Vesielektrolyysin mallit ja säätö

Abstract

Vety on raaka-aine teollisuuden prosesseissa. Prosessien raaka-aineen lisäksi vetyä voidaan hyödyntää energiansäilöntään, koska se sisältää suuren määrän energiaa massaansa nähden. Vesielektrolyysillä voidaan tuottaa vetyä vedestä ilman kasvihuonepäästöjä. Vedyn energiatiheyden ja sen tuotannon päästöttömyyden ansiosta vety on lupaava kaasu energiansäilöntää varten. Tässä työssä tutkitaan elektrolyysireaktiosta tehtyjä malleja ja mallien käyttötarkoituksia. Lisäksi elektrolyyserijärjestelmän säätöön perehdytään ohjaussuureiden ja säädettävien suureiden sekä säätörakenteiden näkökulmasta. Tämän työn keskeinen tulos mallinnuksen kannalta on, että elektrolyyserin yli vallitsevaan jännitteeseen merkittävästi vaikuttavia suureita ovat elektrolyyserin paine, lämpötila ja virtatiheys elektrodeilla. Säätimien osuudessa työtä selvisi, että elektrolyyserien paine on monissa tutkimuksissa säädettävä suure, koska vetysäiliöiden täyttäminen vaatii vetyä korkeassa paineessa. Lisäksi selvisi, että elektrolyyserin lämpötila on useissa tutkimuksissa säädettävä suure, koska lämpötila vaikuttaa elektrolyyserin hyötysuhteeseen.