Vetyjalosteet-opintojakson laboratoriotöiden kehittäminen

Abstract

Opinnäytetyössä suunniteltiin Tampereen ammattikorkeakoulun (TAMK) uuden Vetyjalosteet-opintojakson teoriaopintoja tukevat laboratoriotyöt. Toisessa laboratoriotyössä tutkitaan vedyn tuotantoa ja vetyenergiaa, toisessa vedyn jatkojalostusta. Töiden rakennetta, suoritustapaa sekä laitteistoa arvioitiin ja niihin liittyvistä aiheista tehtiin taustatutkimusta riittävän teoriapohjan saamiseksi töiden suunnittelua varten.

Teorialuvuissa tutustutaan syvällisemmin vihreän vedyn tuotantoprosessiin eli elektrolyysiin ja siihen kuinka vedystä saadaan sähköenergiaa polttokennoilla. Vedyn jatkojalostukseen perehdytään suunniteltuun laboratoriotyöhön liittyvän Sabatierin reaktion kautta, joka on toisen työn pääaihe. Reaktiossa vedystä ja hiilidioksidista tehdään metaania. Reaktion periaate sekä aineiden jatkojalostuksen mahdollisuudet ja sovellukset käydään läpi.

Laboratoriotöistä kirjoitettiin työohjeet opiskelijoiden seurattavaksi. Työssä tuotettiin myös mittauspöytäkirja kokeiden dataa varten sekä potentiaalisten ongelmien analyysillä (POA) toteutettu turvallisuusarvio. Opinnäytetyön tekijä avusti laboratoriotöiden tekemisessä myös tunneilla osana käytännön osuutta saadakseen arvokasta konkreettista kokemusta. Työt suoritettiin aktiivisesti opintojakson opettajien kanssa, ja heiltä kerättiin palautetta koko suunnitteluprosessin ajan.

Opinnäytetyön pohjalta suunniteltujen laboratoriokokeiden tulosten ja tunneilta saadun palautteen perusteella työ onnistui hyvin omassa mittakaavassaan. Työt saatiin joka kerta suoritettua ilman suuria ongelmia tai riskejä, ja opiskelijat saivat työn tavoitteen mukaista tukea teoriaopintoihinsa.

The purpose of this thesis was to design laboratory exercises to be put into practice over the course of the new Hydrogen refinement course. The experiments revolved around the concept of hydrogen as an energy source and the further refinement of hydrogen gas. The goal of the study was to support the new students’ theoretical learning through practical work.

The theory section delved into the concept of the hydrogen economy and covered hydrogen production through electrolysis and the conversion of said hydrogen into electricity through fuel cells. The refinement of hydrogen was studied through the Sabatier reaction which produces methane from hydrogen and carbon dioxide.

The thesis was carried out as a project. The two laboratory works’ instructions were designed, as well as the results table. A safety evaluation utilizing Potential Problem Analysis (PPA) was also procured. Furthermore, the empirical part included working hours and feedback collection through participating in guiding the actual laboratory lessons themselves.

The study was a success in its scope, and the aim that was set at the initiation was achieved. The laboratory work was carried out without major issues, and the feedback from the students and teachers alike was positive.