Teksti Kemia-lehti, kuva Kaisu Koivumäki
Oulun yliopiston kattolaboratoriossa on käynnistynyt kokeilu, jossa aurinkovetyreaktorin prototyyppiä testataan ensi kertaa Suomessa ulko-olosuhteissa. Aurinkovetypaneeli muistuttaa tavallista aurinkopaneelia, mutta sen sisällä on vettä ja valokatalyyttinen materiaali.
Aurinkovedyn tuottaminen perustuu vesimolekyylien hajottamiseen vedyksi ja hapeksi valokatalyyttisesti auringonvalon avulla. Menetelmä ei vaadi lainkaan sähköä, toisin kuin vedyn tuotannossa yleistyvä vesielektrolyysi-menetelmä, joka vaatii valtavasti energiaa.
”Aurinkovedyssä vety on prosessin suora tulos. Tutkimuksemme avulla on mahdollistettu vedyn tuottaminen suoraan Auringon energialla ilman välivaihetta, jossa energia muutetaan sähköksi”, sanoo professori Marko Huttula, joka johtaa Oulun yliopiston vetytutkimusta. Aurinkovedyn tuotanto mahdollistaa hajautetun vedyntuotannon myös sähköverkon ulkopuolella, kunhan on vettä ja auringonvaloa.
Aurinkovedyn kehittämisessä teolliseen mittakaavaan Suomi on kehittäjien kärkijoukoissa Japanin ja Espanjan kannoilla.
”Oulun testireaktori on tärkeä askel aurinkovedyn edistämisessä. Pitkään laboratoriossa kehittämämme prosessi, katalyytit sekä aurinkovetypaneelien kalvot ovat nyt saavuttaneet prototyyppivaiheen”, kertoo yliopistotutkija Samuli Urpelainen.
Aurinkovedyn tuotannossa katalyyttimateriaaliin imeytyvän, näkyvän auringonvalon energia riittää hajottamaan vesimolekyylit vedyksi ja hapeksi, jotka kerätään. Katalyytti on aine, joka nopeuttaa kemiallista reaktiota.
”Me pystyimme kiinnittämään katalyytit fyysiseen muotoon muokattaviksi kalvoiksi.”
Katalyytteinä käytetään usein harvinaisia metalleja, joiden saatavuudessa tai katalyysivaiheen kestossa voi olla haasteita. Oulun yliopiston aurinkovetyreaktorissa kehitetään edullisia katalyyttejä, jotka eivät ole kriittisiä raaka-aineita, eivätkä lisää riippuvuutta EU:n ulkopuolisista maista. Jatkossa Oulussa tutkitaan esimerkiksi Suomesta löytyvää edullista nikkeliä katalyyttina.
”Katalyyttejä rakennetaan erilaisten molekyylien yhdisteistä, joissa haetaan näkyvälle auringonvalolle mahdollisimman herkkiä yhdistelmiä. Nikkeli lisää reagointia auringonvaloon, ja sitä voidaan monipuolisesti yhdistellä muihin aineisiin”, Urpelainen sanoo.
”Yleensä katalyytit ovat pulverimaisia jauheita, jotka vaativat jatkuvaa sekoitusta, jos ne laitetaan sellaisenaan veteen. Me pystyimme kiinnittämään katalyytit fyysiseen muotoon muokattaviksi kalvoiksi. Etuna on myös, että kalvoja ei ole sidottu yhteen katalyyttiin, vaan mitä tahansa katalyyttiä voidaan käyttää kalvoissa. Tämä mahdollistaa tehokkaampien katalyyttien käytön tulevaisuudessa, ja parantaa menetelmän kaupallisia laajennusmahdollisuuksia”, Oulun yliopiston väitöskirjatutkija Veera Tapionkaski kertoo.
Aurinkovedyn tutkimusyhteistyössä kumppaneita ovat esimerkiksi Oulun ammattikorkeakoulu, Utajärven kunta, uusiutuvan energian tuottajia, autoliikkeitä ja logistiikkapalvelujen tuottajia, kuten Oulun kaupunki, Gen-H Oy, Insta Automation, Automaatiosäätiö, Oulun Energia, Energiequelle, Oulun teollisuuden ammattikoulutussäätiö, Utajärven kunta, Wetteri Power, Pohjaset, Skarta ja Autoalan Keskusliitto. Tutkimusta on tukenut esimerkiksi Tiina ja Antti Herlinin säätiö ja aurinkovetypaneelin prototyyppi on kehitetty ja toteutettu Euroopan Union osarahoittamissa EAKR hankkeissa, Pohjois-Pohjanmaan liiton rahoittamana.
