4/2013

Vedystä kasvihuoneilmiön kukistaja?

Lemmetyisen tutkimusryhmä

TTY sai kutsun Solarogenix-hankkeeseen ultranopeaan spektroskopiaan
liittyvän osaamisensa ansiosta. Kuvassa professori Helge Lemmetyinen,
tutkija Venla Manninen, hankkeen projektipäällikkö Kimmo Kaunisto
sekä tutkija Paola Vivo.

Vetytalous eli vedyn käyttö polttoaineena tarjoaa realistisen mahdollisuuden vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Maailman merissä vetyä on rajattomasti, mutta ongelmana on veden hajottaminen vedyksi ja hapeksi. Nykytekniikalla se ei suuressa mittakaavassa ole taloudellisesti kannattavaa.

Ratkaisu ongelmaan voi löytyä auringonvalosta. TTY on mukana EU-komission rahoittamassa kolmivuotisessa hankkeessa, jossa kehitetään pilottilaitteisto veden hajottamiseen valokatalyyttisesti auringonvalolla.

Muutamassa vuodessa arkipäivää

Nykyisin vetyä tuotetaan pääasiassa katalyyttisesti metaanista ja vesihöyrystä 800–1 000 asteen lämpötilassa ja 10–50 ilmakehän paineessa. Vedyn tärkein käyttäjä on lannoiteteollisuus, toinen merkittävä käyttäjä on öljynjalostus.

– Vetyä auringonvalolla tuottavien kennojen teolliseen valmistukseen päästään 5−7 vuodessa, arvioi professori Helge Lemmetyinen TTY:n kemian ja biotekniikan laitokselta.

– Tämä ei ole vain tutkijan optimismia. Tekniikka on jo valmiina, pitää vain löytää materiaali, jossa reaktio on riittävän tehokas.

Valokatalyyttinen reaktio, jossa auringon valo hajottaa veden vedyksi ja hapeksi on tunnettu jo yli 40 vuotta, mutta tähän asti sen hyödyntämiseen ei ole ollut kehittynyttä tekniikkaa. Helge Lemmetyisen mukaan vetyä tuottavan kennon kehittäminen on nyt realistista, koska muutamassa vuodessa on edistytty valtavasti materiaalien ominaisuuksien kontrolloimisessa ja sähkökemiallisten prosessien mittausmenetelmien kehittämisessä.

Lemmetyinen arvioi, että aurinkoenergia eri muodoissaan on 20–30 vuoden kuluttua ainoa varteenotettava energialähde koko ihmiskuntaa ajatellen. Aurinkosähköä tuotetaan jo nyt paljon: viime vuonna asennettiin maailmassa aurinkosähkökapasiteettia noin 15 ydinvoimalan verran.

Huipputason mittausosaamista

Aurinkosähköön verrattuna vedyllä on se etu, että sitä voidaan varastoida. Vetyä voi myös helposti siirtää maakaasun tapaan.  

Aurinkosähköön verrattuna vedyllä on se etu, että sitä voidaan varastoida. Vetyä voi myös helposti siirtää maakaasun tapaan.

Vetyä tuottavia kennoja kehittävässä Solarogenix-hankkeessa on Lemmetyisen johtaman TTY:n supramolekulaarisen valokemia -ryhmän lisäksi mukana kuusi yliopistoa tai tutkimuslaitosta Saksasta, Puolasta, Sveitsistä, Italiasta ja Espanjasta. Teollisina partnereina hankkeessa ovat Siemens ja merkittävä titaanidioksidin tuottaja, saksalainen Sachtleben.

– Ideana on tutkia valoaktiivisia materiaaleja, jotka pystyvät hapettamaan veden, siis tuottamaan happea, jolloin vastaelektrodilla syntyy automaattisesti vetyä, projektipäällikkö Kimmo Kaunisto kuvaa.

Koostumukseltaan, kiderakenteeltaan ja pinnan muodoiltaan erilaisia metallisia tai puolijohdemetallisia materiaaleja kehittävät pääasiassa hankkeen sveitsiläinen ja italialainen partneri.

TTY:n tehtävä on selvittää, mitkä ovat välittömät ensimmäiset vaiheet, kun valon säde osuu elektrodin pinnalle. Tähtäimessä on noin viiden prosentin teho, jossa siis sadan fotonin osuessa elektrodin pintaan vapautuu viisi vetymolekyyliä. Ilmiöt tapahtuvat elektrodien ja veden rajapinnalla alle pikosekunnista – vähemmässä kuin sekunnin miljoonasmiljoonasosassa – aina sekunnin tuhannesosiin.

– Mitä nopeammin elektroni liikkuu elektrodin ja veden välillä, sitä tehokkaampi ilmiö todennäköisesti on, Helge Lemmetyinen sanoo.

 

Teksti: Martti Tammisto
Kuva: Petri Laitinen

Kerro kaverille
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
4/2013
Puhtaampaa ilmaa ja energiaa kaupunkeihin
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
4/2013
Myrskyn noustessa punnitaan toimintavarmuus
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
4/2013
Suomalainen sellu taipuu design-tuotteeksi
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
4/2013
Jätettä ahmivat bakteerit tuottavat vetyä
Aika hullaantua teknologiasta
Aika hullaantua teknologiasta
4/2013
Aika hullaantua teknologiasta
Miksi pakokaasu näkyy pakkasella?
Miksi pakokaasu näkyy pakkasella?
4/2013
Miksi pakokaasu näkyy pakkasella?
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
4/2013
Kosteusongelmat ja energiankulutus ovat rakennusfysiikan haasteita
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
4/2013
Energiatehokkaiden järjestelmien tutkimus vaatii yhteistyötä
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
4/2013
Hamletin yönäytöksestä Tampere-talon isoon saliin
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
4/2013
Alumniyhdistys juhlisti puolipyöreitä vuosiaan
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
4/2013
LUMA-toiminta täytti 10 vuotta
Joulutoivotus
Joulutoivotus
4/2013
Joulutoivotus

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi