Čeští vědci získali ocenění za výzkum v oblasti vodíkových technologií

• 21. 10. 2021
• Redakce

O nových vodíkových technologiích a jejich aplikaci v oblasti obnovitelných zdrojů energie se bude diskutovat na  konferenci Smart Energy Forum v Praze dne 11. listopadu 2021.

 

Prestižní ocenění

Cena f-cell award je udělována od roku 2001 na jedné z nejvýznamnějších událostí pro odborníky na vodíkové palivové články a vodíkový cyklus: f-cell Stuttgart. V rámci f-cell award se každoročně vyhlašují kategorie Research & Development a Products & Markets. Kategorie R&D je primárně pro akademická pracoviště. Komise zde hodnotí především míru inovace vynálezu, potenciál jeho uplatnění na trhu, pozitivní vliv na životní prostředí a společenský dopad.

V minulém roce byl například ve stejné kategorii jako nyní Univerzita Karlova oceněn Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, který se soustředí na technologické inovace zlepšující zisk energie tak, aby nebylo zatíženo životní prostředí. Výzkum, za který získal f-cell award letos tým vědců z MFF UK se věnuje strukturní modifikaci polymerní elektrolytické membrány označované také jako proton-vodivá membrána.

„Je to velká radost a obrovský krok vpřed. V odborné komisi, která rozhoduje o udělení ceny, se nachází řada expertů jak z akademického prostředí, tak z průmyslu. Získání ceny tedy podtrhuje potenciál, který technologie modifikace membrány má. Cena je navíc velmi hodnotná i pro mě osobně, kdy mi může otevřít cestu k dalším výzkumným příležitostem,“ říká Tomáš Hrbek, který výzkum přihlásil do soutěže, přičemž součástí přihlášky byla publikace v časopise International Journal of Hydrogen Energy, jejíž je prvním autorem.

Vodík umožní větší využití obnovitelných zdrojů

Vodíkové hospodářství znamená koloběh, který začíná uložením energie z obnovitelných zdrojů pomocí elektrolýzy vody do vodíku. Ten se v případě potřeby dá zase s využitím palivových článků přeměnit zpět na elektřinu, vedlejším produktem je pouze čistá voda.

Uchování přebytečné elektřiny je klíčový mechanismus při přechodu na celosvětový závazek nulových emisí, protože obnovitelné zdroje ze své podstaty vyrábí elektřinu nárazově, a to by mohlo v přenosové soustavě dělat problémy. Vodíkové technologie umožňující uložení energie už existují, jenomže širokému rozšíření brání jejich vysoká cena.

Problémem je především cena klíčové komponenty – nanokatalyzátorů, které proces urychlují a jsou vyrobené z drahých kovů, z iridia a platiny. Vědci našli způsob, jak jejich nezbytné množství razantně snížit a jejich přípravu zjednodušit.

Chytře, jednoduše a hlavně levněji

Nanokatalyzátory pro elektrolyzéry vody s proton-vodivou membránou se běžně vyrábí takzvanou mokrou cestou. Mokrou proto, že se nanočástice platiny nebo iridia smíchají v suspenzi s pojidlem a nosičem, přičemž se vytvoří mikroporézní vrstva. To sice zaručí velký povrch, ale kovu se použije relativně hodně a vznikne také mnoho odpadu.

Vědci z Katedry fyziky povrchů a plazmatu vloží membránu do vakuové naprašovací komory, kde se generuje plazma, jehož prostřednictvím se její povrch potáhne jen nekolik nanometrů tenkou vrstvičkou katalytického kovu. Tato metoda, známá jako magnetronové naprašování, je už celkem hojně užívaná v jiných odvětvích průmyslu.

Ve svém výzkumu vědci ale vymysleli mezikrok, při kterém využijí přítomného plazmatu a ve spojení s depozicí oxidu céru docílí výrazného zvrásnění povrchu membrány. Z hladké plochy tak vytvoří povrch podobný třeba chlupům na koberci.

Jinými slovy, v kroku jedna se povrch membrány leptá a v druhém kroku se popráší katalyzátorem. Nanokatalyzátor má tak po této modifikaci násobně vetší specifický povrch, což vede k vyšší účinnosti a stabilitě.

Objev má velký komerční potenciál

Převratné technologii modifikace proton-vodivé membrány využitelné pro elektrolyzéry vody a vodíkové palivové články bude každou chvíli udělen český, americký i evropský patent a možné uplatnění na trhu se dále jen potvrzuje i díky f-cell award.

„Ještě před oceněním f-cell award jsme podali žádost o udělení patentů. Byl jsem moc rád, že naši technologii lze komercializovat, ale je to jen začátek cesty k transferu technologie. Další kroky byly alfou a omegou celého procesu ochrany duševního vlastnictví a cením si, že mi někdo pomáhal zorientovat se. Museli jsme precizně vymezit jednotlivé nároky tak, abychom neskončili s tím, že něco pěkně popíšeme a ostatní si naši technologii zaberou pro sebe,“ vysvětluje dr. Peter Kúš, kterému s komercializacií popisované technologie pomáhají odborníci na transfer technologií z dceřiné společnosti Univerzity Karlovy – Charles University Innovations Prague (CUIP).

O nových vodíkových technologiích a jejich aplikaci v oblasti obnovitelných zdrojů energie se bude diskutovat na  konferenci Smart Energy Forum v Praze dne 11. listopadu 2021.