Zelený vodík snadno a levně. Pracují na něm vědci ze ZČU

Zelený vodík je budoucnost, na tom se shodují vědci nejen v Česku, ale i v zahraničí. Například v průmyslu má surovina pomoct výrazně snížit emise, s čímž počítají i klimatické cíle EU. Výroba zeleného, tedy ekologického vodíku je ale zatím příliš drahá. Změnit se to snaží Fakulta aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni (FAV ZČU). Vědci na katedře fyziky tam zkoumají materiály a postupy, které by výrobu ekologického paliva nejen urychlily, ale také výrazně zlevnily.

Na vývoji vhodné technologie tam pracuje i fyzik Jan Vosejpka. Zelený vodík vyrábí takzvaným fotoelektrochemickým dělením vody. Využívá k tomu sluneční záření a polovodič, konkrétně skleněnou destičku pokrytou vrstvou oxidu mědi. „Celý proces stojí na polovodiči, který je ponořený ve vodě a na který svítí slunce. On toto sluneční záření pohltí a energii využije právě na rozklad vody. Přidáním menšího množství elektrické energie pak už jen zvýšíme výkon a účinnost,” vysvětlil Vosejpka. Molekula vody H2O se pak podle něj snadno a ekologicky rozpadne na molekuly vodíku H2 a molekuly kyslíku O2. „Že lze fotoelektrochemicky produkovat vodík, víme už od 70. let, kdy byla tato technologie poprvé předvedena, byť s velmi malou účinností. Od té doby mají vědci nelehký úkol – tuto účinnost výrazně zvýšit,” dodal fyzik. Věří, že vhodný materiál polovodiče je tou správnou cestou.

Vosejpka je doktorandem v oboru fyziky plazmatu a tenkých vrstev. Na výzkumu a vylepšování vrstev oxidu mědi pracoval i během měsíční stáže ve Výzkumném institutu pokročilých materiálů při španělské Univerzitě Jaume I podpořené z evropského projektu Colosse. V jeho práci vidí potenciál i jeho školitel Jiří Čapek z FAV ZČU. „Projekt fotoelektrochemické produkce zeleného vodíku zapadá do dlouhodobé strategie našeho výzkumného centra, kde se zabýváme vývojem pokročilých materiálů,” řekl Čapek. Centrum podle něj vyvíjí i mnoho dalších technologií: „Pracujeme i na detekci vodíku, zabýváme se transparentními vodivými vrstvami například pro solární panely a vyvíjíme i takzvaná chytrá okna, která mění svoji propustnost pro tepelné záření na základě vnitřní teploty v místnosti.” 

Projekt levnější výroby zeleného vodíku je zatím ve výzkumné fázi, vědci ale očekávají, že by jejich technologie mohla mít velký dopad na hospodářství. Zatím se masově využívá šedý vodík vyrobený z fosilních paliv, a to například při produkci zemědělských hnojiv, při výrobě ropy nebo oceli. Je levný, ale emise jsou příliš vysoké. Zelený vodík by je výrazně snížil. V dopravě by pak mohl časem v elektroautech nahradit baterie, počítá se s ním hlavně u kamionů, v lodní dopravě a v budoucnu i v letectví. Energetika s ním zase počítá jako s ekologickou alternativou k zemnímu plynu a to jak pro domácnosti, tak i pro plynárny.

K průmyslovému uplatnění technologie na výrobu levnějšího zeleného vodíku z FAV ZČU ale vede podle Jana Vosejpky ještě dlouhá cesta. Polovodič, který má rozkládat vodu, a s ním i celý systém okolo musí totiž splnit současně mnoho fyzikálních, chemických i ekonomických parametrů a to je prý velká výzva.