Fuel Cells and Hydrogen Technology, Electronic exam 25.8.–21.9.2025 (3cr)

Objective

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää polttokennojen perusrakenteen sekä luokitella eri polttokennotyypit. Hän osaa soveltaa sähkökemian ja termodynamiikan peruskäsitteitä siten, että pystyy analysoimaan polttokennojen toimintaa ja tämän kautta tekemään johtopäätöksiä, miten kennossa syntyviä häviöitä voidaan pienentää ja kennon toimintaparametreja parantamaan. Opiskelija pystyy arvioimaan polttokennojen hyödynnettävyyttä sekä sähkön että lämmön tuotannossa ja kennojen hyödyntämistä ajoneuvokäytössä. Edelleen opiskelija osaa kuvata vedyn eri valmistamismenetelmiä ja verrata menetelmien tehokkuutta sekä pystyy selittämään vedyn eri varastointiteknologioita. Hän pystyy kriittisesti keskustelemaan yleisesti vetytaloudesta futurologisena energiajärjestelmänä.

Content

Core contentPolttokennojen sähkökemia ja termodynamiikka: Polttokennojen yleinen teoria. Avoimen piirin jännite ja hyötysuhteen määrittäminen. Toimintaolosuhteiden vaikutus kennon suorituskykyyn.Polttokennon häviöt ja polarisaatiokäyrä: Aktivointi- vuotovirta-, konsentraatio- ja ohmiset häviöt.Polttokennotyypit: matalan ja korkean lämpötilan kennot. Kennotyyppien rakenne ja oheislaitteet. Polttoainevaihtoehdot ja vedyn reformointi.Vedyn infrastruktuuri: Vedyn valmistus- ja varastointiteknologiat. Tekninen ja taloudellinen vertailu.Polttokennojen sovellusalueet: stationääri-, mobiili- ja liikenne-sovellutukset. Edut, ongelmat ja tulevaisuuden haasteet.Case: Polttokennojärjestelmän mitoitusesimerkki: Systeemin mitoittaminen valittuun sovelluskohteeseen. Tulosten analysointi.Complementary knowledgeTermodynamiikan tilafunktiot ja niiden hyödyntäminen.Operointiolosuhteiden optimointi, lämpötila, paine ja konsentraatio.Kennojen kosteustasapaino, jäähdytys ja ilmastointi. Toimintapaine ja reaktantin koostumus.Turvallisuus ja viranomaismääräykset.Vetytalouden analysointi.Specialist knowledgePolttokennojen historia.Yhdistetyt järjestelmät, polttokennon hukkalämmön hyödyntäminen.Vedyn muut sovellusalueet.Polttokennojen markkinapenetraatio. Hanke-esittely.