polttokenno

Polttokenno on sähkökemiallinen laite, joka muuntaa polttoaineen kemiallisen energian suoraan sähköenergiaksi ilman perinteistä palamista. Polttoaine syötetään anodille, hapen tai ilman katodille, ja elektrolyyttijärjestelmä mahdollistaa ionien kulun samalla kun elektronit kulkevat ulkoisen virtapiirin kautta sähkön tuottamiseksi. Reaktiossa syntyvät tavallisesti vesi ja lämpöä; joissain tyypeissä voidaan syntyä myös muita reaktiotuotteita polttoaineesta riippuen.

Polttokennoja on useita tyyppejä, joista yleisimpiä ovat matalalämpötilaiset PEM- (polymeerinen protonitova elektrolyytti) ja PAFC- (fosforihappo) sekä DMFC- (direct methanol fuel cell) -tyypit sekä korkealämpötilaiset SOFC- (solid oxide) ja MCFC- (molten carbonate). PEMFC toimii noin 60–80 °C:ssa ja soveltuu nopeasti käynnistyviin sovelluksiin, kuten ajoneuvoihin ja pienimuotoisiin varavoimaratkaisuihin. SOFC toimii korkeammissa lämpötiloissa, yleensä noin 650–1000 °C, ja tarjoaa usein korkean hyötysuhteen sekä mahdollisuuden käyttää monenlaisia polttoaineita, mutta vaatii pidemmän käynnistys- ja jäähdytysajan.

Käyttökohteet ovat laajat: liikenne, kiinteä sähkön- ja lämmöntuotanto sekä hajautetut energiaratkaisut ja varavoima. Edut ovat korkea energiankäyttö, pienemmät paikalliset päästöt ja hiljainen toiminta. Haasteina ovat hankintakustannukset, katalysaattorit (usein platinaa), järjestelmän kestävyyteen ja luotettavuuteen liittyvät haasteet sekä infrastruktuurin kehittäminen, kuten vedyn tuotanto ja jakelu.