Diamant elektroden?

Wie goed opgelet heeft bij het lezen van de vorige blogpost, weet dat het cruciaal is dat er stroom kan vloeien tussen de verschillende elektroden om waterstof te kunnen produceren. Hiervoor is het dus belangrijk dat de elektroden geleidend zijn. Mijn elektroden worden gemaakt van een heel dun laagje diamant. Dit materiaal werd gekozen omdat het een bijzonder materiaal is op heel veel verschillende vlakken. 

Diamant is opgebouwd uit koolstofatomen, deze kan je zien als knikkers, de bolletjes in de afbeelding hieronder. Grafiet, waaruit onder andere de vulling van potloden gemaakt wordt, is opgebouwd uit dezelfde koolstofatomen. 

Hoe komt het dan dat beide materialen totaal andere eigenschappen hebben? Dit komt door de manier waarop de knikkers bij elkaar gehouden worden. In diamant zitten ze in een heel strak netwerk waarbij elke knikker verbonden is met zijn vier buren en op die manier wordt een sterke kristallen structuur gevormd. Bij grafiet daarentegen zijn de knikkers een pak vrijer om te bewegen, hetgeen ertoe leidt dat grafiet veel fragieler is.

Maar minstens even belangrijk om te vermelden is dat de sterke structuur van diamant ook maakt dat het eigenlijk een elektrische isolator is en dus geen stroom geleid terwijl grafiet dat wel kan. Nu denk je misschien, "Hoe? De elektroden moesten toch wel geleidend zijn? Dan kies je toch beter voor grafiet?". Dat is waar, maar door de fragiele structuur van grafiet kunnen we dat niet als materiaal gebruiken, ze moeten uiteindelijk ook overleven in de ruimte, remember ;) 

Nu is er gelukkig een manier om de diamant wel elektrisch geleidend te maken en dat is doperen. Niet zoals doping in het wielrennen of misschien wel?

Ik zou het eerder vergelijken met het toevoegen van ingrediënten aan een recept om de eigenschappen van het eindresultaat te veranderen. Zoals je aan koekjes chocoladeschilfers kan toevoegen om ze nog lekkerder te maken, zo kan je aan diamant andere soorten atomen of knikkers toevoegen. Stel je voor dat je grotere knikkers toevoegt aan het netwerk. Hierdoor zal er meer speling op de knikkers komen, waardoor ze vrijer kunnen gaan bewegen. Door het toevoegen van de juiste soorten knikkers, in mijn geval boron atomen, kan je er dus voor zorgen dat de diamant wel elektrische stroom zal geleiden zonder in te moeten boeten aan de sterke structuur. Nu vragen jullie jullie misschien af, “Ja maar wat heeft dat met die kelder te maken? Wat had je daar dan verloren?” Wel, niks eigenlijk. Hier staan simpelweg de meetinstrumenten waarmee ik de elektrische geleiding van de verschillende diamant elektroden kan meten. Want zo exact als patisserie is, zo variabel is het maken van diamant elektroden. Ondanks dat je steeds hetzelfde recept gebruikt, is er in het eindresultaat toch verschil in geleidbaarheid en andere factoren. Voor het verdere onderzoek is het echter belangrijk om al deze verschillen in kaart te brengen, om eventuele afwijkingen te kunnen verklaren. Dus de reden voor al het kelderwerk was het in kaart brengen van de verschillen tussen de elektroden die ik meegebracht had naar Zwitserland.