Korkean lämpötilan elektrolyysi

Korkean lämpötilan elektrolyysi on menetelmä vedyn ja hapen tuottamiseksi vedestä korkeassa lämpötilassa elektrolyysillä.

Korkean lämpötilan elektrolyysi on hyötysuhteeltaan parempi ja taloudellisesti edullisempi kuin tavanomainen matalan lämpötilan elektrolyysi. Lämpötilan kasvattaminen vähentää sähkötehon suhteellista osuutta elektrolyysissä, ja pelkästään veden kiehumispisteen ylittäminen madaltaa myös elektrolyysin kuluttamaa kokonaistehoa. Kaikissa korkean lämpötilan elektrolyyseissä lämpötila on yli 100 °C ja käyttökelpoisen lämpötila-alueen ylärajan asettavat pääasiassa materiaalitekniset haasteet.

Hyötysuhteen paraneminen lämpötilan noustessa selittyy sillä, että elektrolyysissä kuluva sähkö tuotetaan lämpövoimakoneissa, joiden hyötysuhde on matala. Elektrolyysin lämmön osuuden noustessa vastaavasti huonolla hyötysuhteella tuotetun sähkön osuus pienenee. Toisaalta lämpöenergian käyttö korkean lämpötilan elektrolyysissä ei kärsi vajaasta hyötysuhteesta, sillä lämpöenergia on valmiiksi alimman tason energiaa. Elektrolyysin tuotteiden eli vedyn ja hapen lämpötila ja niiden sisältämä lämpö on välittömästi elektrolyysin jälkeen suuri, mutta se saadaan hyödynnettyä elektrolyysiin tulevan veden esilämmityksessä. Oleellista on saada elektrolyysin sähkönkulutuksen suhteellinen osuus pienemmäksi ja korkea lämpötila mahdollistaa sen.

Tavallisesti vetyä tuotetaan maakaasusta pyrolyysillä. Korkean lämpötilan elektrolyysistä voi tulla taloudellisesti kilpailukykyinen menetelmä vedyn valmistamiseksi, jos elektrolyysissä tarvittava energia saadaan tuotettua riittävän halvalla. Huokea hiilineutraali vety puolestaan tekisi hiilineutraaleista polttoaineista kuten synteettisestä metanolista kilpailukykyisiä. Neljännen sukupolven ydinreaktoreilla oletetaan tuotettavan halpaa sähköä ja myös elektrolyysissä tarvittava korkea lämpötila.

Lähteet

Viitteet

Elektrolyysi
Energiantuotanto
Energiatekniikka
Polttoaineet
Vety