Polttoainekomponenttien ja epäpuhtauksien vaikutus kiinteäoksidipolttokennojen ikääntymiselle
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2007
Department
Major/Subject
Fysikaalinen kemia
Mcode
Kem-31
Degree programme
Language
fi
Pages
ix + 57 s. + liitt. 3
Series
Abstract
Kiinteäoksidipolttokennot (solid oxide fuel cell, SOFC) ovat yksi lupaavimmista tulevaisuuden ratkaisuista polttoaineen konvertoimiseksi energiaksi tehokkaasti ja ympäristöystävällisesti. SOFC-sovellutuksissa on mahdollista hyödyntää useita eri polttoaineita: vetyä, metaania, ja jopa pidempiä hiilivetyjä sisältäviä nestemäisiä polttoaineita. SOFC- ja biopolttoaineteknologian yhdistäminen tarjoaa erityisen mielenkiintoisen mahdollisuuden kestävään energiantuotantoon. Käytettäessä pidempiä hiilivetyjä sisältäviä polttoaineita, kuten dieseliä, polttoaineen esikäsittely on tarpeen hiilenmuodostuksen ja kennon nopean suorituskyvyn laskun estämiseksi. Polttoainevalintojen ja polttoaineen esikäsittelyjärjestelmän optimoinnin kannalta on tärkeää tuntea kuinka paljon epäpuhtauksia tai pidempiä hiilivetyjä kennolle voidaan syöttää ilman merkittävää suorituskyvyn laskua. Työn kirjallisuusosassa käydään aluksi läpi SOFC:n toimintaperiaatteet sekä rakenne ja eri osien tehtävät. Tämän jälkeen tarkastellaan kennon hyötysuhdetta ja kennojännitteeseen vaikuttavia ilmiöitä. Lopuksi käsitellään katalyytin deaktivoitumismekanismeja ikääntymispohdintojen perustaksi. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin polttoainesyötön eteenipitoisuuden vaikutusta anodikannatteisen yksikkökennon ikääntymiseen. Tarkoituksena oli selvittää konvertoituuko eteeni SOFC:n anodilla energiaksi vai kiihdyttääkö sen läsnäolo polttoainesyötössä kennon ikääntymistä. Syötön eteenipitoisuutta kasvatettiin askeleittain 0 ppm:stä 1000 ppm:n. Kunkin askeleen kesto oli sata tuntia. Kennon jännitevastetta monitoroitiin askelten aikana virrantiheyden ollessa vakio. Lisäksi kennon suorituskyvyn muutoksia seurattiin impedanssispektroskopialla sekä polarisaatiomittauksin. Kennon kokonaisvastus kasvoi mittausjakson aikana, mutta tulokset eivät indikoineet mitään radikaalia, SOFC:n normaalista ikääntymiskäyttäytymisestä poikkeavaa, suorituskyvyn romahdusta. Näin ollen voidaan todeta, ettei eteeni kiihdytä SOFC:n ikääntymistä polttoainesyötön ollessa kostutettua. Kokonaisvastuksen määritysmenetelmiä vertailtaessa havaittiin, että impedanssispektroskopialla määritetyt kokonaisvastuksen arvot olivat luotettavampia kuin polarisaatiomittauksista lasketut arvot.Description
Supervisor
Kontturi, KyöstiThesis advisor
Noponen, MattiKallio, Tanja