Siirrettävä polttokenno-elektrolyyseri tuottaa vetyä ja vedystä sähköä päästöttömästi

Teollisuuden raaka-aineena tunnettu vety sopii myös polttoaineeksi ja energian varastointiin, ja sitä voidaan valmistaa päästöttömästi vedestä. VTT on yhdistänyt vedestä vetyä ja vedystä sähköä tuottavat laitteet yhdeksi siirrettäväksi järjestelmäksi, joka tuottaa vetyä peräti 80–90 prosentin hyötysuhteella.

VTT_polttokenno

Kun vety kohtaa hapen polttokennossa, syntyy sähköä ja päästöinä pelkkää vesihöyryä. Tämä vetyteknologian sähkökemiallinen perusta on vanha, mutta sen tuoreet sovellukset ovat yhä tärkeämpiä, kun pyritään eroon fossiilisista polttoaineista esimerkiksi raskaassa liikenteessä ja sähköntuotannossa. Ydinkysymykseksi on noussut, miten polttokennon polttoaineena käyttämä vety tuotetaan. Kuva: VTT

Vetyä on tuotettu perinteisesti fossiilisista raaka-aineista, kuten maakaasusta, mutta sitä voidaan tuottaa myös elektrolyyserissä hajoittamalla vesi vedyksi ja hapeksi sähkövirran avulla. Näin vedystä tulee päästötön polttoaine, jos sähkö on tuotettu päästöttömästi.

- Kehitimme polttokenno-elektrolyyserijärjestelmän eli reversiibelin polttokennojärjestelmän, joka tuottaa vetyä ja päinvastaiseen suuntaan käytettäessä sähköä. Laite voi toimia esimerkiksi tuulivoimalan yhteydessä, jolloin ympäristöystävällinen tuulisähkö voidaan varastoida vedyksi ja palauttaa taas sähköksi kulutushuippujen aikana. Laite mahtuu konttiin, ja se on helppo viedä myös ajoneuvojen tankkausasemalle tai liittää kemianteollisuuden prosessiin, joka käyttää vetyä raaka-aineena. Laitteen pystyy toteuttamaan käyttökelpoisessa mittakaavassa, kertoo tutkija Ville Saarinen VTT:n polttokennotiimistä.

Ylivoimainen hyötysuhde kiinteäoksiditeknologialla

Heikko hyötysuhde on jarruttanut päästöttömän vedyn valmistusta ja siten myös vetyteknologian yleistymistä. Kaupalliset elektrolyyseriteknologiat perustuvat joko alkaliteknologiaan tai PEM-teknologiaan (Proton Exchange Membrane), jota käytetään myös polttokennoautoissa. Sillä on päästy noin 60 prosentin hyötysuhteeseen, eikä kaksisuuntainen käyttö ole mahdollista. VTT:n tiimi käytti kiinteäoksidi- eli SOC-teknologiaa (Solid Oxide Cells).

- Kiinteäoksiditeknologia ja sen edellyttämä 700 asteen käyttölämpötila mahdollistavat erittäin korkean hyötysuhteen vedyn valmistuksessa. Pääsemme sillä 80–90 prosenttiin, Saarinen sanoo.

Toisin kuin PEM-polttokenno, reversiibeli kiinteäoksidipolttokenno (rSOC) voi hyödyntää vedyn ohella myös suoraan muita polttoaineita, kuten maakaasua tai biokaasua, siis metaania. Polttoainejoustavuus voi osoittautua hyvinkin merkittäväksi tekijäksi seuraavan 20 vuoden aikana siirryttäessä vaiheittain kohti päästötöntä energiajärjestelmää.

Tällä hetkellä vedyn valmistusta kiinteäoksiditeknologialla jarruttaa ennen kaikkea hinta. Kiinteäoksidikennojen valmistuksessa ei käytetä esimerkiksi kalliita platinakatalyyttejä, kuten PEM-kennoissa, mutta keraamisten elektrolyyttien ja niistä koottujen kennojen valmistus on teknisesti vaativaa.

Polttokennotiimi kehitti polttokenno-elektrolyyserijärjestelmän osana kolmivuotista BALANCE-EU-projektia, joka päättyy tämän vuoden marraskuussa.

(www.balance-project.org)

Uusimmat artikkelit

27.10.2020 | Alan Uutiset

Valmetin Q3 tulos vakaa – vahva kehitys Papereissa jatkui

Konepajayhtiö Valmetin tilausmäärät laskivat odotetusti kolmannella kvartaalilla, mutta vertailukelpoinen liiketulos nousi edellisvuoden vastaavaan ajankohtaan nähden. 

Liikenteen päästöt puoleen 2030 mennessä – laaja keinovalikoima avuksi

Liikenne- ja viestintäministeriön johtama fossiilittoman liikenteen työryhmä on antanut suosituksensa siitä, miten kotimaan liikenteen kasvihuonekaasupäästöt voidaan puolittaa vuoteen 2030 mennessä ja pudottaa nollaan vuoteen 2045 mennessä. Työryhmä on tarkastellut myös keinoja, joiden avulla kansainvälisen meri- ja lentoliikenteen päästöjä voitaisiin vähentää Suomessa.

22.10.2020 | Tutkimus ja koulutus

LUT: Uutta rakennusmateriaalia teollisuuden sivuainevirroista

Teollisuuden sivuainevirroista on kehitetty Urban Infra Revolution -hankkeessa rakentamiseen soveltuvia, ekologisia ja 3D-tulostettavia geopolymeerikomposiitteja. Materiaaleja testataan Lappeenrannassa junaradan meluesteessä. Hankekonsortio pyrkii luomaan materiaaleille kannattavan liiketoimintaekosysteemin.

HSY: Häiriöttömämpää viemäröintiä pumppaamosaneerauksilla

Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY:n jätevedenpumppaamo Vantaan Ylästöntiellä uusitaan. Pumppaamon kapasiteetti nousee ja samalla se uudistuu teknisesti. Pumppaamojen ja viemäreiden saneerauksella parannetaan toimintavarmuutta ja vähennetään häiriöitä, joista pahimmillaan voi syntyä jäteveden ylivuoto maastoon tai vesistöön.

SSAB:n Raahen-tehtaalla kokeiltiin lisätyn todellisuuden hyödyntämistä asennustyön valvonnassa

SSAB:n Raahen-tehtaan nauhavalssaamon vuosihuollossa otettiin kesällä digiloikka, kun asennustyön valvonnassa hyödynnettiin ensimmäistä kertaa lisättyä todellisuutta (AR). Tämä mahdollisti sen, että kyseistä asennustyötä yleensä valvovan asiantuntijan ei tarvinnut matkustaa Saksasta SSAB:n tehtaalle Raaheen, vaan hän pystyi seuraamaan ja ohjaamaan työtä AR-lasien kautta, jotka oli kiinnitetty tehtaan oman asennusvalvojan kypärään.

20.9.2020 | Kumppaniartikkeli

Somotec: Lisää kulumiskestävyyttä tuotantoprosessiin

Teollisuuden kasvavat kilpailukyky- ja tehokkuusvaatimukset sekä usein raskaat käyttöolosuhteet edellyttävät laitteiden kulutuksen- ja korroosionkestävyyden jatkuvaa parantamista.

OL3 EPR:n sähköntuotanto alkaa helmikuussa 2022

Teollisuuden Voima Oyj (TVO) on saanut laitostoimittaja Areva-Siemens -konsortiolta päivitetyn aikataulun OL3 EPR -laitosyksikön käyttöönotosta. Sen mukaan polttoaine ladataan reaktoriin maaliskuussa 2021, laitosyksikkö liitetään valtakunnan sähköverkkoon saman vuoden lokakuussa ja säännöllinen sähköntuotanto alkaa helmikuussa 2022.