O vodíku se hovoří jako o ekologickém palivu budoucnosti, také díky němu chce Evropská unie snížit množství skleníkových plynů do roku 2030 o 55 procent oproti roku 1990. Velký potenciál má bezemisní vodík rovněž v těžké nákladní dopravě.
Prosazení vodíkové technologie ale do značné míry závisí na dostupnosti kriticky potřebných surovin pro jejich výrobu – včetně drahé platiny. Nejspíš už velmi brzy bude možné při výrobě katalyzátorů pro vodíkové palivové články použít až desetkrát méně tohoto vzácného těžkého kovu. A to díky patentu profesora Vladimíra Matolína z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy.
„Platina je zatím naprosto nepostradatelným kovem pro palivové články, tedy pro výrobu elektřiny z vodíku,“ uvedl pro FAEI.cz profesor Matolín. Jeho vědecký tým před několika lety navrhl, vyvinul, úspěšně postavil a patentoval inovativní katalyzátor pro palivové články, který potřebuje na anodě mnohem méně platiny a rovněž menší množství platiny na katodě.
Blíží se komerční využití
Později na to navázal ještě jiný patent s několika dalšími spoluautory. „Snížení obsahu platiny je ideálně o devadesát procent, řekněme desetinásobné. V reálném systému bude snížení v závislosti na provozních podmínkách a plánované životnosti tak pětinásobné. Ale to bude otázka dalšího, již aplikovaného, vývoje. Budu-li optimista, tak snížíme obsah platiny pětkrát až desetkrát,“ poznamenal Vladimír Matolín.
Dodal, že inovace jeho dnes už bývalého týmu se úspěšně blíží komerčnímu využití. „Univerzita Karlova, která je majitelem patentu, uzavřela nedávno smlouvu s renomovanou německou firmou o výrobě prototypu průmyslového zařízení, které ověří možnosti průběžné výroby membrán povlakovaných platinou metodou ‚per roll‘, tedy v rolích,“ vysvětlil Matolín.
Německý podnik by měl následně výrobní zařízení prodávat zájemcům o výrobu protonově vodivých membrán s platinovým katalyzátorem. Jde o velmi perspektivní obor. „Evropské země, reprezentované mimo jiné Evropskou komisí, počítají s výrazným zapojením vodíkových technologií do nově budovaného nízkoemisního energetického systému,“ sdělil Aleš Doucek, předseda představenstva České vodíkové technologické platformy (Hytep).
Prostor pro zlevňování
Dodal, že inovace směřující ke snížení materiálové náročnosti palivových článků nebo elektrolyzérů jsou proto zcela zásadní. Trh s palivovými články je v současnosti relativně malý. V posledních letech se sice výrazně snížila jejich cena, přesto stále existuje obrovský prostor pro zlepšení. Právě od úspor si mnozí výrobci slibují další zlevnění.
„Cena nákladních vozidel, nebo městských autobusů s palivovým článkem je dnes přibližně třikrát až čtyřikrát vyšší než v případě naftových ekvivalentů. Bavíme se ale o cenách, které jsou dnes, před výraznou úsporou, ke které by mělo v průběhu příštích let docházet,“ uvedl Jan Sochor, analytik Hytep.
Mnohé studie podle něho predikují, že cena vodíkových dálkových nákladních vozidel bude k roku 2030 dost možná i levnější než u bateriových protějšků. „Je to z toho důvodu, že určité typy chemií jsou nákladné a není možné je z důvodu vysoké energetické hustoty nahradit levnějšími typy baterií,“ vysvětlil Sochor.
Nepostradatelná platina
Pro výrobu palivových článků na vodík je kritickým kovem platina. Té se ročně na celém světě vytěží okolo pouhých 180 tun, ovšem devadesát procent z této produkce pochází ze tří států: Jihoafrické republiky, Ruska a Zimbabwe.
V současnosti se na jeden palivový článek pro vodíkový automobil spotřebuje zhruba 20 až 30 gramů platiny. Výzkumné a vývojové aktivity se snaží o postupné snižování tohoto kovu při zachování životnosti palivových článků, což povede právě k dalšímu snížení cen – nejen palivových článků, ale i celých vozidel.
Jedním z členů České vodíkové technologické platformy Hytep je i ryze česká společnost Leancat. Ta vznikla v roce 2016 jako výsledek spolupráce mezi Karlovou univerzitou a technologickou skupinou Jablotron. Cílem je právě komercializace unikátního patentovaného objevu profesora Vladimíra Matolína z matematicko-fyzikální fakulty.
Bezemisní nákladní vozidla
Těžká nákladní vozidla, jako jsou nákladní automobily, městské autobusy a dálkové autobusy, jsou v současnosti zodpovědná za více než 25 procent emisí skleníkových plynů ze silniční dopravy v EU. Představují více než šest procent celkových emisí skleníkových plynů v EU.
Evropský parlament a Rada EU se v polovině ledna předběžné dohodly o nových opatřeních, jejichž cílem je snižování emisí oxidu uhličitého u nových těžkých nákladních vozidel. A počítá se právě i s významným podílem vodíkové technologie.
„Přechod na nákladní vozidla a autobusy s nulovými emisemi je nejen klíčem k dosažení našich cílů v oblasti klimatu, ale také zásadním faktorem pro čistší ovzduší v našich městech,“ citovaly České noviny nizozemského europoslance Base Eickhouta (Greens/EFA).
