Tutkijat kehittivät tavan tehdä polttokennoja halvemmalla
20.12.2011
Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän, jonka avulla polttokennoja voidaan rakentaa aiempaa selvästi halvemmalla.
Tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan polttokennoon jalometallista nanopartikkelikatalyyttia atomikerroskasvatusmenetelmällä, jonka ansiosta kallista katalyyttia tarvitaan noin 60 prosenttia vähemmän kuin nykyään.
− Löytö on merkittävä, sillä aiemmin tutkijat eivät ole päässeet muilla tavoin yhtä suureen säästöön, kun käytetään jo kaupallisesti käytössä olevia materiaaleja, kertoo dosentti Tanja Kallio Aalto-yliopistosta.
Teknisesti polttokennoilla voitaisiin korvata saastuttavat ja polttoainetta paljon kuluttavat polttomoottorit jo tänä päivänä. Polttokennoissa kemiallisia reaktioita pitää nopeuttaa käyttämällä katalyyttiä. Katalyyttien hinta on polttokennojen yleistymisen merkittävimpiä esteitä.
Laajimmin käytetyissä polttokennoissa anodin päälle laitetaan katalyytiksi ohuena kerroksena yleensä kallista, mutta polttoaineen kanssa tehokkaasti reagoivaa jalometallimetallijauhetta. Aalto-yliopiston tutkijoiden menetelmän jauhekerroksesta voidaan tehdä huomattavasti aiempaa ohuempi ja näin myös huokeampi.
Tutkijat kehittävät tällä tutkimuksella parempia alkoholipolttokennoja, joissa käytetään polttoaineena esimerkiksi metanolia tai etanolia. Alkoholeja on helpompi käsitellä ja varastoida kuin usein käytettyä vetyä. Alkoholipolttokennoissa voidaan myös käyttää katalyyttinä palladiumia, joka on yli puolet halvempaa kuin vetypolttokennoissa usein käytetty platina.
Polttokennoilla energiaa voidaan tuottaa erittäin vähän saastuttavasti tai ilman, että ne saastuttavat ollenkaan. Ne tuottavat paljon energiaa sekä käytetyn polttoaineen määrään että laitteen kokoon nähden. Koska niissä ei ole liikkuvia osia, ne ovat hiljaisia ja voivat kestää käytössä pitkään ilman huoltoa.
Kun polttokennoja saadaan tuotettua halvemmalla, niistä odotetaan ratkaisua autojen energianlähteeksi ja akkujen korvaajiksi moneen eri paikkaan. Polttokennoja on jo käytetty pitkään hinnastaan huolimatta energiantuottajana eristetyissä paikoissa, esimerkiksi avaruusaluksissa.
Tulokset perustuvat polttokennon anodilla tehtyihin alustaviin palladiumkatalyyttitesteihin. Seuraavassa vaiheessa on tarkoitus testata rakenteen toimivuutta varsinaisissa polttokennoissa. Kaupalliseen tuotantoon on mahdollisuus päästä 5–10 vuoden päästä.
Tutkimus on julkaistu Journal of Physical Chemistry C -lehdessä. Tutkimusta on rahoittanut Aalto-yliopiston MIDE-tutkimusohjelma ja Suomen Akatemia.
Lisätietoja:
Dosentti Tanja Kallio
Kemian tekniikan korkeakoulu, Aalto-yliopisto
tanja.kallio [at] aalto [dot] fi
puh. (09) 470 225 83
Tutkimus on julkaistu Journal of Physical Chemistry C -lehdessä. Tutkimusta on rahoittanut Aalto-yliopiston MIDE-tutkimusohjelma ja Suomen Akatemia.
Artikkeli: Atomic Layer Deposition Preparation of Pd Nanoparticles on a Porous Carbon Support for Alcohol Oxidation. The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115, 23067–23073. dx.doi.org/10.1021/jp2083659
