Téměř 90 % domácností ušetří na energiích
Pohled z praxe
24. 4. 2024 14:23
Domácnosti, kteří pořizují fotovoltaiku nebo tepelné čerpadlo, v drtivé většině případů opravdu uspoří a dočkají se výrazného snížení spotřeby. Vyplynulo to...
Obecně se očekává, že vodík v blízké budoucnosti sehraje důležitou roli při rozvoji obnovitelných zdrojů energie. Problémem ale je jejich špatná regulovatelnost. „Obnovitelné zdroje ze své podstaty vyrábí elektřinu nárazově, a to by mohlo v přenosové soustavě dělat problémy,“ uvádí se v tiskové zprávě společnosti Charles University Innovations Prague (CUIP). Jde o dceřinou společnost Univerzity Karlovy, jejímž úkolem je zprostředkování transferu vědeckých poznatků do komerční sféry.
Pokud fouká hodně větru nebo silně svítí slunce, větrné a solární elektrárny vyrobí více energie, než je aktuálně potřeba. Naopak v bezvětří, nebo když je zataženo, množství vyrobené energie za poptávkou silně pokulhává. Vědci na celém světě se tak snaží přijít na to, jak přebytečnou energii vyrobenou za výborných povětrnostních podmínek uložit, aby se dala využít tehdy, kdy počasí výrobě energie přát nebude. Jedním ze slibných způsobů se zdá být ukládání elektrické energie do vodíku.
Jako chlupy na koberci
Přebytečná elektrická energie se využije pro elektrolýzu vody, čímž se získá vodík. Ten se pak zpětně může využít pro výrobu elektrické energie. A to jak v distribuční soustavě, tak v menším měřítku pro pohon osobních i nákladních automobilů, případně i letadel. V podstatě se jedná o elektromobily, kde se elektřina nezískává z baterie, ale z vodíkové nádrže. K tomu se využívají vodíkové palivové články. A právě na elektrolyzéry vody a vodíkové palivové články se zaměřují Vladimír Matolín, Peter Kúš a Tomáš Hrbek z Matematicko-fyzikální fakulty UK. „Problémem je především cena klíčové komponenty – nanokatalyzátorů, které proces urychlují a jsou vyrobené z drahých kovů, z iridia a platiny,“ uvádí vědci.
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 několik nanometrů tenkou vrstvičkou katalytického kovu. Tato metoda, známá jako magnetronové naprašování, je už celkem hojně užívaná v jiných odvětvích průmyslu. Vědci ale vymysleli mezikrok, při kterém využijí přítomného plazmatu a ve spojení s depozicí oxidu ceru 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 větší specifický povrch, což vede k vyšší účinnosti a stabilitě,“ vysvětlují.
Tomáš Hrbek v laboratoři Foto: CUIP Komercializaci pomůžou patenty i f-cell award
Vědci jsou přesvědčeni, že jejich objev má velký komerční potenciál. Převratné technologii modifikace proton-vodivé membrány využitelné pro elektrolyzéry vody a vodíkové palivové články by měl být každou chvíli udělen český, americký i evropský patent a možné uplatnění na trhu se dále jen potvrzuje i díky významnému ocenění f-cell award. Vladimír Matolín, Peter Kúš a Tomáš Hrbek si ho převzali včera večer v německém Stuttgartu.
„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,“ reagoval na cenu Tomáš Hrbek. Právě on výzkum do soutěže přihlásil, přičemž součástí přihlášky byla publikace v časopise International Journal of Hydrogen Energy, jejíž je prvním autorem.
Cena f-cell award se předává 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 dvě 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.
