Bioresurssien tehokkaampi käyttö energiavarastoina ja vihreän siirtymän mahdollistajana -BitKein
Sisällysluettelo
Hankekuvaus
BitKein on VTT:n koordinoima konsortiohanke, jolla haetaan suuren mittakaavan ratkaisuja sähköjärjestelmän säätämiseksi ja energian varastoimiseksi.
Virtausakut soveltuvat hyvin kiinteäksi suuren mittaluokan energian varastointitekniikaksi, joka voidaan integroida sähköverkkoon ja uusiutuviin energialähteisiin. Virtausakkujen avulla voidaan tasata uusiutuvan energiantuotannon vaihteluita ja sitä kautta vähentää energian hinnan heilahteluja.
Jyväskylän yliopiston osahankkeessa kehitetään menetelmää virtausakkujen hiilielektrodien valmistukseen. Tavoitteena on optimoida virtausakkujen tehokkuus ja korvata elektrodien grafiitti hyödyntämällä biomassoista ja/tai sivuvirroista saatavaa hiliipitoista materiaalia johtavan hiilen lähteenä. Hankkeessa selvitetään aluksi erilaisten biomassojen soveltuvuus johtavan hiilimateriaalin valmistukseen, jonka jälkeen tehdään selvitys Keski-Suomesta löytyvistä soveltuvista biomassa- tai sivuvirtalähteistä ja pyritään luomaan lisäarvoa olemassa olevalle biomassalle sekä tehostamaan sivuvirtojen hyödyntämistä.
Elektrodien valmistukseen käytetään lähtökohtaisesti jauhetekniikkaan perustuvaa 3D tulostusta. 3D tulostuksen avulla elektrodin huokoisuus ja läpivirtausominaisuudet sekä elektrodien mekaaniset ominaisuudet voidaan optimoida. 3D tulostusta käytetään ensisijaisesti hiili/polymeeri- hybridielektrodien valmistukseen. Tulostuksen avulla johtavaa hiilimateriaalia voidaan helposti vaihdella ja samalla hakea tehokkuuden ja kestävyyden kannalta optimaalista hiili-polymeerisuhdetta. Elektrodien tulostaminen on nopea tekniikka joka soveltuu hyvin elektrodien raaka-aineiden vertailuun.
Virtausakussa protonit toimivat varauksen tasaajina, ja niiden on päästävä akun puoliskolta toiselle, muiden ionien pysyessä omilla puolillaan. Nykyisin yleisesti käytettävä, varsin kallis, sulfonoitu fluoripolymeeri-kalvo ei ole kaikilta osin optimaalinen materiaali. Erityisesti elektrodeja kehitettäessä protoninsiirtokalvon ominaisuudet korostuvat. Tässä hankkeessa etsitään tällä hetkellä käytössä oleville materiaaleille korvaavia ratkaisuja, jonka avulla uudenlaisista hiilimateriaaleista valmistetuista elektrodeista saatava hyöty voidaan maksimoida. Lähtökohtana on hyödyntää huokoisia metalliorgaanisia koordinaatiopolymeeri materiaaleja protoninsiirtokalvon aktiivisena osana.
