12 • OHUTLEVY 2024 www.ohutlevy.com Vedyn hyödyntäminen energiankantajana vaatii monenlaisia teknisiä ratkaisuja, joissa valmistusmateriaalit joutuvat kontaktiin vedyn kanssa. Tämä aiheuttaa lisävaatimuksia materiaalin valintaan. Tyypilliset sovellukset ruostumattomille ohutlevyille vetykäyttökohteissa Vedyn varastointiin ja kuljetukseen tarvitaan erilaisia säiliöitä ja putkistoja. Lämpötilasta ja paineesta riippuen näissä kohteissa voidaan käyttää erilaisia materiaaleja, mm. hiiliterästä ja ruostumattomia teräksiä. Vedyn jakelussa tankkausasemille tarvitaan säiliöden ja putkien lisäksi erilaisia venttiilejä tankkausten mahdollistamiseksi. Kaasun lämpötilan säätämiseen tarvitaan lämmönvaihtimia ja paineistamiseen kompressoreita. Näissä sovelluksissa käytetään tyypillisesti 316L haponkestävää ruostumatonta terästä. Elektrolyysi käyttää energiaa ja vettä vety- ja happikaasun luomiseen, kun taas polttokenno muuntaa vetyä ja happea energiaksi ja vedeksi. Ruostumaton terästä käytetään monissa erilaisissa komponenteissa, kuten liittimissä, bipolaarilevyissä (kuva 2), anodi- ja katodilevyissä sekä polttokennojen rungoissa. Käytettävä teräslaji valitaan polttokennotyypin, käyttölämpötilan sekä ympäristöolosuhteiden mukaan. Ruostumattoman teräksen lujuus ja korroosionkestävyys mahdollistavat komponenttien mittojen, erityisesti paksuuden, optimoinnin koon ja painon suhteen. Materiaalin valinta Vedyllä on alhainen tilavuudellinen energiatiheys, joten kaasumaisen vedyn kuljetus ja varastointi vaatii usein erittäin korkean paineen ollakseen kilpailukykyinen fossiilisten polttoaineiden rinnalla. Korkeaan paineeseen puristettu vety aiheuttaa materiaaleille haasteita sillä se edistää vedyn diffuusiota materiaaliin heikentäen materiaaliominaisuuksia. Tätä ilmiötä kutsutaan yleisesti vetyhauraudeksi ja sen tunnistaminen materiaalivalinnassa on tärkeää, jotta varmistetaan uusien kehitettävien vetysovelluksien turvallinen käyttö ja ehkäistään odottamattomien materiaalivaurioiden syntymistä. Metallisen materiaalin kiderakenne määrittää pitkälti alttiuden vetyhauraudelle. Austeniittisessa ruostumattomassa teräksessä sekä esimerkiksi alumiinissa on vetyhaurauden kannalta edullinen pintakeskinen kuutiollinen kiderakenne (pkk). Kyseisen kiderakenteen materiaaleilla vedyn diffuusio on alhainen ja materiaalit käyttäytyvät sitkeästi laajalla käyttölämpötila-alueella. Tilakeskiset kuutiollisen kiderakenteen (tkk) metallit, kuten hiiliteräkset sekä ferriittiset ruostumattomat teräkset, ovat alttiimpia vetyhauraudelle ja ne soveltuvat lähinnä matalan paineen ja/tai alhaisen vetypitoisuuden sovelluksiin. Vedyn kuljetuksen mahdollisuutta käyttäen olemassa olevaa maakaasuputkistoverkostoa on tutkittu useissa maissa, mutta selvitysten mukaan nykyisillä putkistomateriaaleilla (yleensä hiiliteräs) vedyn maksimipitoisuutta ja kaasun painetta on rajoitettava [2]. Vetyä voidaan myös varastoida ja kuljettaa nestemäisessä muodossa, mutta vedyn äärimmäisen matalan kiehumislämpötilan vuoksi tämän täytyy tapahtua -253 °C lämpötilassa. Tyypilliset austeniittiset ruostumattomat teKUVA 1. Vedyn kierto energiankantajana. KUVA 2. Polttokennon bipolaarilevy
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU0NTUwMw==