Co zlevní vodíkové palivové články? Platinová nanovrstva z laboratoří českých vědců!

„Cena palivového článku je jedna z kritických věcí,“ uvedl vědec. „Je dána cenou nejen platiny, ale i dalšími faktory. Například aby bylo možno masivně využít v automobilové dopravě vodík, někdo by musel investovat do infrastruktury čerpacích stanic.“

Jak vodíkový článek funguje? „Je to stejné, jako kdybychom vodík spalovali. Když oxiduje vodík, tak se uvolní voda a vznikne teplo.“ Matolínův tým, ale nevyužívá přímo toto teplo, ale pohyb elektronů uvnitř článku.

Výhodou automobilu, který je poháněný takovým vodíkovým článkem, je minimum produkovaných zplodin. „Ono je to ale takové klišé: problém je, že vodík stejně musí někde vzniknout, a je to o tom, jak čistě ho dokážeme vyrobit.“

Palivový článek se sestává ze základních částí, kterými jsou katalyzátory a protonově vodivá membrána. Katalyzátor rozloží vodíkovou molekulu na dva atomy, a každý atom pak rozloží na proton a elektron. Speciální membránou projdou jen protony, a elektrony zůstávají na katodě článku. Za membránou je další katalyzátor a kyslík. Takže zatímco obvodem tečou elektrony a vznikne elektrický proud, tak na katodě se zpět skládají protony a elektrony, reagují s kyslíkem a vytváří se voda.

„Nejvíce se vyrábí vodík se zemního plynu, takže zase vzniká CO a CO2. Výhodou je, že škodliviny vytváříme jinde, než ve městě. Je ale třeba si uvědomit, že vodík je odpadní plyn, který vzniká ve spoustě výrob, takže by stejně vznikl, a nevyužívá se,“ upozornil Matolín na další možnost jak získat vodík.

Problémem palivových článků je ale cena. „V katalyzátorech je nejefektivnějším materiálem platina. Její množství je omezeno, a je jasné, že kdyby došlo k masovému rozvoje mobility na palivové články, tak by světové zásoby nestačily.“

Proto se vědci snaží hledat materiál, který platinu nahradí. „My jsme se ale pustili jinou cestou,“ dodal vedoucí českého týmu badatelů.

„Snažíme se dramaticky snížit obsah platiny, a to aby byl prakticky zanedbatelný. My deponujeme velmi malé množství platiny kombinované s oxidy, takže platina je na membráně katalyzátoru jen atomárně rozprostřena.“

V katalýze reakce probíhá vždy na povrchu. „Takže když z platiny uděláme nanočástice, tak 1 gram platiny může mít povrch třeba 100 čtverečních metrů,“ popsal princip nanostrukturních systémů Matolín.

„Jestli dokážeme zafixovat jednotlivé atomy v nějaké mřížce jiné sloučeniny, tak můžeme dosáhnout dramaticky, asi 50krát až 100krát nižšího obsahu platiny při zachování parametrů, které potřebujeme,“ shrnul důležitou inovaci, která může změnit tvář automobilové dopravy Vladimír Matolín.