Budúcnosť zeleného vodíka vďaka bežným prvkom
Výroba zeleného vodíka bez vzácnych kovov sa stáva realitou. Tím vedcov z japonského výskumného centra RIKEN CSRS objavil inovatívny spôsob, ako nahradiť drahé kovy ako irídium lacnejším a dostupnejším mangánom. Objav by mohol zásadne zmeniť spôsob, akým vyrábame čistú energiu.
Vodík sa získava elektrolýzou vody, na čo je potrebný účinný katalyzátor, pričom tým najefektívnejším bolo doposiaľ irídium. Problémom je, že jeho globálne zásoby sú obmedzené. Ako vysvetľuje Shuang Kong, jeden z autorov štúdie, „irídium je také vzácne, že na zabezpečenie celosvetovej výroby vodíka v terawatovom rozsahu by sme potrebovali množstvo, ktoré by sa inak zbieralo desiatky rokov“. Vedci však zistili, že pridanie mangánu dokáže znížiť potrebné množstvo irídia až o 95 %, pričom výroba vodíka zostáva naďalej efektívna. O téme informoval portál Interesting Engineering.
Zem má dostatok vody, ale technológia na získavanie vodíka v priemyselnom rozsahu zatiaľ chýba. Svet dnes potrebuje energiu na úrovni približne 18 terawattov. Ak má vodíkové palivo ako ekologická alternatíva nahradiť fosílne zdroje, musí byť vyrábané udržateľne a vo veľkom objeme.
Vedci sa preto zamerali na vývoj nových katalyzátorov z bežných prvkov. Riešením má byť podľa nich oxid mangánu. Podarilo sa im pomocou neho udržať stabilnú produkciu vodíka bez nutnosti používať veľké množstvo irídia. Riešenie zatiaľ nevyužívajú vo veľkom, no vedci ho považujú za výrazný krok vpred.
„Potrebujeme postupne premostiť súčasné technológie, ktoré používajú vzácne kovy, k udržateľným riešeniam založeným na bežných materiáloch,“ uvádza vedúci výskumu Nakamura. To by umožnilo plynulý prechod k zelenému vodíku v praxi.
Výsledky, ktoré môžu zmeniť energetický priemysel
Tím dosiahol veľký úspech pri testovaní novej technológie. Dokázali udržať produkciu vodíka viac než 3000 hodín, teda približne štyri mesiace, pri efektivite 82 %. Výsledok dosiahli tak, že jednotlivé atómy irídia rovnomerne rozložili na povrchu oxidu mangánu. Tým zabránili ich zhlukovaniu, čo je častý problém pri iných katalyzátoroch.
Ako uvádza spoluautor štúdie Ailong Li, „nečakaná interakcia medzi oxidom mangánu a irídiom bola kľúčová pre náš úspech“. Irídium v tomto usporiadaní dosahovalo vysoko aktívny stav oxidácie +6, čo výrazne zvýšilo jeho účinnosť.
Nakamura dodáva, že takto vyvinutý katalyzátor má vysoký potenciál pre okamžité praktické využitie. „Očakávame, že náš katalyzátor bude možné rýchlo zaviesť do praxe, čím sa okamžite zvýši kapacita súčasných PEM elektrolýzerov“.
Výskumný tím už spolupracuje s priemyselnými partnermi, ktorí zlepšujú pôvodnú verziu katalyzátora na báze irídia a mangánu. Zároveň plánujú pokračovať v štúdiu chemickej interakcie medzi týmito prvkami s cieľom ďalej znížiť spotrebu drahých kovov.
