Fractional slot permanent magnet synchronous motors for low speed applications

This study compares different rotor structures of permanent magnet motors with fractional slot windings. The surface mounted magnet and the embedded magnet rotor structures are studied. This thesis analyses the characteristics of a concentrated two-layer winding, each coil of which is wound around one tooth and which has a number of slots per pole and per phase less than one (q < 1). Compared to the integer slot winding, the fractional winding (q < 1) has shorter end windings and this, thereby, makes space as well as manufacturing cost saving possible. Several possible ways of winding a fractional slot machine with slots per pole and per phase lessthan one are examined. The winding factor and the winding harmonic components are calculated. The benefits attainable from a machine with concentrated windingsare considered. Rotor structures with surface magnets, radially embedded magnets and embedded magnets in V-position are discussed. The finite element method isused to solve the main values of the motors. The waveform of the induced electro motive force, the no-load and rated load torque ripple as well as the dynamic behavior of the current driven and voltage driven motor are solved. The results obtained from different finite element analyses are given. A simple analytic method to calculate fractional slot machines is introduced and the values are compared to the values obtained with the finite element analysis. Several different fractional slot machines are first designed by using the simple analytical methodand then computed by using the finite element method. All the motors are of thesame 225-frame size, and have an approximately same amount of magnet material, a same rated torque demand and a 400 - 420 rpm speed. An analysis of the computation results gives new information on the character of fractional slot machines.A fractional slot prototype machine with number 0.4 for the slots per pole and per phase, 45 kW output power and 420 rpm speed is constructed to verify the calculations. The measurement and the finite element method results are found to beequal.

Analysis of torque and speed ripple producing non-idealities of frequency converters in electric drives

Electric motors driven by adjustable-frequency converters may produce periodic excitation forces that can cause torque and speed ripple. Interaction with the driven mechanical system may cause undesirable vibrations that affect the system performance and lifetime. Direct drives in sensitive applications, such as elevators or paper machines, emphasize the importance of smooth torque production. This thesis analyses the non-idealities of frequencyconverters that produce speed and torque ripple in electric drives. The origin of low order harmonics in speed and torque is examined. It is shown how different current measurement error types affect the torque. As the application environment, direct torque control (DTC) method is applied to permanent magnet synchronous machines (PMSM). A simulation model to analyse the effect of the frequency converter non-idealities on the performance of the electric drives is created. Themodel enables to identify potential problems causing torque vibrations and possibly damaging oscillations in electrically driven machine systems. The model is capable of coupling with separate simulation software of complex mechanical loads. Furthermore, the simulation model of the frequency converter's control algorithm can be applied to control a real frequency converter. A commercial frequencyconverter with standard software, a permanent magnet axial flux synchronous motor and a DC motor as the load are used to detect the effect of current measurement errors on load torque. A method to reduce the speed and torque ripple by compensating the current measurement errors is introduced. The method is based on analysing the amplitude of a selected harmonic component of speed as a function oftime and selecting a suitable compensation alternative for the current error. The speed can be either measured or estimated, so the compensation method is applicable also for speed sensorless drives. The proposed compensation method is tested with a laboratory drive, which consists of commercial frequency converter hardware with self-made software and a prototype PMSM. The speed and torque rippleof the test drive are reduced by applying the compensation method. In addition to the direct torque controlled PMSM drives, the compensation method can also beapplied to other motor types and control methods.

Metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden hyödyntäminen Etelä-Karjalassa

Tässä diplomityössä on selvitetty merkittävimpien kotimaisten polttoaineiden määrät Etelä-Karjalassa vuonna 1999. Pääpaino työssä on metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden tarkastelussa. Metsähakkeelle ja kierrätyspolttoaineille on määritetty tuotantopotentiaalit. Myös turpeen tuotantomäärät on selvitetty. Lisäksi työssä on tarkasteltu alueella sijaitsevien teollisuuslaitosten ja kuntien energialaitosten polttoaineiden käyttöä. Työn tuloksia käytetään tutkimuksen seuraavassa vaiheessa, jolloin pyritään kehittämään teollisuusyritysten ja yhdyskuntien välistä energiaintegraatiota. Etelä-Karjalan kemiallisen metsäteollisuuden oman käytön ylijäävä sivutuotepolttoaineiden määrä oli vuonna 1999 yli 230 000 k-m3 (370 GWh). Mekaanisen metsäteollisuuden vastaava luku oli noin 210 000 k-m3 (330 GWh). Puunkäyttömäärien, energiankäyttötietojen ja kirjallisuudesta saatavien osuuksien perusteella mekaanisen metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden oman käytön ylijäävä määrä olisi noin 350 000 k-m3 (580 GWh). Eroa selittävät lähinnä tilastolliset virheet, sivutuoteliiketoiminnan vähyys ja vaihtoehtoiset käyttökohteet. Metsähakkeen tuotantopotentiaali oli vuoden 1999 hakkuutietoihin perustuen yli 640 000 k-m3, josta tekniset, taloudelliset ja ympäristölliset seikat huomioiden noin 210 000 k-m3 (410 GWh) olisi voitu hyödyntää energiantuotannossa. Etelä-Karjalassa vuonna 1999 syntyneistä jätemääristä olisi arvioiden mukaan voitu valmistaa noin 25 000 tonnia (100 GWh) kierrätyspolttoaineita. Kierrätyspolttoaineiden valmistus alkaa Joutsenossa vuosien 2003 - 2004 välillä. Turpeen tuotantomäärä oli vuonna 1999 noin 1 200 000 tonnia (1020 GWh). Etelä-Karjalan teollisuus ja kuntien energialaitokset käyttivät vuonna 1999 yli 17400 GWh polttoaineita. Ostopolttoaineiden tarve oli noin 4700 GWh, josta lähes 85 % täytettiin maakaasulla. Alueen kunnista kaikki, joissa ei ole kemiallista metsäteollisuutta, pystyisivät teoriassa täyttämään teollisuuden ja energialaitostensa ostopolttoaineiden tarpeen oman kunnan alueelta saatavilla kotimaisilla polttoaineilla.

V. A. Koskenniemen kokoelma

Kirjallisuuden professori V. A. Koskenniemen (1885-1962) kirjakokoelma säilytetään erillisenä kokoelmana Turun yliopiston pääkirjaston Koskenniemi-huoneessa. Kokoelmaan kuuluu n. 2800 nidettä, suurin osa kaunokirjallisuutta, erityisesti suomalainen lyriikka, kirjallisuudentutkimusta ja estetiikka. Kokoelmassa on runsaasti omistuskirjoituksia V. A. Koskenniemelle. Kokoelmassa on myös 10 kpl. V. A. Koskenniemen omaa käsikirjoitusta sidottuina. (käsikirjoitusliuskat sidottu kirjoiksi): Elegioja ynnä muita runoja. Teoksen käsikirjoitus. 120 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 145-243; Hannu. Erään nuoruuden runoelma. Teoksen käsikirjoitus. 73 s., ilm. WSOY, Porvoo 1913; Hiilivalkea. Teoksen käsikirjoitus. 57 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 93-144; Kevätilta Quartier Latinissa. Parisin muistelmia. Teoksen käsikirjoitus. 210 s., Ilm. Kootut teokset V. Porvoo 1955, s. 5-51; Konsuli Brennerin jälkikesä. Romaani. Teoksen käsikirjoitus. 259 s., Ilm. Kootut teokset IV. Porvoo 1955, s. 5-161; Lyyra ja paimenhuilu. Runosuomennoksia. Teoksen käsikirjoitus. 109 s., Ilm. Kootut teokset II. Porvoo 1955, s. 303-362; Nuori Anssi. Teoksen käsikirjoitus. 28 s., Ilm. nimellä Nuori Anssi Porvoo 1918 ja Kootut teokset II. Porvoo 1955, s. 283-301; Runon kaupunkeja ynnä muita kirjoitelmia. Teoksen käsikirjoitus. 330 s., Ilm. Kootut teokset V Porvoo 1955, s. 53-155; Sydän ja kuolema. Elegioja, lauluja ja epitaafeja. Teoksen käsikirjoitus. 105 s., Ilm. Kootut teokset I. Porvoo 1955, s. 203-243; Uusia runoja. Teoksen käsikirjoitus. 146 s., Ilm. Kootut teokset I, Porvoo 1955, s. 245-309. Kokoelma on osittain luetteloimaton, melkein 1300 nidettä löytyy Volter-tietokannasta.

Development of power flows around Baltic countries with new grid links

In the Thesis main focus is done on power flow development paths around the Baltic States as well as on market-based requirements for creation of the common Baltic electricity market. Current market regulations between the countries are presented; barriers for creating competitive common Baltic power market and for electricity trading with third countries are clarified; solutions are offered and corresponding road map is developed. Future power development paths around the Baltic States are analysed. For this purpose the 330 kV transmission grid of Estonia, Latvia and Lithuania is modelled in a power flow tool. Power flow calculations are carried out for winter and summer peak and off-peak load periods in 2020 with different combinations of interconnections. While carrying out power balance experiments several power flow patterns in the Baltic States are revealed. Conclusions are made about security of supply, grid congestion and transmission capacity availability for different scenarios.

Sydänkesätärten laulu

Soitinnus: lauluääni, piano.

Merihistoria

Suomen Merimuseon merihistorian kokoelma on osa Tietokeskus Vellamon lainattavaa kokoelmaa, joka sijaitsee Merikeskus Vellamossa Kotkassa. Kokoelma koostuu runsaasta 6000 niteestä monografioita ja n. 100 jatkuvasta julkaisusta (tiedot maaliskuulta 2009). Merihistorian kokoelmaa kartutetaan erityisesti Suomen Merimuseon toimintaa tukevilta aloilta. Kokoelmaa on kartutettu pitkällä aikavälillä merenkulun ja sen historian eri aloilta. Suurimpia aihealueita ovat merenkulun historia, laivanrakennus, sotahistoria, vesiurheilu, saaristo- ja sisävesietnologia, merenkulkuoppi ja kauppamerenkulku. Kokoelmaan kuuluu myös merenkulun hallintoa ja merioikeutta, luotsi- ja majakkalaitosta ja satamia käsittelevää kirjallisuutta sekä purjehdusselostuksia ja alusten historiikkeja. Myös meriaiheista kaunokirjallisuutta, paikallishistorioita, yritysten ja yhdistysten historiikkeja sekä alan hakuteoksia ja kausijulkaisuja on runsaasti. Rariteetteja on huomattava määrä (n. 330 nidettä). Kokoelma on monikielistä. Suurimmat kieliryhmät ovat: englanti 28 %, suomi 27 %, ruotsi 25 % ja saksa 8 %. Muunkielistä aineistoa on 12 %. Kokoelma on ajallisesti laaja: uusinta, 1990-2000 –luvuilla julkaistua aineistoa on n. 25 %, mutta myös jo ennen 1950-lukua julkaistua kirjallisuutta on yli 30 %. Merihistorian kokoelma on osa Museoviraston kirjaston kokoelmia, mutta se on luetteloitu KYMI-tietokantaan kokoelman muutettua Kymenlaakson ammattikorkeakoulun merikirjaston ja Kymenlaakson museon käsikirjaston kanssa Tietokeskus Vellamoon. Kokoelman kirjoja ja lehtiä saa lainaan sekä Tietokeskus Vellamosta Kotkasta että Museoviraston kirjaston kautta Helsingistä.

De utilitate matheseos in oeconomia

Painovuosi nimekkeestä.

Om sjöstaden Raumo

Invocatio: I.J.N.

Pastorale

Soitinnus: piano.

Parallel-Operating Three-Phase Voltage Source Inverters – Circulating CurrentModeling, Analysis and Mitigation

The maximum realizable power throughput of power electronic converters may be limited or constrained by technical or economical considerations. One solution to this problemis to connect several power converter units in parallel. The parallel connection can be used to increase the current carrying capacity of the overall system beyond the ratings of individual power converter units. Thus, it is possible to use several lower-power converter units, produced in large quantities, as building blocks to construct high-power converters in a modular manner. High-power converters realized by using parallel connection are needed for example in multimegawatt wind power generation systems. Parallel connection of power converter units is also required in emerging applications such as photovoltaic and fuel cell power conversion. The parallel operation of power converter units is not, however, problem free. This is because parallel-operating units are subject to overcurrent stresses, which are caused by unequal load current sharing or currents that flow between the units. Commonly, the term ’circulatingcurrent’ is used to describe both the unequal load current sharing and the currents flowing between the units. Circulating currents, again, are caused by component tolerances and asynchronous operation of the parallel units. Parallel-operating units are also subject to stresses caused by unequal thermal stress distribution. Both of these problemscan, nevertheless, be handled with a proper circulating current control. To design an effective circulating current control system, we need information about circulating current dynamics. The dynamics of the circulating currents can be investigated by developing appropriate mathematical models. In this dissertation, circulating current models aredeveloped for two different types of parallel two-level three-phase inverter configurations. Themodels, which are developed for an arbitrary number of parallel units, provide a framework for analyzing circulating current generation mechanisms and developing circulating current control systems. In addition to developing circulating current models, modulation of parallel inverters is considered. It is illustrated that depending on the parallel inverter configuration and the modulation method applied, common-mode circulating currents may be excited as a consequence of the differential-mode circulating current control. To prevent the common-mode circulating currents that are caused by the modulation, a dual modulator method is introduced. The dual modulator basically consists of two independently operating modulators, the outputs of which eventually constitute the switching commands of the inverter. The two independently operating modulators are referred to as primary and secondary modulators. In its intended usage, the same voltage vector is fed to the primary modulators of each parallel unit, and the inputs of the secondary modulators are obtained from the circulating current controllers. To ensure that voltage commands obtained from the circulating current controllers are realizable, it must be guaranteed that the inverter is not driven into saturation by the primary modulator. The inverter saturation can be prevented by limiting the inputs of the primary and secondary modulators. Because of this, also a limitation algorithm is proposed. The operation of both the proposed dual modulator and the limitation algorithm is verified experimentally.

Cultural and textual properties in the translation and interpretation of allusions. An analysis of allusions in Dorothy L. Sayers’ detective novels translated into Finnish in the 1940s and the 1980s

Kulttuuriset ja tekstuaaliset tekijät alluusioiden kääntämisessä ja tulkinnassa. Alluusiot Dorothy L. Sayersin 1940- ja 1980-luvuilla suomennetuissa salapoliisiromaaneissa Väitöskirja käsittelee alluusioiden kääntämistä ja tulkintaa. Alluusio on intertekstuaalinen viittaus, jonka tulkitsemiseen tarvitaan implisiittistä tietoa tutuksi oletetusta viittauskohteesta. Käännösongelma alluusiosta tulee, mikäli kohdekulttuurin lukijat eivät tunne viittauskohdetta eivätkä voi päätellä alluusion merkitystä. Tutkimus pyrkii kuitenkin uuden analyysimenetelmän avulla osoittamaan, että vieraat alluusiot eivät välttämättä johda tulkintaongelmiin. Väitöskirja jakautuu kahteen osaan: analyysimenetelmän kehittämiseen (luvut 1-5) sekä tapaustutkimukseen (luvut 6-7). Kehitetyn menetelmän avulla pystytään analysoimaan aikaisempaa tarkemmin, millaisia tulkintamahdollisuuksia alluusiot tarjoavat eri lukijakunnille ja miten lähdetekstin alluusioiden kulttuuriset ja tekstuaaliset piirteet korreloivat käännösstrategioiden kanssa. Tapaustutkimus selvittää, millaisia tulkintamahdollisuuksia Dorothy L. Sayersin 1940- ja 1980-luvuilla suomennettujen salapoliisiromaanien alluusiot tarjosivat aikansa suomalaisille lukijoille. Tavoitteena on myös hahmottaa, miten suomentajien käännösratkaisut ja alluusioiden tulkintamahdollisuudet liittyvät toisaalta lähdetekstin alluusioiden piirteisiin ja toisaalta kohdekulttuurin kontekstiin. Tapaustutkimus tarjoaa näin uutta tietoa suomennoskirjallisuuden ja salapoliisiromaanien historiasta. Analyysimenetelmä määrittelee aikaisempaa alluusioita ja intertekstuaalisuutta käsitelleen tutkimuksen pohjalta ne kulttuuriset ja tekstuaaliset piirteet, jotka vaikuttavat alluusioiden kääntämiseen ja tulkintaan. Kulttuurisessa mielessä alluusio voi olla tietylle lukijakunnalle tuttu tai tuntematon. Tekstuaalisia tekijöitä ovat alluusion muodon ja tyylin tunnusmerkillisyys sekä alluusion pintamerkityksen koherenttius uudessa tekstikontekstissa, ilman tietoa viittauskohteesta. Alluusioiden tulkinnassa on perinteisesti erotettu toisaalta allusiivinen tulkintamahdollisuus, jossa alluusio on lukijoille tuttu ja yhdistettävissä viittauskohteeseensa, toisaalta kulttuuritöyssy, jonka muodostaa lukijoille tuntematon ja pintamerkitykseltään inkoherentti alluusio. Tutkimuksessa määritellään kulttuuristen ja tekstuaalisten tekijöiden perusteella lisäksi kaksi muuta mahdollisuutta. Pseudo-allusiivisessa tulkinnassa tuntematon alluusio erottuu ympäröivästä tekstikontekstista tyyliltään ja on koherentti ainakin kuvaannollisessa mielessä ilman viittauskohdettaan. Ei-allusiivisessa tulkinnassa taas vieras alluusio sulautuu kontekstiin sekä muodoltaan että merkitykseltään niin, ettei lukija edes huomaa mahdollista alluusiota. Tulkintamahdollisuuksien jakauma antaa yleiskuvan siitä, miten tietty lukijakunta pystyi tulkitsemaan tekstin alluusioita. Lisäksi analyysi tarkastelee lähdetekstin ja käännöksen välillä tulkintamahdollisuuksissa tapahtuneita muutoksia sekä niiden vaikutusta tulkinnan vaatimaan vaivannäköön (effort) ja alluusion funktioihin. Tapaustutkimus perehtyy Sayers-suomennosten kulttuurikonteksteihin tarkastelemalla salapoliisiromaanien asemaa suomalaisessa kirjallisuusjärjestelmässä, suomennoksilta odotettuja piirteitä sekä suomentajien ammattikuvaa, taustoja ja työoloja. Tulosten perusteella alluusioiden kääntäminen oli vaativa tehtävä sekä 1940- että 1980-luvun suomentajille. Lähdetekstien alluusioista 60–70 prosenttia oli todennäköisesti kohdelukijoille vieraita. Molempina aikakausina suomennoksilta odotettiin silti sekä kielellistä sujuvuutta että lähdetekstin merkitysten välittämistä. 1940-luvun suomentajien tehtävää vaikeutti lisäksi mm. se, että suomentaminen oli enimmäkseen sivutoimista ja englanti oli harvoin parhaiten hallittu vieras kieli. Nämä olosuhteet lienevät vaikuttaneet etenkin vähäarvoisena pidetyn salapoliisikirjallisuuden suomennoksiin. 1980-luvulla suomentajien aikataulut olivat realistisempia, englannin taidot parempia ja päätoiminen suomentaminen mahdollista. Myös salapoliisiromaanien arvostus oli lisääntynyt. Sekä 1940- että 1980-luvun suomennoksissa kohdelukijoille vieraitakin alluusioita oli usein säilytetty, mikäli ne olivat koherentteja ilman viittauskohdettaan. Sen sijaan vieraita ja pintamerkitykseltään epäselviä alluusioita oli muokattu tai poistettu. Kuitenkin 1980-luvun suomentajat säilyttivät lähdetekstin alluusioita useammin ja tarkemmin kuin 1940-luvun suomentajat. Varsinkin poisjättämistä esiintyi 1940-luvun suomennoksissa enemmän. Alluusioiden tulkintamahdollisuudet olivat kaikissa käännöksissä muuttuneet sikäli, että melko harvat suomennetut alluusiot olivat enää kohdelukijoiden tunnistettavissa. Toisaalta myös kulttuuritöyssyt olivat harvinaisia. Erot 1940- ja 1980-luvun suomennosten välillä näkyivätkin pseudo-allusiivisissa ja ei-allusiivisissa tulkintamahdollisuuksissa. 1980-luvun suomennoksissa vieraat alluusiot oli johdonmukaisesti säilytetty niin, että käännetyt alluusiot voitiin tulkita pseudo-alluusioiksi. Sen sijaan 1940-luvun suomennoksissa vieraita alluusioita oli usein muokattu tai jätetty pois tavalla, joka johti ei-allusiiviseen tulkintaan. Kohdelukijoiden kannalta 1980-luvun suomennettujen alluusioiden tulkitseminen lienee vaatinut jonkin verran enemmän vaivaa. Toisaalta pseudo-allusiivisten käännösten pohjalta oli useimmiten mahdollista rakentaa koherentti tulkinta, ja monesti ne jopa välittivät samankaltaisia funktioita kuin lähdetekstin alluusiot. 1940-luvun suomennosten muokkaukset ja poistot periaatteessa helpottivat tulkintaa, mutta mahdollisia kulttuuritöyssyjä esiintyi edelleen, jopa kääntäjän tekemien muutosten seurauksena. 1940-luvun suomennoksissa myös käännettyjen alluusioiden funktiot olivat muuttuneet enemmän lähdetekstin alluusioihin nähden. Kaiken kaikkiaan 1980-luvun suomennokset olivat lähempänä oman aikansa hyvän käännöksen piirteitä. Toisaalta alluusioiden muokkaaminen sai 1940-luvun suomennokset muistuttamaan enemmän perinteistä arvoituksen ratkaisuun keskittyvää salapoliisiromaania, joten tältä osin ne lienevät vastanneet kohdelukijoiden odotuksia. Kulttuurikontekstin vaikutus siis näkyi sekä käännösstrategioissa että käännettyjen alluusioiden tulkintamahdollisuuksissa. Tutkimustuloksissa korostui kuitenkin myös se, että lähdetekstin alluusion pintamerkitys saattaa vaikuttaa käännösratkaisuihin. Lisäksi käännetyt pseudo-alluusiot saattavat välittää samankaltaisia funktioita kuin lähdetekstin alluusiot. Toisin kuin yleensä on esitetty, kohdelukijoille vieraiden alluusioiden säilyttäminen saattaakin siis olla toimiva ratkaisu.

Novel Players in the Integrin Signaling Orchestra: TCPTP and MDGI

Metastases are the major cause of cancer deaths. Tumor cell dissemination from the primary tumor utilizes dysregulated cellular adhesion and upregulated proteolytic degradation of the extracellular matrix for progeny formation in distant organs. Integrins are transmembrane adhesive receptors mediating cellcell and cellmatrix interactions that are crucial for regulating cell migration, invasion, proliferation, and survival. Consequently, increased integrin activity is associated with augmented migration and invasion capacity in several cancer types. Heterodimeric integrins consist of an alpha - and beta-subunit that are held together in a bent conformation when the receptor is inactive, but extension and separation of subdomains is observed during receptor activation. Either inside-out or outside-in activation of receptors is possible through the intracellular molecule binding to an integrin cytoplasmic domain or extracellular ligand association with an integrin ectodomain, respectively. Several regulatory binding partners have been characterized for integrin cytoplasmic beta-domains, but the regulators interacting with the cytoplasmic alpha-domains have remained elusive. In this study, we performed yeast two-hybrid screens to identify novel binding partners for the cytoplasmic integrin alpha-domains. Further examination of two plausible candidates revealed a significant coregulatory role of an integrin alpha-subunit for cellular signaling processes. T-cell protein tyrosine phosphatase (TCPTP) showed a specific interaction with the cytoplasmic tail of integrin alpha1. This association stimulated TCPTP phosphatase activity, leading to negative regulation of epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling and diminished anchorage-independent growth. Another candidate, mammary-derived growth inhibitor (MDGI), exhibited binding to several different integrin cytoplasmic alpha-tails through a conserved GFFKR sequence. MDGI overexpression in breast cancer cells altered EGFR trafficking and caused a remarkable accumulation of EGFR in the cytoplasm. We further demonstrated in vivo that MDGI expression induced a novel form of anti-EGFR therapy resistance. Moreover, MDGI binding to α-tails retained integrin in an inactive conformation attenuating integrin-mediated adhesion, migration, and invasion. In agreement with these results, sustained MDGI expression in breast cancer patients correlated with an increased 10-year distant disease-free survival. Taken together, the integrin signaling network is far from a complete view and future work will doubtless broaden our understanding further.

Catalytic transformations of fatty acid derivatives for food, oleochemicals and fuels over carbon supported platinum group metals

Växtoljor som utgör en förnybar naturresurs används som sådana eller i modifierade former i många industriella processer, som är av stor betydelse för vårt vardagliga liv. Växtoljor används i livsmedel, i kemiska och farmaceutiska produkter, i textilindustrin, för framställning av färgämnen och beläggningsmaterial samt som miljövänliga bränslekomponenter. Fetter och oljor hör till de äldsta kemiska komponenterna som utnyttjas av människan. De består huvudsakligen av glycerolestrar och fettsyror. Fetter och oljor har typiskt en kolkedja med kol-koldubbelbindningar samt karboxyl- och estergrupper, som kan genom hydrering eller dekarboxylering konverteras till nyttiga och miljövänliga produkter med hjälp av ädelmetallkatalysatorer. Aktivt kol (C) används som bärare på katalysatorerna. Väteaddition, d.v.s. hydrering av växtoljor har varit föremål för omfattande forskning i över hundra års tid. Hydreringen är en viktig process, för den tillämpas på produktion av fetter och margarin. Omättade fettsyror hydreras traditionellt på nickelbaserade heterogena katalysatorer. Samtidigt med en partiell hydrering av fettsyrorna och fettsyraestrarna som har två dubbelbindningar pågår också isomeringsreaktioner, vilka ger cis- och transisomerer av reaktantmolekylerna. Den största nackdelen med nickelkatalysatorerna är deras giftighet samt bildning av ohälsosamma transisomerer i reaktionsprodukterna. Dessutom deaktiveras nickelkatalysatorn snabbt p.g.a. att nickeltvålar bildas i reaktionsblandningen. Platinabaserade katalysatorer lider däremot inte av dessa begränsningar. Metaller i platinagruppen i det periodiska systemet studerades i detalj för att avslöja kinetiska effekter i hydreringen av cis-metyloleat. Palladium, rutenium, rhodium, platina och iridium användes som katalytiska metaller. Metallhalten på aktivkolbärare var 1 vikt-%. De olika platinametallerna undersöktes för att kartlägga konkurrerande hydrerings- och isomeringsrutter på metallerna. Det visade sig att metallerna i andra raden av det periodiska systemet (Ru, Rh, Pd) är aktivare i isomeringsprocesserna, medan metallerna i tredje raden (Ir, Pt) har en lägre aktivitet. Pd/C valdes bland platinametallerna, för att den är attraktiv ur ekonomisk synvinkel och den är mycket aktiv och selektiv, speciellt jämfört med nickel. Tyngdpunkten i arbetet var utvecklingen av en alternativ, palladiumbaserad hydreringsteknologi som skulle ersätta den traditionella teknologin som är baserad på användningen av nickelkatalysatorer. Palladiumbaserade katalysatorer kan återcirkuleras, de är aktivare och mera resistenta mot syror och de bildar mindre mängder av skadliga transisomerer. För att denna teknologi skall bli ekonomiskt hållbar och konkurrenskraftig, måste den basera sig på de bästa möjliga katalysatorerna, vilket innebär att en optimal kombination av hög aktivitet och selektivitet samt en lång livstid för katalysatorn krävs. Därför inkluderades teknologiska aspekter kraftigt i forskningen. Mycket arbete satsades på design av palladium på en mesoporös kolbärare och undersökning av korrelationerna mellan katalysatorns egenskaper och dess aktivitet i isomeriseringsreaktionerna och i hydreringen av kol-koldubbelbindningarna i reaktantmolekylen. Katalysatorerna karakteriserades med många fysikaliska och kemiska metoder (transmissionselektronmikroskopi (TEM), röntgendiffraktion (XRD), röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS), temperaturprogrammerad reduktion (TPR), temperaturprogrammerad desorption (TPD) av kolmonoxid, kemisorption av kolmonoxid, fysisorption av kväve). Temperaturens, vätetryckets och katalysatorkoncentrationens inverkan på fettsyra- och isomersammansättningen hos de hydrerade oljorna bestämdes under kinetiska betingelser, i frånvaro av massöverföringseffekter. Syreavspjälkning genom fullständig dekarboxylering av karboxylgruppen i fettsyramolekylen är det hittills bästa sättet att framställa miljövänlig dieselolja, eftersom linjära paraffiner fås som reaktionsprodukter och en tillsats av dyr vätgas undviks. Deoxygeneringen undersöktes systematiskt på en Pd/C-katalysator (Sibunit) genom att använda mättade fettsyror C16-C20 och C22 som råvara. Produktmolekylen blev en dieselliknande kolvätemolekyl, med en kolatom färre än i utgångsmolekylen. Lika stora dekarboxyleringshastigheter observerades för rena, mättade fettsyror. En jämförelse av deoxygenereringshastigheterna för stearin-, olein- och linolsyra som råvara vid 300oC i närvaro av 1-volymprocent väte på mesoporös Pd/C (Sibunit) avslöjade att katalysatorns aktivitet och selektivitet ökade med en ökande mättningsgrad av reaktantmolekylen. Då stearinsyra användes som utgångsmolekyl, bestod huvudprodukterna av önskade C17-kolväten, medan mängden av aromatiska C17-komponenter ökade, då olein- och linolsyra användes som utgångsmolekyler. Katalysatordeaktiveringen var relativt påfallande vid deoxygeneringen av linolsyra så att endast 3% av fettsyrorna omsattes till produkter i 330 min. Deaktiveringen orsakades av aromatiska C17-komponenter samt av fettsyradimerer, som bildades via en Diels-Alderreaktion. Hydreringen av omättade fettsyror kan därför rekommenderas som ett primärt kemiskt steg i framställningen av miljövänliga dieselprodukter. Målet var också att öka förståelsen av palladiummetallernas roll i nanoskala, speciellt effekten av metallpartiklarna i katalytisk hydrering och deoxygenering. Pd/C-katalysatorer med lika stora halter av Pd syntetiserades och metallens dispersion på bärarmaterialet varierades systematiskt genom en kontrollerad uppväxt av palladiumnanopartiklar på aktiv kolbärare. Metalldispersionens effekt på hydrerings-hastigheten och cis-transförhållandet undersöktes i detalj. En optimal metalldispersion som gav den högsta dekarboxyleringshastigheten hittades. Massöverföringens inverkan på reaktionens hastighet studerades experimentellt och temperaturprogrammerad desorption av kolmonoxid från katalysatorytan undersöktes ingående. Hydrering av växtoljor genomfördes under satsvisa och kontinuerliga betingelser. Både finfördelat Pd/C och katalysatorgranulat användes i experimenten. Ett av målen med arbetet var uppskalningen av hydreringsprocesserna. Med tanke på stora produktionsvolymer var det logiskt att undersöka kontinuerliga hydrerings- och dekarboxyleringsteknologier. En kontinuerlig packad bäddreaktor studerades i laboratorieskala, vilket gav viktig information om katalysatorns långtidsstabilitet och deaktivering. Effekten av rena fettsyror och triglycerider som råvara samt metallpartikelstorleken och palladiumhalten studerades med hjälp av den kontinuerliga reaktorn. Produktionskapaciteten som erhölls med satsvis och kontinuerlig drift jämfördes. Dekarboxyleringen av stearinsyra undersöktes också i en kontinuerlig packad bädd. Omsättningsgraden blev 15% för en stabil katalysator.