Polttokennot saattavat polttomoottorin häpeään

Sähköä ja lämpöä tuottaakseen polttokenno tarvitsee polttoainetta niin kuin polttomoottori, mutta siihen yhtäläisyydet likimain loppuvatkin.

Polttokennoilla voidaan saavuttaa hyvä hyötysuhde, polttomoottoreita parempi, alhaisissakin lämpötiloissa sekä myös vaihtelevilla kuormilla. Polttokennojen vaste kuorman muutoksiin on nopea.
Polttokennot ja -moottorit poikkeavat toisistaan oleellisesti hyötysuhteen ja tehon välisessä riippuvuudessa. Ne ovat käänteisiä. Polttomoottorin hyötysuhde on sitä matalampi, mitä pienemmällä teholla toimitaan. Polttokennon hyötysuhde taas laskee, mitä lähempänä maksimitehoa ollaan. Polttokennossa ei siis tarvita korkeata lämpötilaa hyvän hyötysuhteen saavuttamiseksi.
Polttomoottorilla parhaat hyötysuhteet saavutetaan korkeissa lämpötiloissa ja suurella teholla.
Mutta todellisuudessa suurin osa polttomoottorien käytöstä tapahtuu osateholla, jolloin hyötysuhde on alhainen. Tällä tehotasolla polttokennoilla saavutetaan merkittävästi parempi hyötysuhde.
Bensiinimoottorin todellisen hyötysuhteen on todettu olevan vain noin 15−20 prosenttia, kun taas vety-happi-polttokennon teoreettiseksi maksimihyötysuhteeksi on laskettu jopa yli 80 prosenttia ja todelliset hyötysuhteet käytössä voivat olla jopa yli 50 prosenttia.

Yksittäinen polttokenno tuottaa rajallisen jännitteen, vety-happi-polttokenno normaalissa käytössä noin 0,7 volttia. Kemiallisten parien tapaan polttokennojakin kytketään sarjaan jännitteen nostamiseksi. Sarjaan kytkettyjä polttokennoja kutsutaan kennostoksi, stackiksi. Yhteen stackiin kytkettävien kennojen määrä riippuu halutusta jännitteestä.

Polttokennoilla on eräitä muitakin hyviä puolia, joita polttomoottorista on turha etsiä.
Polttoaineistaan ja energiakonversiotavastaan johtuen polttokenno on erittäin ympäristöystävällinen energianlähde.
Matala käyttölämpötila ja polttokennojen rakenne takaavat, että typen oksideja ei muodostu merkittävissä määrin. Näin ainoat polttokennon tuottamat päästöt ovat hapettunutta polttoainetta, vedyn ja hapen tapauksessa vettä. Jos polttoaine on jokin hiilivety, syntyy veden lisäksi hiilidioksidia.
Ja koska polttokennojen hyötysuhde on parempi kuin lämpövoimakoneiden, tarvitaan tietyn energiamäärän tuottamiseen polttokennolla vähemmän polttoainetta kuin saman energiamäärän tuottamiseen lämpövoimakoneella. Niinpä polttokennolaitteiden hiilidioksidipäästöt ovat pienempiä kuin perinteisten, palamiseen perustuvien energiantuotantomuotojen.
Polttokennojen hyötysuhdetta voi parantaa lisäksi lämmön ja sähkön yhteistuotannolla.
Mahdollisten polttoaineiden valikoimaa voidaan laajentaa reformoimalla polttoaine ennen kennoon syöttämistä.
Polttokennot ovat myös miellyttävän hiljaisia. Ne eivät pärise.

Teksti Juha Palojärvi Kuva valmistaja