Hannu A. Sinivirta

Vetyautot lähemmäs todellisuutta, keksintö vähentää CO2 -päästöjä

  • Vetyautot lähemmäs todellisuutta, keksintö vähentää CO2 -päästöjä
  • Vetyautot lähemmäs todellisuutta, keksintö vähentää CO2 -päästöjä
  • Vetyautot lähemmäs todellisuutta, keksintö vähentää CO2 -päästöjä

Integroitu superkondensaattori ja vetykatalysaattori

(24.11.2017) UCLA:n (University of California, Los Angeles) tutkijat ovat suunnitelleet laitteen, joka käyttää aurinkoenergiaa sekä energian varastoimiseen että tuottamaan vetyä polttoaineeksi.

Vetyenergiasta saadaan ympäristöystävällistä tuottamalla sitä uusiutuvista energialähteistä. Nykyään valtaosa vedystä tuotetaan fossiilisista polttoaineista, mikä tuottaa suuria määriä hiilidioksidia.

Laite voisi tehdä vetyautoilun edullisemmaksi, koska se tuottaa vetyä käyttämällä nikkeliä, rautaa ja kobolttia eli alkuaineita, jotka ovat paljon halvempia kuin platina ja muut jalometallit, joita tällä hetkellä käytetään vetypolttoaineiden tuottamiseen.

Perinteisesti sekä polttokennossa että superkondensaattorissa on kaksi elektrodia. UCLA:ssa kehitetyllä laitteella on kolme elektrodia.

Kaikki kolme elektrodia ovat kontaktissa aurinkokennoon, joka toimii laitteen tehon lähteenä ja aurinkokennosta kerätty sähköenergia voidaan varastoida kahdella tavalla: sähkökemiallisesti superkondensaattorissa tai kemiallisesti vetynä.

Rakenteen keskeinen Ni-Co-Fe LDH -elektrodi osoittaa erinomaisia sähkökemiallisia ominaisuuksia sekä aktiivisena elektrodimateriaalina superkondensaattoreissa että katalysaattorina hapen evoluutioreaktiossa (OER).

Tutkijat suunnittelivat elektrodit nanomittakaavassa varmistaakseen, että suurin mahdollinen pinta-ala altistuu vedelle, mikä lisää vedyn määrää, jonka laite voi tuottaa ja joka myös varastoi varausta superkondensaattorin.

Vetyautojen laajamittaista käyttöä varten tarvitaan myös sellaista tekniikkaa, joka varastoi suuria määriä vetyä normaalilla paineella ja lämpötiloissa nykyisin käytössä olevien paineistetun tekniikan sijaan, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

http://newsroom.ucla.edu/releases/hydrogen-cars-for-the-masses-one-step-...

https://

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

7Suosittele

7 käyttäjää suosittelee tätä kirjoitusta. - Näytä suosittelijat

NäytäPiilota kommentit (12 kommenttia)

Käyttäjän MikaRiik kuva
Mika Riikonen

Tämä on ehkä osin semanttista hifistelyä mutta onko superkondensaattoriin varastoitunut energia sähköistä vai kemiallista energiaa?

Ymmärtääkseni perinteisessä kondensaattorissa energia on varastoitunut "sähköisessä" muodossa ja akussa on tietenkin tallessa kemiallista energiaa. Superkondensaattorin osalta olen Sinivirran kanssa samassa käsityksessä, että energia kuitenkin olisi sähkökemiallisessa muodossa.

Lisäys: tuolla mainitaan, ettei energian varastoinnissa ole kyse kemiallisesta reaktiosta http://berc.berkeley.edu/storage-wars-batteries-vs...

"The supercapacitor uses a different storage mechanism. In the supercapacitor, energy is stored electrostatically on the surface of the material, and does not involve chemical reactions."

Käyttäjän topira kuva
Topi Rantakivi

Vetyautosta olen pitänyt esittelyn pakollisessa ympäristöopin tunneilla korkeakoulussa vuonna 2000.

Tuolloin esittelin, että vetyä tuottaakseen pitää olla suuri energiavarainen yhteiskunta, jotta vedyn tuotanto olisi 20 senttiä per kilo.

Ainoa saaste autossa olisi rypsiöljystä tehdyt voiteet.

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta

Vaikuttaa mielenkiintoiselta. Kerro lisää prosessista?

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta

#1

Niin siis aurinkokennosta kerätty sähköenergia voidaan varastoida kahdella tavalla: sähkökemiallisesti superkondensaattorissa tai kemiallisesti vetynä.

Kyllä olet oikeassa. Kapasitansseihin varastoitunut energia on sähkökemiallista energiaa.

Tässä keksinnössä elektrodit ovat nanomittakaavassa jolla varmistetaan, että suurin mahdollinen pinta-ala altistuu vedelle, mikä lisää vedyn määrää, jonka laite voi tuottaa ja joka myös varastoi varausta superkondensaattorin.

Käyttäjän eirikr kuva
Antti Ukkonen

Nissanilla on myös etanolipolttokenno jo autossa.

"Nissan argues, however, that the system is “carbon neutral” when counted wheel-to-well. That is because carbon dioxide released is eventually sequestered in the crops that are harvested to make the ethanol. So carbon is contained in a closed loop."

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Vaikka kasvit ottavat hiilidioksidin ilmasta, voi käytetty viljelytekniikka "päästää" myöskin maaperän hiiltä ilmakehään, enemmän kuin kasvien juuret sitä sinne palauttavat.

Täällä pohjoisessa näin ei ehkä pääse käymään, kun normaalisti on otettavissa vain yksi sato per kasvukausi, nurmella useampi, mutta heinäkasveja viljeltäessä sitä maata ei tarvitse muokata joka vuosi ja juuret kyllä kerryttävä maaperän hiiltä.

Laidunnuskierto veisi osan sadosta, mutta nopeuttaisi hiilensidontaa maaperään.

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta

Onhan tämä tietenkin mahdollista, jos Nissan autonvalmistajana näin väittää. Ihan hyvä, että syntyy ratkaisuja ”carbon is contained in a closed loop” -periaatteella.

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta

Kyllä. Hiilen ja hiilidioksin kierto kasvistossa ja maaperässä kiertää omaa sykliään ja osa poistuu ilmakehään.

Tässä blogissa esitetty teknologia perustuu aurinkopaneelista saatuun energiaan, sekä alkuaineista nikkelistä, raudasta ja koboltista rakennettuun elektrodiin, joka syöttää elektroneja nanokennolle. Mitä laajempi nanokenno, sitä enemmän se kerää vettä ja sitä suuremman määrän se tuottaa vetyä.

Tämä prosessi tekee vedyn tuottamisesta halvempaa ja fossiilisia polttoaineita ei tarvita lainkaan ja mikä parasta, päästöinä syntyy vain vettä.

Tämän lisäksi, superkondensaattori varaa elektroneja.

Käyttäjän rjaaskel kuva
Risto Jääskeläinen

Kiitos artikkelin selostuksesta, joka selvensi minulle epäselviä yksityiskohtia.

Noin ylipäätään suhtaudun epäillen kaasumaisen vedyn käyttöön ajoneuvoliikenteessä tai energiavarastona. Perustelu: eivät eliötkään tee niin. Lähinnä siinä on varastointiongelma tai -kustannus. Vedyn nesteytys vaatii energiaa ja "termospullotankkia" jakeluketjun joka vaiheeseen, paineistus sekin vaatii energiaa tuotantovaiheessa ja painetankkia.

Jos vety sidotaan orgaaniseksi hiiliyhdisteeksi, niin silloin homma alkaa pelittämään, kuten yhteyttävät kasvit voivat kertoa.

Metanoli nyt tulee mieleen ihmisteknologiassa käyttökelpoisesta vedyn "sidonta-yhdisteestä". Ei tarvita paineistettuja tankkeja ja voidaan käyttää myös polttokennoja, eli osaa vetytaloutta varten kehitetystä teknologiasta. Metanolipolttokennoja onkin jo käytössä asuntovaunuissa virtalähteenä, mutta kovin ovat vielä kalliita ja pienitehoisia laitteita.

Metanolin eräs etu on siinä, että sitä voi käyttää polttomoottorissa erilaisilla seossuhteillakin. Suomen talvessa toki mieluummin 100% metanolia.

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta

Blogissa esitetty tekniikka on vasta kehittelyvaiheessa ja perustuu mahdollisimman puhtaan energian hyväksi käyttöön. Tässä prosessissa ei synny jääminä hiilidioksia, vain vettä. Metaani palaessaan tuottaa hiilidioksidia.

Niinkuin tässä tutkijat toteavat, vielä tulisi kehittää teknologiaa sellaiseksi, että vetyä voitaisiin valmistaa suurina määrinä ja puristaa normaalissa paineessa, sekä lämpötilassa.

Käyttäjän rjaaskel kuva
Risto Jääskeläinen

Jos metanoli valmistetaan hiilidioksidista ja vedystä, hiilidioksidi tekee ainakin yhden lisäkierroksen. Jos hiilidioksidi on vulkaanista alkuperää, se tulisi joka tapauksessa ilmakehään, jolloin hiidioksidipäästö laskennallisesti lähestyy nollaa. Sama laskennallinen asia, jos hiilidioksidi on vaikkapa puunpoltosta peräisin.

Nykyään metanolia valmistetaan pääosin fosiilisista lähtöaineista, jolloin päästöt ovat vähintäänkin bensiinin tasolla polttokennoakin käyttäen.

Fotosynteesi ja sen varassa toimiva biosfääri voidaan nähdä toimivaksi vetyteknologiaksi. Siinä vetyä ei käytetä kaasumaisena. En ole havainnut, että teknologian kehittäjää olisi syytetty epäpuhtaan energian käyttämisestä.

Käyttäjän HannuSinivirta kuva
Hannu Sinivirta Vastaus kommenttiin #10

Onhan se tietysti näinkin, olen samaa mieltä. Mutta jos haluaa vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä em. keksintö ajaa sen asian. Fotosynteesi on sitten kokonaan toinen kysymys ja jos joskus kykenemme pääsemään niinkin lähelle luonnollista Calvinin kiertoa joka lähestyisi 100%:n hyötysuhdetta erilaisten innovaatioiden yhteydessä, siinä olisi vähintään kahden Nobelin suoritus.

Toimituksen poiminnat

Tämän blogin suosituimmat kirjoitukset