Opladen in seconden

“Ik hoorde het vorige week van een journalist van NRC Handelsblad. Daarna kreeg ik ‘alerts’ van collega’s over de hele wereld”, vertelt dr. Erik Kelder van de vakgroep nanostructured materials bij Technische Natuurwetenschappen. Als het over lithiumion batterijen gaat weet iedereen hem te vinden. Was de vinding van Byoungwoo Kang en Gerbrand Ceder dus groot nieuws? “Het is wel vrij groot nieuws”, zegt Kelder behoedzaam. “De oplossing is niet spectaculair, maar het is interessant dat het gelukt is.” Niet spectaculair? Volgens New Scientist maakt de vinding het opladen van batterijen honderd keer sneller en in een persbericht van Nature zeggen de uitvinders: “Mobiele telefoons zouden in tien seconden opgeladen zijn, terwijl een plug-in hybride auto in slechts vijf minuten oplaadt.”
“Dat staat niet vast”, vindt Kelder. Overdrijven ze dan? “Dat is moeilijk te zeggen.” Betwijfelt hij de vinding? “Niet de vinding, wel de factor honderd.”
Volgens krantenberichten danken de Amerikanen van het Massachusetts Institute of Technology hun succes aan twee verbeteringen: het gebruik van nanostructuren en de toepassing van een bijzondere coating die lithiumionen snellere toegang verschaft tot de kathode (de positieve pool van de batterij).
De batterij, legt Kelder uit, terwijl hij ter illustratie een accusetje van een laptop uit elkaar haalt, bestaat uit een opgerold lint van een koolstoflaag, een ionengeleidende elektrolyt en een metaaloxidelaag. Dat zit opgerold in een aluminium hulsje en ziet eruit als een forse batterij. Tussen de verschillende lagen bewegen de lithiumionen heen en weer. Ze vinden onderdak in de kristalstructuur van het metaaloxide en de koolstof. Bij het opladen gaan ze van plus naar min, bij het ontladen de andere kant op. Alleen gebeurt die opname van lithium niet erg snel, wat de batterijen traag maakt. Door het gebruik van nanostructuren vergroot je het oppervlak en daarmee de opnamesnelheid. Dat is niet nieuw volgens Kelder – als je daar geen gebruik van maakt, krijg je simpelweg geen werkende batterij met deze nieuwe materialen. Wel nieuw is de glasachtige coating die lithiumionen efficiënt de nanokristallen van de kathode inloodst.
Maar dat wil nog niet zeggen dat de hele batterij daarmee honderd keer sneller wordt. De elektrolyt en de anode moeten dan namelijk ook veel sneller werken. “De vraag is of dat gebeurt”, zegt Kelder. “Het kathodemateriaal hebben ze laten zien – nu de rest nog.”
Op het onderzoek van de groep van Kelder heeft de publicatie weinig invloed. Kelder werkt met een andere stof aan de kathode (lithiumnikkelfosfaat) en met cellen met een groter spanningsverschil. Of de aluminiumoxidecoating die hij gebruikt ook zo efficiënt lithium geleidt, kan hij niet zeggen, omdat dat nog niet onderzocht is. Daar kun je ook niet makkelijk iemand voor vrijmaken, legt hij uit. De meeste onderzoekers werken immers op projectbasis, betaald door industrie of NWO. Die kunnen niet zomaar het roer omgooien. Kelder: “Je hebt geen vrij onderzoek meer in Nederland, in elk geval niet in Delft.”

Technische Bestuurskunde (TB) heeft na vier jaar zijn eerste afstudeerder afgeleverd. Hans Smit verkreeg vorige week vrijdag de ingenieurstitel bij deze jongste faculteit van de TU Delft. Aan werk is geen gebrek; Smit heeft een aantal aanbiedingen van bedrijven op zak, maar nog geen beslissing genomen.

Figuur 1 Hans Smit: ,,Als er weinig studenten zijn, pik je de stof sneller op”

De eerste lichting bestuurskundestudenten trad in 1992 aan. Dat waren er ruim honderd. Van hen studeren er in augustus nog zeven af. ,,De eerste lichting klitte erg aan elkaar. Binnen zo’n kleine groep ken je elkaar na een tijdje van haver tot gort. We zaten met weinig mensen in een nieuwe faculteit, hadden een grote computerzaal voor onszelf en ook de hele kantine. Eigenlijk waren we echt verwend”, blikt Smit terug.

Na zijn opleiding aan de hts in Hilversum werkte Smit vier jaar bij telecom-gigant AT&T. ,,Ik ontwikkelde daar software. Meer dan dat was het ook niet. Een opdracht die af was, verdween meteen uit mijn blikveld. Maar er zitten natuurlijk ook organisatorische kanten aan software-ontwikkeling, zoals de vraag hoe een nieuw programma in een bedrijf ingevoerd kan worden. Die kennis miste ik nog.”

Op basis van de goede naam koos Smit voor de TU Delft om zich in deze materie te verdiepen. ,,Ik had me eerst ingeschreven bij Informatica. Pas op een voorlichtingsdag kwam ik erachter dat Technische Bestuurskunde was opgericht. Door de enthousiaste presentatie ben ik toen meteen geswitcht, nog voordat ik met informatica begonnen was.”

,,Ik had destijds de indruk dat de nieuwe studie breder was en dat er grotere projecten aan de orde kwamen, zoals de invoering van de chipkaart voor allerlei toepassingen. Het ging dus om een cultuurverschil tussen de twee studierichtingen. In de praktijk bleek me later dat informatica ook naar de bredere context kijkt”, aldus de afstudeerder.

Aftasten

De aanstekelijke verhalen van de TB-oprichters hebben Smit niet teleurgesteld. Ook hij praat nu enthousiast over de studie. Hij heeft nooit getwijfeld of het met de nieuwe opleiding wel de goede kant op ging, zegt hij.

De eerste jaren van TB karakteriseert hij als ‘een kwestie van aftasten’. ,,TB wilde veel aandacht geven aan de kwaliteit van het onderwijs. Ook begeleiding van studenten stond hoog in het vaandel. Daardoor was er altijd de mogelijkheid om in gesprek te treden over dingen die fout liepen. Er ging natuurlijk wel wat mis, zeker in het begin. Tentamens bijvoorbeeld, daarvoor was nog geen referentiekader. Als resultaten tegenvielen, viel er wel eens over te praten. En klachten over het curriculum werden altijd snel behandeld.”

,,Ook voor sommige docenten was de nieuwe studie even wennen. Docenten economie uit Rotterdam kwamen voor een heel andere groep studenten te staan dan ze gewend waren. De eerste drie,vier weken dat ze college gaven, moesten ze voor zichzelf op een rijtje krijgen welke kennis er al aanwezig was en wat ontbrak. Bij het wiskundeonderwijs lag dat anders. Die vakken waren op de standaard-Delftse leest geschoeid, dus de docenten wisten wat er gegeven moest worden”, meent Smit.

De overstap van een full time job terug naar de schoolbanken was voor hem zelf even wennen. Smit: ,,Het was vreemd om weer in het gareel te moeten lopen. Ik was de oudste van mijn jaar en ook dat was nieuw. Maar ik kon me goed aanpassen. Ik werd lid van het Corps. Dat was een rare gewaarwording, om op m’n vijfentwintigste lid te worden. Maar ik heb er veel van geleerd, vooral op sociaal gebied. Op een hts zie je elkaar alleen in de computerzaal, daar leer je niet om zelfstandig te zijn of sociale vaardigheden op te doen.”

Gezelligheid

Als grootste voordeel van het studeren aan een jonge faculteit ziet Smit de gezelligheid. ,,Je bent met een kleine club, dus je hebt de kans om iedereen goed te leren kennen. Het motiveert ook en je pikt de stof sneller op. Een nadeel is dat studenten die hier nieuw aankomen niet weten wat ze met de studie aanmoeten. Pas na één jaar kies je echt een specifieke richting. Dan wordt duidelijker waar je al je kennis voor nodig hebt. Bij andere faculteiten, bijvoorbeeld Scheikunde, heb je daar in het begin al een beter idee van.”

,,De eerste lichting wordt goed gevolgd. Iedereen is benieuwd waar de studenten terechtkomen. De oorspronkelijke bedoeling was dat de studie alleen zou opleiden voor de publieke sector, maar een aantal studenten wil niet bij de overheid werken. Die willen de private sector in.” Dat kan ook, weet Smit. Door de wens van de studenten is in het curriculum inmiddels meer plaats ingeruimd voor vakken als economie en marketing.

Zelf verrichtte Smit zijn afstudeerwerk bij de Amsterdamse politie. De ordehandhavers uit de hoofdstad maken regelmatig gebruik van de group decision room (GDR) bij TB om informatie op een goede manier op een rij te krijgen. In een GDR praten leden van een team via een netwerk van computers met elkaar. Iedereen kan zijn mening intypen en die verschijnt op alle schermen. Niemand weet van wie de diverse opmerkingen afkomstig zijn, dus argumenten doordrukken op grond van een hoge functie of een grote mond is er niet meer bij. Het hoofdstedelijk politiekorps vroeg zich af of het nuttig was om zo’n GDR ook in het eigen bureau in te richten.

Smit keek op vier verschillende afdelingen naar de beste manier om teams te ondersteunen met informatietechnologie. ,,Ik heb onder meer bij de zedenpolitie rondgekeken. Op die afdeling bleek persoonlijke communicatie heel belangrijk te zijn. De intuïtie van de medewerkers speelt een grote rol. Een team heeft dan weinig aan een kamer vol computers.”

Complex

Zijn kennis op technisch gebied is door de studie niet vergroot, vindt Smit, maar hij heeft wel meer zicht gekregen op het aanpakken van complexe problemen: ,,Op de hts leer je alleen hoe je een programma kunt laten draaien. Technische Bestuurskunde kijkt juist naar het hele proces van invoeringvan een nieuw stukje informatietechnologie. Ik heb geleerd om bijvoorbeeld ook aan economische aspecten te denken. Daar had ik na de hts geen beeld van.”

Het economie-katern van de krant spelt Smit echter nog steeds niet. ,,Ik bekijk eigenlijk alleen de sportpagina’s. Maar ik zie wel vaker tv-programma’s als Nova. In de perikelen rondom de Brent Spar herkende ik veel uit mijn studie. In de manier waarop Shell en Greenpeace tegenover elkaar stonden, zag ik hoe mensen formeel en informeel met hun positie in een conflictsituatie omgaan. Dat kwam ook in de lesstof voor.”

In de voorgenomen fusie tussen TB en de faculteit Wijsbegeerte en Technische Maatschappijwetenschappen ziet Smit wel wat. ,,Economische aspecten en marketing komen dan misschien beter tot hun recht. Maar ik weet niet of de identiteit van TB, waar informeel contact belangrijk is, na de fusie behouden kan blijven.”

De eerste afstudeerder van TB realiseert zich terdege dat TB in Delft een beetje als de vreemde eend in de bijt wordt beschouwd. ,,Maar ik voel me net zo goed een onderdeel van de TU. Het eerste jaar kwamen er veel omzwaaiers naar bestuurskunde toe en dan maak je via-via ook kennis met studenten van andere richtingen.” En hoe negatief sommige studenten ook over bestuurskundige zaken denken, ooit moeten ze er toch aan geloven, meent Smit. ,,In hun eerste baan krijgen techneuten direct allerlei cursussen die de bestuurskundige aspecten van hun vak belichten. Zo worden ze klaargestoomd voor het echte werk.”