name | autoweek.cz

Levnější vodíkové palivové články

08.06.2022 | | Tiskové zprávy

Výzkumníci z Královské univerzity v Londýně vyvinuli vodíkový palivový článek, který využívá železo namísto vzácné a drahé platiny. Zařízení je schopné provozu při vysokém zatížení jako součást palivového článku. Výsledky zveřejnil odborný časopis Nature Catalysis.

Vodíkové palivové články proměňují vodík na elektřinu, přičemž jediným vedlejším produktem je čistá voda. Proto jsou zajímavým ekologickým zdrojem k pohonu vozidel. Palivové články k urychlení reakce, při níž vzniká elektřina, požívají katalyzátor s obsahem drahé a vzácné platiny převážně dovážené z Ruska. Vodík už začaly využívat jako nový pohon i největší automobilky. Toyota nedávno uvedla na trh druhou generaci auta na vodík Toyotu Mirai. V České republice se jí zatím prodalo 10 kusů. Chystá se zde také (už řadu let) výstavba prvních veřejných vodíkových čerpacích stanic.
 
Alternativa ke spalovacím motorům
Evropský tým vedený výzkumníky z Královské univerzity v Londýně nyní vytvořil katalyzátor složený pouze ze železa, uhlíku a dusíku, tedy levných a snadno dostupných materiálů.
 
„Naše levnější konstrukce katalyzátoru by měla umožnit implementaci dalších systémů obnovitelné energie s využitím vodíkového paliva. Dnes přibližně 60 % ceny palivového článku tvoří platina obsažená v katalyzátoru. Chceme-li, aby se palivové články staly skutečně životaschopnou alternativou například ke spalovacím motorům, musíme tyto náklady snížit. S naší levnější konstrukcí katalyzátoru by to mělo být reálné,“ říká profesor Anthony Kucernak.
 
Různé chemické vlastnosti železa
Inovací týmu je návrh katalyzátoru s rozptýlenými atomy železa v elektricky vodivé základní hmotě z uhlíku. Železo ve formě jednotlivých atomů má odlišné chemické vlastnosti než masivní železo, kde jsou všechny atomy seskupeny dohromady, a vykazuje tak vyšší reaktivitu. Díky těmto vlastnostem dokáže železo urychlit nezbytné reakce v palivovém článku, a vystupuje tak jako vhodná náhrada za platinu.
 
V rámci laboratorních zkoušek tým prokázal, že katalyzátor, obsahující jednotlivé atomy železa ve spojení s reálným palivovým článkem, vykazuje vlastnosti blížící se katalyzátoru s obsahem platiny. Nově vyvinutá technologie umožňuje nejen výrobu levnějších katalyzátorů pro palivové články, ale po úpravách by mohla posloužit i pro jiné katalyzátory v dalších procesech, např. při chemických reakcích využívajících vzdušný kyslík jako reaktant namísto drahých chemických oxidačních činidel, resp. při úpravách odpadních vod s využitím vzduchu k odstraňování škodlivých znečišťujících látek.
 
„Vyvinuli jsme nový přístup s využitím jednoatomových katalyzátorů podporujících řadu nových chemických a elektrochemických procesů. Konkrétně jsme využili novou metodu syntézy, označovanou jako transmetalace, která zamezuje tvorbě shluků železa během syntézy. Tento postup by mohl pomoci všem vědcům, kteří by chtěli připravit podobný typ katalyzátoru,“ říká Asad Mehmood z katedry chemie na Královské univerzitě v Londýně.