Pri výrobe katalyzátorov bude stačiť desaťkrát menej vzácnej platiny ako doteraz. Môže to znamenať prelom v oblasti vodíkovej mobility.
Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Európska únia si dala za cieľ znížiť emisie skleníkových plynov do roku 2030 o 55 percent v porovnaní s rokom 1990. Vozidlá, čo jazdia na benzín, diesel, LPG či CNG, by mali nahradiť elektromobily a vozidlá s palivovými článkami na vodík. Tie môžu predstavovať doplňujúce riešenie hlavne v ťažkej nákladnej a diaľkovej doprave.
Ako priblížil Jan Sochor, analytik Českej vodíkovej technologickej platformy (HYTEP), vodík má oproti batériám viaceré výhody. „Vodík má výrazne vyššiu energetickú hustotu na hmotnosť. To znamená, že v 1 kilograme vodíka uskladníme až 33,3 kWh energie. Aj so započítaním váhy nádrží sme stále na výrazne nižšej hmotnosti na uskladnenú jednotku energie oproti batériám. Na druhej strane výzvou pre vodík sú jeho energetické vlastnosti v pomere k objemu. Batérie sú kompaktnejšie a je možné umiestniť ich do podlahy elektromobilu, najmä v osobných autách. Vodík potrebuje relatívne objemné nádrže a pri 700 baroch tak na 1 kilogram vodíka potrebujeme približne 25 litrov objemu. Práve preto je najzaujímavejšie jeho využitie tam, kde nie sme príliš limitovaní priestorom, teda napríklad v nákladných vozidlách.“
Výhody vodíkových automobilov
Čo sa týka vodíkových automobilov vo všeobecnosti, ich nespornými výhodami sú dlhší dojazd, v prípade nákladných automobilov je to až 1000 kilometrov, či krátka doba plnenia, ktorá trvá do 20 minút. Vozidlá s palivovými článkami na vodík fungujú dobre i pri nízkych teplotách, keď dochádza v porovnaní s batériovými elektromobilmi k výrazne menším stratám dojazdu.
O tom, v akom pomere sa presadia vodíkové technológie, bude vo veľkej miere rozhodovať aj dostupnosť kriticky potrebných surovín na ich výrobu. Kritickým kovom na výrobu palivových článkov na vodík je vzácna platina, ktorej sa na svete ročne vyťaží len okolo 180 ton.
Deväťdesiat percent z tejto produkcie pochádza z Juhoafrickej republiky, Ruska a zo Zimbabwe. V súčasnosti sa na jeden palivový článok pre vodíkový automobil spotrebuje zhruba 20 až 30 gramov platiny. Výskumné a vývojové aktivity sa snažia o postupné znižovanie platiny pri zachovaní životnosti palivových článkov, čo povedie k ďalšiemu zníženiu cien palivových článkov i koncových vozidiel.
Zníži potrebu platiny
Vďaka českému patentu profesora Vladimíra Matolína z Matematicko-fyzikálnej fakulty Karlovej univerzity v Prahe sa podaril prelom vo vývoji katalyzátorov pre vodíkové palivové články. Čoskoro bude pri výrobe katalyzátorov stačiť desaťkrát menej vzácnej platiny ako doteraz.
„Platina je zatiaľ nenahraditeľným kovom pre palivové články, teda na výrobu elektriny z vodíka,“ tvrdí profesor Matolín. Jeho vedecký tím už pred niekoľkými rokmi navrhol, vyvinul, úspešne postavil a patentoval inovatívny katalyzátor pre palivové články, ktorý potrebuje na anóde a katóde oveľa menej platiny. Neskôr na to nadviazal ďalší patent s niekoľkými spoluautormi.
Komerčné využitie
Podľa profesora Matolína sa obsah platiny podarí znížiť 5- až 10-násobne. Inovácia sa približuje ku komerčnému využitiu vďaka partnerovi Karlovej univerzity v Nemecku. Kritickým problémom pri každej inovácii je podľa Matolína komercializácia.
„Jedna vec je niečo vyrobiť v laboratóriu, druhá je byť schopný vyrábať to tak, aby vysoké výrobné náklady neprevýšili úsporu danú znížením obsahu platiny. Tvrdým orieškom tiež býva schopnosť vyrábať inovatívny produkt v požadovanom veľkom množstve. Karlova univerzita, ktorá je majiteľom patentu, uzavrela nedávno zmluvu s renomovanou nemeckou firmou o výrobe prototypu priemyslového zariadenia, ktoré overí možnosti priebežnej výroby membrán potiahnutých platinou podľa nášho patentu metódou per roll, teda v kotúčoch,“ dodáva Matolín.
Nemecký partner by mal následne výrobné zariadenie komercializovať a predávať záujemcom o výrobu protónovo vodivých membrán s platinovým katalyzátorom. Český patent má tak šancu zmeniť svet k lepšiemu. Tentoraz nielen v oblasti vodíkovej mobility.
Zdroj: HYTEP
(zh)
