Exam text content

Valmiit vastaukstt kasattu

Coogle Docsin => /mss zergbur GIRmer

DEE-54020

Polttokennot ja vetyteknologia

Tentti 26.4.2016 Risto Mikkonen

 

Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu.

1. Kun vetyä voidaan pitää ideaalikaasuna, osoita että ominaisentalpia h(T, p) = h(T).

2. Kuinka suuri vedyn massavirta (kg/h) ideaalitilanteessa tarvitaan PEM-kennossa tuotta-
maan 1 A:n suuruinen kennovirta? Faradayn vakio F = 96485 C ja vedyn moolimassa Mu2
= 2.0158 g/mol.

3. A)

Polttokennon toimintajännite tietyllä virrantiheydellä i voidaan esittää summa-

lausekkeena

p=EoG+i7-4["+)mm|1 3")

 

 

1, "

Analysoi oheisen lausekkeen perusteella polttokennossa tapahtuvia häviöitä.
Tarkastellaan vetypolttokennon perusreaktioyhtälöä
1
H+ 52 > H,0

Miten Nernstin yhtälön perusteella kennojännite alenee, mikäli anodille syötetyn
vedyn osapaine pienenee 50 % (anodille syötetty seos, missä on 50% vetyä ja
50% reformointiyksikön mukana tullutta hiilidioksidia). Kennon toimintalämpö-
tila on 473 K (= 200 %) ja yleinen kaasuvakio R = 8.314 J/mol K.

4. PEM-kennon elektrolyytin ja elektrodien rakenne. Oikea kosteustasapaino on tärkeää
kennon toiminnan kannalta. Mitä ymmärretään absoluuttisella sekä suhteellisella
kosteudella? Ilman (T = 20%) suhteellinen kosteus on 70 %, jolloin veden kylläinen
höyrynpaine on 2.228 kPa. PEM kennoa varten ilma lämmitetään vakiopaineessa 60
%:een lisäämättä vettä, jolloin veden kylläinen höyrynpaine on 19.94 kPa. Miten hyvin
kenno toimii?

KÄÄNNÄ!

 
os

d)

e)
n)

Kuvaile kiinteäoksidipolttokennon rakennetta. Kyseistä kennoa voidaan hyödyntää ns.
yhdistettyjen järjestelmien yhteydessä. Mitä tällä tarkoitetaan? Miten näissä järjestel-
missä määräytyy tuotetun sähköenergian maksimihyötysuhde?

 

Ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Oikea vastaus antaa yhden pisteen kukin,
väärä vastaus yhden miinuspisteen. Vastaamatta jättäminen antaa nolla pistettä.

PEM-kennon katalyytti on herkkä hiilidioksidille.

Vety soveltuu katalyyttiseen polttoon alhaisessa lämpötilassa.

Ns. Raney-metalli toimii SOFC-kennon elektrolyyttinä korkean lämpötilakestoisuutensa
johdosta.

Kaasu- tai nestemäisten hiilivetyjen höyryreformoinnissa syntynyt synteesikaasu sisältää
tilavuudeltaan noin 25 % vetyä.

Polttokennon ohmiset häviöt ovat erityisen merkityksellisiä alkaalikennoilla.
Kirjainlyhenne BOP tarkoittaa polttokennoon liittyviä oheislaitteita.

Maxwellin yhtälöt

LUONA ava. VÄ mi: TU TANE SSÄ pitaa VYÖ
SI Si
S =
ll I I
SAI
< |a
ka
ja