials and understanding the reaction, before the lithium-oxygen battery could be commercialized. The scope of this thesis is focusing on the latter of these challenges. Efficient ion transport between the electrodes is imperative for all batteries that need high power density and energy efficiency. Here the mass transport properties of lithium ions in several different solvents was evaluated. The results showed that the lithium  mass transport in electrolytes based on the commonly used lithium-oxygen battery solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) was very similar to that of conventional lithium-ion battery electrolytes. However, when room temperature ionic liquids were used the performance severely decreased. Addition of Li salt will effect the oxygen concentration in DMSO-based electrolytes. The choice of lithium salt influenced whether the oxygen concentration increased or decreased. At one molar salt concentration the highest oxygen solubility was 68 % larger than the lowest one. Two model systems was used to study the electrochemical reaction: A quartz crystal microbalance and a cylindrical ultramicroelectrode. The combined usage of these systems showed that during discharge soluble lithium superoxide was produced. A consequence of this was that not all discharge product ended up on the electrode surface. During discharge the cylindrical ultramicroelectrodes displayed signs of passivation that previous theory could not adequately describe. Here the passivation was explained in terms of depletion of active sites. A mechanism was also proposed. The O2 and Li+ concentration dependencies of the discharge process were evaluated by determining the reactant reaction order under kinetic and mass transport control. Under kinetic control the system showed non-integer reaction orders with that of oxygen close to 0.5 suggesting that the current determining step involves adsorption of oxygen. At higher overpotentials, at mass transport control, the reaction order of lithium and oxygen was zero and one, respectively. These results suggest that changes in oxygen concentration will influence the current more than that of lithium. During charging not all of the reaction product was removed. This caused an accumulation when several cycles was examined. The charge reaction pathway involved de-lithiation and bulk oxidation, it also showed an oxygen concentration dependence. / Litiumsyrebatteriet, även känt som litiumluftbatteriet, kan potentiellt revolutionera vårt förhållande till energilagring. Genom att låta litium reagera med syrgas från luften kan teoretiskt höga energitätheter uppnås. Dock så behöver många problem lösas, så som att hitta lämpliga elektrod- och elektrolytmaterial samt att få en ökad förståelse för reaktionsmekanismen, innan litiumsyrebatteriet kan kommersialiseras. Den här avhandlingen behandlar de sistnämnda av dessa problem. För att ett batteri ska kunna leverera hög effekttäthet och energieffektivitet krävs en effektiv jontransport mellan elektroderna. Här utvärderades masstransporten hos flera olika elektrolyter. Resultatet visade att masstransporten av litium i en litiumsyrebatterielektrolyt (baserad på dimetylsulfoxid (DMSO)) är likvärdig med en konventionell litiumjonbatterielektrolyt. När elektrolyter baserade på jonvätskor användes uppvisades väldigt stora energiförluster. När litiumsalt tillsattes påverkades lösligheten av syre i DMSO-baserade elektrolyter. Vilken sorts litiumsalt som användes påverkade om lösligheten av syre ökade eller minskade. Vid en saltkoncentration på en molar var den högsta syrelösligheten 68 \% större än den lägsta. Två olika modellsystem används för att studera den elektrokemiska reaktionen: En elektrokemisk kvartskristallmikrovåg och en cylindrisk ultramikroelektrod. Vid kombinerad användning av dessa system påvisades att löslig litiumsuperoxid bildades vid urladdningen. Följden av detta blev att endast delar av urladdningsprodukten hamnade på elektroden. Vid urladdning visade ultramikroelektroderna tecken på passivering som inte kunde beskrivas av tidigare teori. Här föreslås att passiveringen uppstår på grund av en blockering av de aktiva säten där reaktionen fortskrider. För denna process föreslås även en detaljerad mekanism. Urladdningsprocessens koncentrationsberoende utvärderades genom att bestämma reaktionsordningen för syre och litium under kinetisk- och masstransport kontroll. Under kinetisk kontroll fanns inga heltalsreaktionsordningar, för syre var reaktionsordningen nära 0.5 vilket föreslår att det reaktionssteg som bestämmer strömstorleken innefattar en adsorption av syre. Vid högre överpotentialer, då systemet var under masstransportkontroll, var reaktionsordningarna för litium och syre noll respektive ett. Detta föreslår att ändringar i syrekoncentration påverkar strömmen betydligt mer än vad det gör för litium. Under uppladdning kunde inte all reaktionsprodukt avlägsnas från elektroden. Detta ledde till en ackumulation då flera cykler studerades. Uppladdningens delsteg innefattade en delitiering följt av en oxidation av reaktionsproduktbulken. Denna process uppvisade även ett syrekoncentrationsberoende. / <p>QC 20171114</p>

There are multiple applications for polymers: our bodies are built of them, plastic bags and boxes used for storage are composed of them, as are the shells for electronics, TVs, computers, clothes etc. Many polymers are cheap, and easy to manufacture and process which make them suitable for disposable systems. The choice of polymer to construct an object will therefore highly influence the properties of the object itself. The focus of this thesis is the application of commonly used polymers to solve some challenges regarding integration of electrodes in electrokinetic devices and 3D printing. The first part of this thesis regards electrokinetic systems and the electrodes’ impact on the system. Electrokinetic systems require Faradaic (electrochemical) reactions at the electrodes to maintain an electric field in an electrolyte. The electrochemical reactions at the electrodes allow electron-to-ion transduction at the electrode-electrolyte interface, necessary to drive a current at the applied potential through the system, which thereby either cause flow (electroosmosis) or separation (electrophoresis). These electrochemical reactions at the electrodes, such as water electrolysis, are usually problematic in analytical systems and systems applied in biology. One solution to reduce the impact of water electrolysis is by replacing metal electrodes with electrochemically active polymers, e.g. poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). Paper 1 demonstrates that PEDOT electrodes can replace platinum electrodes in a gel electrophoretic setup. Paper 2 reports an all-plastic, planar, flexible electroosmotic pump which continuously transports water from one side to the other using potentials as low as 0.3 V. This electroosmotic pump was further developed in paper 3, where it was made into a compact and modular setup, compatible with commercial microfluidic devices. We demonstrated that the pump could maintain an alternating flow for at least 96 h, with a sufficient flow of cell medium to keep cells alive for the same period of time. The second part of the thesis describes the use of 3D printers for manufacturing prototypes and the material requirements for 3D printing. Protruding and over-hanging structures are more challenging to print using a 3D printer and usually require supporting material during the printing process. In paper 4, we showed that polyethylene glycol (PEG), in combination with a carbonate-based plasticizer, functions well as a 3D printable sacrificial template material. PEG2000 with between 20 and 30 wt% dimethyl carbonate or propylene carbonate have good shear-thinning rheology, mechanical and chemical stability, and water solubility, which are advantageous for a supporting material used in 3D printing. The advances presented in this thesis have solved some of the challenges regarding electrokinetic systems and prototype manufacturing. Hopefully this will contribute to the development of robust, disposable, low-cost, and autonomous electrokinetic devices. / Polymera material finns överallt omkring oss; våra kroppar är uppbyggda av dem,plastpåsarna och burkarna vi förvarar vår mat av består av dem, våra kläder och andra tingsom finns i vår vardag är uppbyggda av olika typer av polymerer. En polymer är uppbyggd aven repetitiv sekvens av identiska grupper, de kan liknas vid en mönsterrapport vilken är denminsta del som man behöver repetera för att få mönstret. Beroende på hur rapporten ser ut såförändras utseendet av mönstret. Hos en polymer påverkar sammansättningen av denrepetitiva gruppen (rapporten) egenskaperna av materialet och polymerer kan vara allt frånhårda och robusta, till flexibla och elektriskt ledande. Arbetet som presenteras i den häravhandlingen berör hur funktionen av olika system påverkas av att man använder sig avpolymerer istället för konventionella material. Första delen av avhandlingen handlar om integrering av elektronik i system som innehållervätska. När vätskor, laddade partiklar, molekyler och joner rör på sig på grund av ett yttreelektriskt fält, så kallas detta för elektrokinetik. Detta kan användas för att pumpa vätska ikanaler som är mindre än 0.2 mm, genom så kallad elektroosmos, samtidigt kommermolekyler med olika laddning att börja separera, så kallad elektrofores. Elektroosmos användsinom t.ex. analytisk kemi för injektion och transport av vätskor. Elektrofores används inombl.a. rättsvetenskap och molekylärbiologi för att separera makromolekyler, så som DNA ochproteiner, med avseende på deras storlek och laddning. I dessa system använder man sig oftastav metallelektroder. När en spänning läggs till ett par metallelektroder som är i kontakt med vatten kommer denhuvudsakliga reaktionen att vara spjälkning av vatten, så kallad vattenelektrolys. Spjälkningav vatten innebär att det bildas vät-och syrgas samt att pH börjar ändras. Gaserna som bildaskan bryta kopplingen mellan elektroderna och därmed stoppar strömmen, så som sker när mandrar ut sladden för t.ex. en elvisp. Förändringar i pH kan t.ex. påverka biologiska provernegativt, så som proteiners funktion och kan leda till celldöd, men kan också minska flödenaen elektroosmotisk pump kan generera. Det finns flera olika sätt hur man kan hanteravattenelektrolys i system med metallelektroder, så som användning av en pH-buffer. Arbetet iden här avhandlingen visar vad som händer om man ersätter metallelektroder med elektrisktledande plastelektroder. I detta fall har metallelektroderna ersatts av den elektriskt ledandepolymeren PEDOT vilket resulterar i att , där man istället för generera gas och pHviförändringar, så förflyttar man joner mellan elektroden och omgivande lösning. Ledandepolymerer är billiga och enkla att tillverka vilket gör dem lämpliga för engångssystem. förändringar, så förflyttar man joner mellan elektroden och omgivande lösning. Ledandepolymerer är billiga och enkla att tillverka vilket gör dem lämpliga för engångssystem.I den här avhandlingen visas följande exempel där metallelektroder ersatts av ledandeplastelektroder: Gelelektrofores (separation av proteiner i en gel), (se papper 1), tyg som kanpumpa vatten (plan elektroosmotisk pump, se papper 2) och en kompakt pump som inte ärstörre än ett kaffemått, som enkelt kan kopplas till befintliga sprutkopplingar och som kananvändas för att kontrollera flödet över t.ex. celler (se papper 3). Andra delen av avhandlingen handlar om 3D skrivare och hur materialval påverkarutskriften och designen. 3D skrivare är ett bra alternativ för att snabbt och billigt kunnaproducera prototyper och funktionella individanpassade objekt i varierande storlekar.3D skrivare kan beskrivas som en avancerad spritsmaskin där material läggs lager på lager föratt bygga upp det slutgiltiga objektet utifrån en datorgenererade 3D model. Detta förändrarhelt hur man designar objekt och vilka möjliga strukturer och material man kan använda sigav jämfört än då man till exempel använder sig av svarv eller fräs för tillverkning. Det finnsflera olika typer av 3D skrivare, t.ex. smältplastskrivare (den typ som man kan se i flertaletaffärer idag) och den variant som använts i den här avhandlingen, en sprutbaserad. Ensprutbaserad 3D skrivare kan hantera många olika typer av material så länge dessa kan fyllas ien spruta och tryckas ut genom en nål. Det färdiga resultat kan därmed bli mycket olikaberoende på vilka material som använts. Överhängande och utstickande strukturer kan vara komplicerade att skriva ut med en3D skrivare. Utskrift av dessa strukturer kan underlättas genom att man skriver ut en temporärstruktur i ett annat material, ett offermaterial. Offermaterialet fungerar som en mall eller stödtill det slutgiltiga objektet och tas bort (offras) när övriga delar av objektet är klara. I den häravhandlingen beskrivs hur ett offermaterial baserat på polyetylen glykol (PEG, vanligtförekommande i t.ex. schampo och läkemedel) och en mjukgörare kan anpassas för attfungera tillsammans med en sprutbaserad 3D skrivare (se papper 4) för att skriva ut strukturerfrån 0,2 mm och uppåt. Arbetet i den här avhandlingen visar användningen av den ledande polymeren PEDOT i ettelektroforessystem och en elektroosmotisk pump. Detta kan förhoppningsvis underlättautvecklingen av dessa system till att bli mindre, smidigare, snabbare och billigare. Den andradelen presenterar ett vattenlösligt, PEG-baserat material som kan användas som stöd till andramaterial i sprutbaserade 3D utskrifter för att underlätta tillverkningen av 3D utskrivna objekt.

Klimatförändringen är ett av det största miljöproblem som vi står inför idag och beror på den förstärkta växthuseffekten som orsakas av främst koldioxid.  SÖRAB är ett avfallshanteringsföretag och fick förfrågningen av en av sina kunder angående hur mycket koldioxid som en avfallstyp genererar när den lämnas i en av deras sex återvinningscentraler och återvinns. Den frågan har besvarats i det här examensarbetet för fem olika typer av avfall: gips, däck, hårdplast, betong och textil. Utöver det har en miljönytta också beräknats genom att jämföra SÖRABs återvinningsprocess med en alternativ process i det fall avfallet istället skickas till deponering eller förbränning. En positiv miljönytta indikerar således att det sker besparing av koldioxidutsläpp till miljön genom att återvinna avfallet i fråga hos SÖRAB och inte förbränna eller deponera den.   Avgränsningarna för återvinningsprocesserna inkluderar: Transport av avfallet (inkluderar biltransport och färjetransport) Intern transport av avfallet hos SÖRAB Transport från SÖRABs anläggningar till extern återvinningsföretag. Energiförbrukningen från avfallskrossar på SÖRAB Drivmedelutsläpp från arbetsmaskiner på SÖRAB Koldioxidutsläppet från behandling av avfallet i externt företag. Vilket även inkluderar koldioxidutsläppet vid eventuell vidaretransport till förbränningsanläggning och koldioxidutsläppet vid förbränning.   Avgränsningen för koldioxidutsläppet börjar frän det att kunden lämnar avfall hos SÖRAB och sträcker sig olika långt beroende på avfallstyp. I resultatdelen illustreras avgränsningarna för varje avfallstyp.   Resultaten av beräkningarna visade att koldioxidutsläppet för varje avfallstyp skiljer sig mycket. Skillnaderna berodde på att varje avfallstyp återvinningsprocess i SÖRAB skiljer sig vad gäller vikter som transporteras, transportlängder, transportmedel och utsläppsgrader i de externa företagen. För plast-, textil- och däcks återvinningsprocess är det transporterna som bidrar till den största delen av utsläppen. För gips och betong är utsläppen i de externa företagen som bidrar mest vilket beror på att transportlängderna i deras återvinningsprocess är relativt korta.   Däckens miljönytta blev högst, 611 kg C02/ton plast besparas genom att inte skicka däcken till förbränning och istället skicka den till återvinning genom SÖRABs återvinningsprocess. Resultatet beror bl.a. på att den alternativa processen inkluderar förbränning av ett ton däck och en relativt lång färjetransport på ca 150 km.   Miljönyttan blev positiv för alla avfallstyper förutom för hårdplasten (-9,85 kg CO2/ton hårdplast) som hade en väldigt lång transportlängd i förhållande med den alternativa processen som var att skicka den till förbränning. Dock var inte slutsatsen att det vore bättre att förbränna hårdplasten eftersom den egentliga miljönyttan möjligtvis ligger i det koldioxidutsläpp som besparas genom att inte behöva tillverka nytt hårdplast från jungfruligt material. / The climate change is one of the biggest environmental problems we face today and is due to the increased greenhouse effect caused by mainly carbon dioxide.  SÖRAB is a waste management company in Sweden who has been getting questions from its customers about the amount of carbon dioxide that is emitted when different types of waste is recycled through their process. This thesis answers this question for five different waste types: gypsum, plastic, textile, concrete and tires. In addition to the emissions from the recycling process in SÖRAB the emissions from another alternative process for each waste is estimated. The alternative process will be either incineration or landfill. With the help of both the alternative process and SÖRABs process an environmental benefit is calculated where a positive environmental benefit means that a saving of carbon dioxide emissions has been made by not sending the waste to incineration or landfill.   The carbon emission from the following parts of the process is included: Transportation of the waste (includes transport by truck and ferry) Transportation within SÖRABs different facilities Transportation from SÖRABs facilities external recycling companies. The energy consumption from ”waste crusher” machine in SÖRAB Fuel consumption from the machines in SÖRAB  The carbon dioxide emissions from the external companies where the waste is recycled. This also includes the transportation in the case a part of the waste is further transported to be incinerated and the emission from the incineration itself.   The results showed that the carbon dioxide emissions for each waste differed very much. The differences were due to each waste recycling process in SÖRAB, which differed in the transported weights, transport lengths, and emission levels in the external company. For plastics, textiles and tires, it was the transportation to the external companies which was the factor that contributed the most to the total carbon dioxide emission. For gypsum and concrete it was the emissions in the external companies that contributed the most, which is due to transport length being shorter for their recycling processes.   The environmental benefit was the highest for the recycling of tires, 611 kg C02/ton plastic is saved by not sending it to incineration and instead recycle it through SÖRABs process.  The result is mainly due to the alternatives process emission from the ferry and incineration.   The environmental benefits were positive for all the waste types except for plastic  (-9,85)  kg CO2/ton textile) which had a long transportation length in comparison to the alternative process which was to send to incineration. In this report it was nevertheless concluded that this doesn’t mean that it would be a better option to incinerate the plastic since the real environmental benefit of plastic and all the other waste types is in the amount of carbon dioxide that is being saved by not needing to manufacture more of the material that is being regenerated through the recycling process.

The basic ingredient of paper is the individual wood fibers. The property of the fibers depends on a variety of factors e.g., method of pulp production and processing. The final sheet quality depends in part on how the fibers interface between each other and therefore factors that affect the fiber size are of interest. The flexibility of the fibers depends in part on the pore water i.e., the fiber swelling. The sheet becomes less flexible at low water content which gives a loss in strength. Thus it becomes desirable to increase the water uptake. The experimental investigation described in this report consists of exposing the wood fibers to different ions and ionic strength and then measure the pore size by thermoporosimetry where a DSC (Differential Scanning Calorimeter) is used. DSC measures the freezing point of water in the pores of the wood fibers. As the freezing point varies with the pore size the size distribution can be determined. The results show that there are complications with thermoporosimetry measurements at different ion concentrations. The strength of the ionic solutions will contribute to a fictitious pore volume, which makes analysis difficult to interpret.

This licentiate thesis presents experimental studies concerning two parts of the electrochemical cell in the chlorate process: a cathode and an anode. Newly synthesized MnOx electrodes were investigated for the cathodic reaction, hydrogen evolution reaction (HER) in the chlorate process. In industry addition of toxic and carcinogenic chromium (VI) as sodium dichromate provides high efficiency. Here undesirable addition of sodium dichromate was avoided while high cathodic efficiency was achieved. Cathodic efficiency and selectivity towards HER, achieved by the MnOx electrodes annealed at different temperatures, were measured by means of mass spectrometry (MS).  The second study investigated oxygen evolution in the chlorate process, which is an anodic side reaction. The evolution of oxygen decreases anodic efficiency and also presents a safety risk due to occurrence of HER in the undivided cell. We followed the amount of produced oxygen by two types of the electrode TiRu, similar to that industrially used, and synthesized TiRuSnSb, by means of MS. The produced oxygen amount was compared to the amount produced by Pt. To our best knowledge, this was the first study that successfully disentangles three different sources of oxygen with good time resolution. Oxygen is produced by homogenous hypochlorite decomposition, heterogeneously by different catalysts present in the electrolyte solution and anodically during the electrolysis i.e. electrochemically. Different electrode materials catalyzed hypochlorite decomposition differently and led to a different volume of oxygen produced. / Denna licentiatavhandling redogör för experimentella studier av tvådelar av den elektrokemiska cell som används i kloratprocessen:katoden och anoden. Syntetiserade MnOx elektroder utvärderades för katodreaktionen,vätgasutveckling, i kloratprocessen. Industriellt tillsätts giftigt ochcancerogent krom(IV) som natriumdikromat för hög verkningsgrad. Denna studie uteslöt oönskad tillsats av natriumdikromat samtidigt som hög katodisk effektivitet erhölls. Katodisk effektivitet och selektivitet för vätgasutveckling, med MnOx elektroder,värmebehandlade vid olika temperaturer, uppmättes med masspektrometer. I den andra studien undersöktes syrgasutveckling i kloratprocessen,vilket är en anodisk sidoreaktion. Syrgasutvecklingen minskar den anodiska effektiviteten och utgör en säkerhetsrisk med anledning avden pågående vätgasutvecklingen i den odelade cellen. Vi uppmättemängden producerad syrgas med två olika elektroder TiRu, liknandeden som industriellt används, och syntetiserad TiRuSnSb, med masspektrometer. Den producerade syrgasmängden jämfördes med mängden producerat på Pt. Såvitt vi vet var detta den första studiesom särskiljer på tre olika syrgaskällor med god tidsupplösning. Syrgas produceras homogent av hypokloritsönderfall, heterogent av olika katalysatorer närvarande i elektrolyten och anodiskt vid elektrolys dvs. elektrokemiskt. Olika elektrodmaterial katalyserade hypokloritsönderfall olika och producerade olika volym syrgas. / <p>QC 2021-04-28</p>