Uusia teknologioita tulossa vedyn valmistukseen

Yli 200-vuotiasta alkalista elektrolyysiprosessia hiotaan ja optimoidaan edelleen. Sen rinnalle on kuitenkin tulossa myös uusia teknologioita, joista pisimmällä on ratkaisu, jossa kiinteä polymeerikalvo toimii elektrolyyttinä. Kuten alkaalisessa elektrolyysissä, polymeeriprosessissa käytetään katalyyttiä, koska prosessin lämpötila on matala.

– Polymeeripohjaisella teknologialla päästään 70 prosentin hyötysuhteeseen ja myös sen käyttö on helpompaa yksinkertaisemman kennorakenteen vuoksi. Ensimmäiset pilottilaitokset ovat jo käytössä ja prosessin lopullinen käyttökelpoisuus arvioidaan tämän vuosikymmenen aikana, professori Peter Lund kertoo.

Toinen uusi teknologiavaihtoehto on keraaminen elektrolyysi, jossa elektrolyyttinä toimii kiinteäoksidimateriaali. Lund vertaa sen toimintaa keraamiseen lieteen. 

– Prosessi toimii korkeassa 500–700 asteen lämpötilassa, jolloin katalyyttiä ei tarvita. Jätelämpö on 500–600 asteista, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää esimerkiksi erilaisissa teollisissa prosesseissa, Lund kuvaa.

– Teknologia on vielä kokeiluasteella, ja esimerkiksi siihen sopivia materiaaleja kehitetään vielä. Pitkällä aikavälillä se on erittäin kiinnostava, sillä sen sivutuotteita on helppo hyödyntää korkean lämpötilan takia.

Kiinteäoksidielektrolyysiprosessi toimii myös polttokennona, joita tutkitaan Lundin tutkimusryhmässä, ja sitä voi ajaa molempiin suuntiin. 

– Jos sinne tuo vetyä ja ilmaa, se tekee sähköä. Siinä voidaan käyttää myös ammoniakkia, metaania ja metanolia. Se siis tarjoaa mahdollisuuden laitoskohtaiseen energian varastointiin, jonka avulla investoinnin kokonaiskäyttöaste saadaan korkeaksi.

Kaikissa elektrolyysiprosesseissa on kaksi elektrodia, katodi ja anodi, ja niiden välissä elektrolyytti, jossa ionit liikkuvat. Lundin tutkimusryhmä pystyy yhdistämään nämä kolme ominaisuutta yhteen materiaalikokonaisuuteen.

– Pärjäämme kolmen sijasta yhdellä pinnoitteella. Se yksinkertaistaa huomattavasti valmistusta. Se toimii jo laboratoriomittakaavassa. Levyistä saadaan mustesuihkutulostuksella hyvin ohuita, mikä säästää niihin tarvittavia materiaaleja, Lund kuvaa.