Materiaalien pitkäaikaiskestävyys haastavissa olosuhteissa

Materiaalien pitkäaikaiskestävyys haastavissa olosuhteissa

Tässä hankkeessa otetaan käyttöön uutta teknologiaa ja kehitetään vetyteknologian TKI kyvykkyyksiä yhdessä teollisuuden kanssa siten, että uusi realistinen materiaalien tutkimus- ja testausympäristö tulee nopeasti tutuksi ja käyttöön yritysten teknologian kehittämishankkeita. Hankkeen avulla teollisuuden valmiudet materiaalien valintaan ja vetyteknologian materiaalihaasteiden ratkaisuun paranevat. 

Vetytalouteen siirtyminen asettaa ennennäkemättömiä haasteita energia-, raaka-aine- ja kuljetusteollisuudelle. Uusia vetypohjaisia prosesseja ja sovelluksia on otettava käyttöön erittäin lyhyessä ajassa ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi. Vedyn vuorovaikutuksista yhteiskuntamme toimintojen kannalta keskeisten materiaalien, kuten terästen, kanssa tiedetään kuitenkin vain vähän. Luotettavien ja turvallisten vetyteknologioiden kehittämiseksi ja kaupallistamiseksi vuorovaikutusten ymmärtäminen on yhä tärkeämpää. Esimerkiksi kantavissa rakenteissa vedyn aiheuttamalla materiaalien haurastumisella voi olla katastrofaalisia vaikutuksia, ja vedyn käyttö polttoaineena ei tuota moottorin pinnoille vastaavaa voitelukalvoa kuin fossiiliset polttoaineet. Vedyn haittavaikutuksia materiaalien kestävyydelle on tutkittu pitkään, mutta erityisesti materiaalien pitkäaikaiskestävyyteen liittyvät ongelmat ovat laajalti tuntemattomia. Erityisesti väsyminen, niin sanottu fretting-väsyminen sekä erilaiset monifysikaaliset ilmiöt kuten tribokorroosio aiheuttavat nykyäänkin suuren osan teollisuuden komponenttien vaurioista, eikä vedyn vaikutuksia näille vaurioitumismekanismeille tunneta vielä kovinkaan hyvivn. 

Hankkeessa käytetään ”Investointi vetyteknologian materiaalien realistiseen testausympäristöön” hankittua laitetta. Hankkeen toimenpiteiden perusajatus on, että uusi tutkimusinfrastruktuuri viedään mahdollisimman nopeasti osaksi yritysten materiaali- ja tuotekehitysohjelmia. Laitteen käyttöönoton jälkeen tutkimusinfrastruktuurin potentiaalia demonstroidaan konkreettisilla esimerkeillä, joissa konkretisoituu realistinen testausympäristö sekä erilaisten materiaaliratkaisujen vertailu ja suorituskyvyn analysointi. Yritysten kanssa järjestetään useita workshop-tyyppisiä tapaamisia, joissa demonstroidaan tutkimusinfrastruktuurin potentiaalia sekä rakennetaan uutta vetyteknologian ekosysteemimallia tulevien hankkeiden pohjaksi sekä alueellisen TKI potentiaalin parantamiseksi. Hankkeella mahdollistetaan erilaisten materiaaliratkaisujen nopea testaus realistisessa käyttöympäristössä sekä laajempien materiaaliratkaisujen, kuten pinnoitteiden ja pintakäsittelyjen kehittäminen ja testaus. Tämä auttaa yrityksiä erityisesti materiaalivalinnassa sekä muussa tuotekehityksessä. Kansallista ja kansainvälistä projektitoimintaa pystytään aktivoimaan uuden toimintaympäristön avulla.

Hankkeessa kehitetään uusi ekosysteemimalli, jossa vetyteknologian koko arvoketju ja yritysten alihankintaketjut tuodaan mukaan yhteiseen toimintaan. Hankkeessa keskitytään määrittelemään uuden innovaatioekosysteemin arvontuotto yhteisten liiketoimintaintressien kautta ja tuomaan yliopiston laaja vetyteknologian alan teknistieteellinen tutkimusosaaminen osaksi toimintaa. Mallia kehitetään yritysten kanssa järjestettävien työpajojen ohessa, joissa kerätään tietoa geneerisen ja skaalattavan yhteistyömallin pohjaksi.

Kansainvälistä projektitoimintaa pystytään aktivoimaan ajanmukaisen toimintaympäristön avulla. Tampereen yliopiston tavoitteena on käyttää laitteistoja hankkeen aikana ja sen jälkeen yliopiston ja yritysten välisen TKI-toiminnan tiivistämiseen. Suoria yritysten maksamia toimintoja on kuitenkin alle 10 % laitteen kokonaiskäytöstä, sillä yliopiston tutkimuksen pääsuunta keskittyy julkisiin kansallisiin ja kansainvälisiin projekteihin, sekä TAU:n perustointoihin kuten opetukseen. Nämä projektit ovat yleishyödyllisiä ja niistä raportoidaan seminaareissa, konferensseissa ja julkaisuissa. Lisäksi laitetta käytetään yliopistoyhteisön tutkimusryhmien välisissä toimissa.

Investointi vetyteknologian materiaalien realistiseen testausympäristöön

Tässä hankkeessa otetaan käyttöön uutta teknologiaa ja kehitetään vetyteknologian TKI kyvykkyyksiä yhdessä teollisuuden kanssa siten, että uusi realistinen materiaalien tutkimus- ja testausympäristö tulee nopeasti tutuksi ja käyttöön yritysten teknologian kehittämishankkeita. Hankkeen avulla teollisuuden valmiudet materiaalien valintaan ja vetyteknologian materiaalihaasteiden ratkaisuun paranevat. Tässä hankkeessa hankitaan materiaalien testausympäristön vetykaasun käsittelyssä tarvittavat laitteet (mm. kaasuanturit, venttiilit, ATEX-sertifioitu kaappi) sekä työturvallisuuden takaava automaatio (PLC). Hankittavilla laitteilla toteutetaan ”Materiaalien pitkäaikaiskestävyys haastavissa olosuhteissa” tavoitteita. Hankittavan laitteiston avulla teollisuus voi tutustua uusiin teknologioihin ja testausympäristöihin konkreettisesti ja sen myötä yrityksille syntyy uusia innovaatioita ja niiden kautta työpaikkoja.