Polttokenno ajoneuvon tehonlähteenä

Abstract

Polttokennojärjestelmässä pääkomponentit ovat elektrodit, elektrolyytti ja kennoston virtaus- eli bipolaarilevyt. Merkittävä osa kennon koosta syntyy pääkomponenttien lisäksi erilaisista systeemin oheislaitteista, joista käytetään nimitystä BOP (Balance of Plant). Aivan pienemissä polttokennoissa rakenne on suhteellisen yksinkertainen, mutta suuremmissa tarvitaan esimerkiksi polttoaineen ja ilman kierrättimiä eli pumppuja ja puhaltimia. Kennoston tuottamaa tasasähköä joudutaan usein muokkaamaan, jolloin tarvitaan esimerkiksi jänniteregulaattoria tai DC/DC- muunninta. Suuremmissa CHP-sovelluksissa tarvitaan DC/AC-inverttereitä. Lisäksi ohjaukseen voidaan tarvita sähkömoottoreita. Puhuttaessa polttokennoista ja energian tuotannosta tulee väistämättä kysymykseen myös vedyn tuotanto elektrolyysillä, sillä elektrolyysi on hyvin tunnettu ja puhdas tapa valmistaa vetyä. Tästä johtuen vedyn tuotantotavat ja vedyn laatu ovat ajankohtaisia tutkimuskohteita polttokennojen rinnalla. Puhuttaessa polttokennoista on oleellista hahmottaa myös muut ympäröivät vetyteknologiat. Vety on potentiaalinen energiavarasto, sillä sen energiasisältö massayksikköä kohti on poikkeuksellisen suuri (ks. polttoaineiden ominaisuuksia, taulukko 3.1), mutta heikkous tulee siinä, että kaasumaisena aineena sen tiheys on kovin pieni ja tällöin varastointi vaatii kohtuuttoman suuren tilan. Vety säilötäänkin kaasumaisena usein suurissa metallitankeissa. Polttokennoauto on kulkuneuvo, joka tuottaa energiaa kennojensa avulla lähtöaineesta, yleensä vedystä. Se on käytännössä lähes sähköauto. Polttokennoauto eroaa perinteisiin sähköautoihin verrattuna siten, että sen tuottama energia syntyy polttokennoissa. Polttokennoautot ovat muuten rakenteeltaan vastaavanlaisia kuin polttomoottoriautot.