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

K-ryhmän uusi energiankierrätysjärjestelmä leikkaa ruokakauppojen lämmönkulutuksen jopa 95 prosenttia

K-ryhmä ja Granlund ovat kehittäneet K-ruokakaupoille energiankierrätysmallin, jolla lämmönkulutus pienenee parhaimmillaan 95 prosenttia ja joka muuttaa kiinteistön kerralla energian osalta lähes hiilineutraaliksi. Päästösäästöt vastaavat vajaan seitsemän tuhannen asukkaan kunnan vuosittaisia hiilidioksidipäästöjä.

10.12.2019 | Tutkimus ja koulutus

Vaasan yliopisto rakentaa kiertotalouden ekosysteemiä jäte-energia-alalle

Vaasan yliopiston energian ja kestävän kehityksen tutkimusalusta VEBIC ryhtyy rakentamaan kiertotalouden tiekarttaa ja ekosysteemiä jäte-energia-alalle yhdessä alan toimijoiden kanssa. Uusia ratkaisuja kaivataan esimerkiksi hiilidioksidipäästöjen pienentämiseen, aiemmin jätteeksi luokiteltujen sivuvirtojen tehokkaampaan hyödyntämiseen ja hukan minimointiin liittyen.

10.12.2019 | Alan Uutiset

Rakennuskonevuokraus kääntyy ensi vuonna taas kasvuun

Suomen talouden ja rakentamisen aiempaa hieman myönteisemmät odotukset näkyvät rakennuskoneiden vuokrakysynnässä sekä kuluvana että ensi vuonna. Maailmantalouden näkymissä ei ole tapahtunut juurikaan muutoksia: kasvuvauhti hiipuu, mutta taantumaa ei ennakoida.  Vuonna 2021 sekä rakentamisen että rakennuskoneiden käytön ennakoidaan vähenevän selvästi, Forecon Oy:n tuoreesta selvityksestä käy ilmi.

Tieto-ohjautuvia menetelmiä laakerien kunnonvalvontaan

Laakerit ovat yleisin koneissa käytettävä komponentti ja vioittunut laakeri yleisin syy koneiden rikkoutumiseen. Heikkokuntoinen laakeri voi rikkoutuessaan aiheuttaa äkkinäisen konerikon, jonka seuraus saattaa olla merkittävä taloudellinen tappio – tai pahimmillaan ihmishenki. Uusi väitöstutkimus hyödyntää tieto-ohjautuvia menetelmiä ja ohjelmistoarkkitehtuuria laakerien kunnonvalvonnassa.

Posti raivaa esteitä digitalisaation tieltä – Postin palveluihin kirjautuminen SisuID:llä

Posti osallistui digitaalisen identiteetin käyttöä edistävän hankkeen pilottiin. Uusi tunnistusmenetelmä tekisi Postin digitalisaatiotavoitteista helpommin saavutettavia.

Puhtaiden osien merkitys sähköautoteollisuudessa haastaa laitetoimittajat

FinnSonic Oy on saanut historiansa suurimman ultraäänipesulinjatilauksen. Noin kahden miljoonan euron arvoinen linja toimitetaan keväällä 2020 Saksaan sähköautoteollisuuden tarpeisiin.

8.11.2019 | Kumppaniartikkeli

KL-Lämmön osaaminen tulppaa teollisten laitteiden rahareiät

Teollisuuden järjestelmissä kiertää nesteiden lisäksi yllättävän paljon rahaa. Ainakin kun ajatellaan Motivan takavuosina vetämää energiatehokkuuden tutkimusta, jonka mukaan tehoton lämmönsiirto aiheuttaa suomalaisille teollisuusyrityksille 500 miljoonan euron vuosittaiset kustannukset. Tässä on suurten kiinteistöjen omistajille taas yksi hyvä syy pitää järjestelmät kunnossa.