Teknologiasta liiketoimintaa

Tulosta Lähetä linkki

Keraamiset polttokennot osana tulevaisuuden kestävää energiajärjestelmää

10.06.2010

Primäärienergian käytön tehokkuus suhteessa energiantuotannon ympäristövaikutuksiin on merkittävä tekijä tulevaisuuden energiajärjestelmässä. Fossiilisia tai biopohjaisia polttoaineita käyttävien laitosten osalta järjestelmien sähköntuotannon hyötysuhde, pienet päästöt ja soveltuvuus erilaisille polttoaineille ovat tärkeitä tekijöitä. Kiinteäoksidipolttokenno (SOFC) on lupaava teknologia fossiilisten tai uusiutuvien hiilivetyjen (esim. maakaasu, biokaasu, synteesikaasu) käyttöön pohjautuvassa pienen ja keskisuuren mittakaavan hajautetussa sähkön- ja lämmöntuotannossa ja kulkuneuvojen lisävoimanlähteenä.

SOFC-järjestelmien sydämenä toimivat kennot ovat ohuita keraamisia komposiitteja. Keskeinen tutkimushaaste on parantaa kennojen ja järjestelmien kestävyyttä ja suorituskykyä sekä alentaa hintaa.

Pihlatien väitöstyön aiheena on ollut tutkia ja parantaa kiinteäoksidipolttokennon tukirakenteena ja hapetuselektrodina (anodi) käytettävän, stabiloidusta zirkoniumoksidista ja nikkelistä valmistetun komposiitin (Ni–YSZ) kestävyyttä erityisesti tilanteessa, jossa pelkistävässä kaasukehässä (käyttölämpötila noin 750oC) oleva anodikomposiitti joutuu hapettaviin olosuhteisiin esimerkiksi järjestelmähäiriön vuoksi. Rakenteessa olevan nikkelin hapettuminen (ns. redox-sykli) on kiinteäoksidipolttokennolle erittäin vaarallinen käyttötilanne ja johtaa usein kennon vaurioitumiseen. Työssä on tutkittu tätä redox-stabiilisuus-ongelmaa kokeellisesti ja mallintamalla sekä kehitetty parannettuja Ni–YSZ-komposiitteja. Saadut tulokset ovat lupaavia ja niitä voidaan käyttää jatkokehityksen pohjana.

Väitöskirja verkossa:
Stability of Ni–YSZ composites for solid oxide fuel cells during reduction and re-oxidation
http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/2010/P740.pdf