Oulun yliopisto

Aurinkovedyn edistysaskel: Oulun yliopistossa onnistuttiin tuottamaan vetyä pitkäaikaisella ja halvalla katalyytilla luonnonvedestä auringonvalolla

Jaa

Uusimmassa tutkimuksessa vetyä tuotettiin luonnonvedestä auringonvalon avulla 86 vuorokauden ajan ilman tehon heikkenemistä. Valokatalyysilla tuotettu vety eli aurinkovety on täysin päästötöntä.

Katalyyttejä tutkitaan Oulun yliopiston laboratorioissa. Kuva Janne-Pekka Manninen
Katalyyttejä tutkitaan Oulun yliopiston laboratorioissa. Kuva Janne-Pekka Manninen

H2O-vesimolekyylin hajottaminen vedyksi ja hapeksi valon avulla tarjoaa uusiutuvan ja päästöttömän ratkaisun energiapulmaan. Valokatalyysiä on tutkittu ja kokeiltu jo kymmeniä vuosia ympäri maailmaa, mutta ongelmana on ollut kestävän ja tehokkaan katalyytin löytäminen. Katalyytit ovat olleet lyhytikäisiä tai harvinaisia metalleja, missä on omat ongelmansa. Oulun yliopiston uutena katalyyttinä toimii molybdeenisulfidi, jota löytyy luonnosta runsaasti esimerkiksi graniitista. Molybdeenisulfidin lisäksi katalyytin heteroliitokseen tarvitaan nikkeliä ja hopeaa hopeiseksi nanoliimaksi, mutta näitä metalleja tarvitaan häviävän vähän, jolloin katalyytti on erittäin kustannustehokasta.

Laboratorio-olosuhteissa Oulun yliopiston uudella katalyytillä on tuotettu vetyä luonnonvedestä auringonvalon avulla 86 vuorokauden ajan ilman tehon heikkenemistä. Katalyytillä on saavutettu seitsemän prosentin tehokkuus; viittä prosenttia pidetään kannattavuuden rajana. Lisäksi fotokatalyysissä käytetty luonnonvesi puhdistuu prosessissa.

“Teoria on todistettu ja kehittämämme katalyytti on helppo ja halpa valmistaa, ja lisäksi se on hyvin kestävä. Aurinkovety tarvitsee vielä vuosien tutkimustyötä, ennen kuin se on hyödynnettävissä suuressa mittakaavassa. Nyt on tärkeää, että rahoitusta ja resursseja kohdistetaan työhön, joka tähtää reaktoriteknologian kehittämiseen sekä kaupallisten ratkaisujen ja yritystoiminnan luomiseen. Tekniikka on nyt murrosvaiheessa,” sanoo uutta tutkimusta vetänyt professori Marko Huttula Oulun yliopistosta. “Vedyn käyttäminen suoraan esimerkiksi auton moottorissa on aidosti vihreää, sillä vedyn palamisesta tulee ainoastaan vettä.”

Aurinkovety vaihtoehdoksi suuret määrät sähköä vaativalle elektrolyysi-vedylle

Tällä hetkellä vetyä tuotetaan maailmalla pääosin fossiilisista polttoaineista CO2-päästöjä tuottavalla höyryreformilla noin 80 miljoonaa tonnia vuodessa. Lähitulevaisuuden vetysiirtymässä pyritään vedyn tuotannon moninkertaistamiseen sekä päästöttömiin tai vähäpäästöisiin vedyn tuotantomenetelmiin.

Vetyaurinkokennot toimivat tuttujen aurinkokennojen tapaan ja tuottavat vetyä, kun kennossa oleva vesi ja katalyytti reagoivat auringonvaloon. Oulun yliopiston tutkijat ovat myös tutkineet perhosten siipien ja kasvien lehtien rakenteita kehittämään paneeleita, jotka hyödyntävät entistä tehokkaammin auringonvaloa.

Aurinkovedyn etuna elektrolyysiin eli sähkön avulla tapahtuvaan vedyn tuottamiseen on se, että se ei vaadi muuta kuin Auringon energiaa. Elektrolyysiin tarvittavaa sähköä voidaan tietysti tuottaa uusiutuvilla energiamuodoilla kuten tuulella, mutta energiahäviötä tulee elektrolyysissä noin 40 prosenttia. “EU-tasolla energian tarve elektrolyysillä vedyn tuottamiseen vuonna 2050 on 2800 terawattituntia, mikä tarkoittaisi noin 250 000 - 460 000 uuden tuulivoimalan rakentamista, eikä tämä ole realistista”, Huttula muistuttaa.

“Vetysiirtymä tarvitaan ilman muuta ja siihen nähden jokainen uusi tuulivoimala on tervetullut. Kokonaiskuvaa täytyy katsoa kuitenkin suuremmassa mittakaavassa, ja silloin aurinkovety on yksi lupaavista keinoista, joilla maapallon energiaongelma voidaan ratkaista”, Huttula sanoo.

Huttulan ja työryhmän tuore artikkeli “Nickel nanoparticle-activated MoS2 for efficient visible light photocatalytic hydrogen evolution” julkaistiin Nanoscale-julkaisussa 28.4.2022.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Professori Marko Huttula, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 566 218, sähköposti: Marko.Huttula@oulu.fi
Viestintäasiantuntija Kaisu Koivumäki, Oulun yliopisto, puh. 050 4344 261, sähköposti: kaisu.koivumaki@oulu.fi

Kuvat

Katalyyttejä tutkitaan Oulun yliopiston laboratorioissa. Kuva Janne-Pekka Manninen
Katalyyttejä tutkitaan Oulun yliopiston laboratorioissa. Kuva Janne-Pekka Manninen
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000https://www.oulu.fi/fi

Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Oulun yliopistolle vastinrahakampanjassa lahjoituksia yhteensä 5,2 miljoonaa euroa1.7.2022 10:25:00 EEST | Tiedote

Oulun yliopiston kesäkuun lopussa päättynyt kaksivuotinen varainhankintakampanja tuotti yhteensä 5,2 miljoonaa euroa. Kampanja liittyi valtion vastinrahoitukseen, jossa valtio maksaa lisäkertoimen mukaisen vastinrahan yliopiston keräämälle lahjoituspääomalle. Vastinraha kasvattaa näin merkittävästi lahjoitusten vaikuttavuutta. Valtion vastinrahapäätös saadaan loppusyksystä 2022.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme