Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Johan Tallgren

Väitöskirjan nimi on "Development of solid oxide fuel cell stack components and characterization methods"

Kiinteäoksidipolttokennot ovat lupaava teknologia energiatuotannon hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä. Sen etuja ovat korkea hyötysuhde, vähäiset päästöt ja monipuolisuus polttoainevalinnassa. Käyttäessään vetyä polttoaineena ainoa paikallinen päästö on vesihöyry. Polttokennojen käyttöönottoa haittaa korkeampi hintataso perinteiseen energiantuotantoon verrattuna ja lisäkehitys on tarpeen. Väitöskirja keskittyy valittuihin kehitystarpeisiin kennoston kestävyyden ja eliniän parantamiseksi. Nämä fokusalueet ovat metallisten virtauskanavalevyjen suojapinnoitteet, kokoonpuristuvat kennoston hybriditiivisteet ja todenmukaisia käyttöolosuhteita jäljittelevät karakterisointimenetelmät.

Kennostossa yksittäisiä polttokennoja liitetään sähköisesti sarjaan metallisten virtauskanavalevyjen avulla, jolloin voidaan tuottaa tarvittava määrä sähkötehoa. Väitöskirjassa tutkittiin virtauskanavalevyjen eri suojapinnoitteita, jotka hidastavat haitallista oksidoitumista ja kromihöyrystymistä, sekä kehitettiin uudenlainen suojapinnoitteiden karakterisointimenetelmä. Parhaat kehitetyt suojapinnoitteet voitaisiin käyttää sellaisenaan kennostossa. Kaasutiiveyden saavuttamiseksi tarvitaan kennostossa kestäviä ja toimivia tiivistemateriaaleja. Työssä kehitettiin ja testattiin hybriditiivisteitä, jotka koostuvat kokoonpuristuvasta ytimestä jonka pinnoilla on lasikerros. Tiivistemateriaalilla saavutettiin alhainen vuototaso ja sen todettiin olevan sopiva kennostokäyttöön. Brittiläinen Flexitallic Ltd on kaupallistanut nämä tulokset.

Työssä kehitetyt karakterisointimenetelmät tähtäävät realististen käyttöolosuhteiden simulointiin. Polttoaineen esikäsittelyä varten rakennettiin maakaasun esireformeri, joka toimi monipuolisena tutkimusvälineenä. Toisen kehitetyn mittausmenetelmän avulla voidaan määrittää käynnissä olevan kennoston polttoaineen virtaus- ja lämpötilajakauman. Kehitettyjä menetelmiä voidaan hyödyntää kennoston kehitys- ja testaustoiminnassa.

Vastaväittäjänä toimii professori Anke Hagen, Tanskan teknillinen yliopisto, Tanska

Kustos on professori Peter Lund, Aalto-yilopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Väittelijän yhteystiedot: Johan Tallgren, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, [email protected], 0442826226

Elektroninen väitöskirja

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa. Tilaisuuteen voi osallistua täällä:
https://aalto.zoom.us/j/68124888950

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopasVäitöskirja on julkisesti esillä 10 päivää ennen väitöstilaisuutta osoitteessa: https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/?lang=fi