Väitös (materiaalitekniikka): FM Kimmo Pyyhtiä
FM Kimmo Pyyhtiä esittää väitöskirjansa ”Adsorption and catalysis in hydrogen evolution reaction environments” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa torstaina 19.3.2026 klo 12.00 (Turun yliopisto, Natura, X-luentosali, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Pawel J. Kulesza (Varsovan yliopisto, Puola) ja kustoksena professori Pekka Peljo, PhD (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on materiaalitekniikka.
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Tuuli- ja aurinkovoima tuottavat edullista ja vähäpäästöistä sähköä, mutta niiden tuotanto vaihtelee sään mukaan. Kun sähköä syntyy hetkittäin liikaa, osa tuotannosta joudutaan kytkemään pois päältä. Tämä heikentää uusiutuvan energian kannattavuutta. Yksi tapa hyödyntää muuten hukkaan menevä sähkö on valmistaa sillä vetyä.
Vetyä tehdään elektrolyysissä, jossa vesi pilkotaan sähköllä vedyksi ja hapeksi. Prosessi toimii tehokkaammin, kun käytössä on katalyytti eli materiaali, joka nopeuttaa reaktiota. Katalyyteissä käytetään usein kalliita jalometalleja, kuten platinaa tai palladiumia. Siksi niitä pyritään valmistamaan hyvin pieninä hiukkasina (nanopartikkeleina), jolloin sama metallimäärä tarjoaa enemmän aktiivista pintaa reaktiolle.
Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten tällaisia katalyyttinanopartikkeleita voidaan valmistaa sähkösaostuksella (eli kasvattamalla hiukkasia sähkökemiallisesti). Keskeinen tulos oli, että prosessia voidaan ohjata uudella tavalla vaihtamalla liuottimeksi raskas vesi tavallisen veden sijaan. Tämä vähän tutkittu lähestymistapa avaa uusia keinoja “säätää” hiukkasten kasvua ja ominaisuuksia.
Toinen keskeinen tulos liittyy siihen, miten vety käyttäytyy katalyytin pinnalla – asiaan, joka ratkaisee katalyytin tehon. Väitöskirjassa selvitettiin ensimmäistä kertaa EPR-mittauksella, mihin kohtiin vety asettuu platinapinnalla. Kun tällaisia “hyviä tarttumiskohtia” on enemmän, katalyytti voi toimia tehokkaammin ja pienemmällä jalometallimäärällä.
Lisäksi tutkittiin vedyn muodostumiseen liittyviä materiaalivaurioita. Työssä pääteltiin, että vaurioita voi syntyä, kun nanokokoiset kaasukuplat luhistuvat hyvin voimakkaasti kavitaationa tunnetussa ilmiössä. Tutkimuksessa käytettyjä mittaus- ja analyysimenetelmiä voidaan hyödyntää tulevaisuudessa elektrolyysereiden ja polttokennojen kulumisen seurannassa ja kestävyyden parantamisessa.
Yhteenvetona: tutkimus tuo uutta tietoa siitä, miten katalyyttejä voidaan valmistaa ja hienosäätää (mm. raskaan veden avulla), miten vety sitoutuu platinan pinnalle sekä mistä tietyt vauriomekanismit todennäköisesti johtuvat. Tulokset voivat auttaa kehittämään kustannustehokkaampia ja kestävämpiä elektrolyysereitä, mikä tukee uusiutuvan energian parempaa hyödyntämistä ja vihreän vedyn edullisempaa tuotantoa.
