Johan NordstrandResearcher
Om mig
Jag är forskare i beräkningsbaserad materialkemi vid Kemikum på Stockholms universitet. Min forskning fokuserar på vattenrening med kapacitiv avsaltning (capacitive deionization, CDI), och jag är särskilt intresserad av att förstå hur föroreningar selektivt kan avlägsnas och återvinnas från vatten.
Under min tid som postdoc arbetade jag med multiskaliga simuleringar vid Stanford. Mitt arbete har därför omfattat finita element- (FEM) simuleringar på enhetsnivå, ekvationer och statistik på mesoskalig nivå, och atomär modellering med DFT. Innan min tid som postdoc gjorde jag min doktorsexamen på KTH (Kungliga Tekniska högskolan) i Sverige under professor Joydeep Dutta, där jag utvecklade grundläggande teori och beräkningsmetoder för CDI.
Inom CDI har min främsta prestation varit att utveckla en ny process som uppnår upp till 100 gånger högre jonselektivitet med samma elektrodmaterial. Upptäckterna har möjliggjorts genom min nyutvecklade mjukvara och beräkningsmetoder, vilket gör det möjligt att simulera multi-jonselektivitet i betydligt större detalj än tidigare.
Forskningsarbetet stöds av ett återvändarbidrag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse för multiskalig modellering. Jag har även erhållit ett anslag från ÅForsk inom hållbara material för jonutvinning med CDI. Tack!
Forskning
CDI är en elektrokemisk metod för vattenrening. Den använder en anordning med två porösa elektroder med en separering emellan. Apparaten körs genom att en spänning läggs på. Det gör att saltioner samlas i de porösa elektroderna. När elektroderna är fyllda tas spänningen bort och saltet frigörs. Nedan visas en animation som visar processen:
I CDI kan elektrodmaterial väljas baserat på vilken typ av föroreningar i vattnet man vill avlägsna. Därför kan metoden användas för avsaltning, mjukgöring av vatten, borttagning av gödningsmedel osv. Det finns också ett växande intresse för mikroplaster och medicinska restprodukter.
CDI-processen kan simuleras genom att konstruera ekvationer som visar hur saltionerna rör sig och adsorberas i anordningen under driften. På så sätt kan simuleringen visa hur transport, adsorption och selektivitet beror på hur anordningen används och är uppbyggd.