Revoluční český patent razantně zlevňuje vodíková auta. Drahé platiny je zapotřebí desetkrát méně
Pro výrobu vodíkových aut je platina nepostradatelná, v každém palivovém článku je jí zapotřebí zhruba 20 až 30 gramů. Český patent ale snižuje její potřebné množství až desetinásobně.
Pavel Baroch
28. 2. 2024
Vodík je jedním z bezemisních paliv, díky němuž chce Evropská unie snížit množství skleníkových plynů do roku 2030 o 55 procent oproti roku 1990. Velký potenciál má vodík rovněž v těžké nákladní dopravě.
Pro výrobu palivových článků je kritickým kovem platina, které se každý rok vytěží okolo pouhých 180 tun. 90 procent této produkce navíc pochází ze tří států: Jihoafrické republiky, Zimbabwe a Ruska, od něhož se chce EU kvůli agresi na Ukrajině energeticky a surovinově odstřihnout.
V současnosti se na jeden palivový článek pro vodíkový automobil spotřebuje přibližně 20 až 30 gramů platiny. Výzkumné a vývojové týmy usilují o postupné snižování drahé platiny, aniž by se omezovala životnost palivových článků. To povede ke snížení cen vozidel.
Zlaté české vodíkové ručičky
Díky českému patentu profesora Vladimíra Matolína z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze se nyní podařil zásadní průlom ve vývoji katalyzátorů pro vodíkové palivové články. Při výrobě katalyzátorů tak postačí až desetkrát menší množství drahé platiny než dosud.
„Platina je zatím naprosto nepostradatelným kovem pro palivové články, tedy pro výrobu elektřiny z vodíku,“ sdělil profesor Matolín. Jeho vědecký tým proto 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. Později na to navázal další patent s několika dalšími spoluautory.
„Snížení obsahu platiny je ideálně o 90 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 pět- až desetkrát,“ poznamenal Vladimír Matolín.
Silný německý partner
Univerzita Karlova, která je majitelem patentu, nedávno uzavřela smlouvu s renomovanou německou firmou, která bude v projektu dále pokračovat. „Komercializace je většinou kritickým problémem u každé inovace. Jedna věc je něco vyrobit v laboratoři, druhá je být schopen vyrábět, a to tak, aby vysoké výrobní náklady nepřevýšily úsporu danou snížením obsahu platiny. Oříškem také bývá schopnost vyrábět inovativní produkt v požadovaném velkém množství,“ vysvětlil profesor Matolín.
Německá firma vyrobí prototyp průmyslového zařízení, které ověří možnosti průběžné výroby membrán povlakovaných platinou podle českého patentu metodou „per roll“, tedy v rolích. Německý partner by měl následně výrobní zařízení komercializovat a 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).
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.
Vodík levnější než baterie?
Jedním z členů HYTEP je i ryze česká společnost Leancat, která vznikla v roce 2016 jako výsledek spolupráce mezi Karlovou univerzitou a technologickou skupinou Jablotron s cílem komercializovat unikátní patentovaný objev profesora Vladimíra Matolína z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze.
„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.
Některé studie podle něho predikují, že cena vodíkových dálkových nákladních vozidel bude k roku 2030 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.
Dálková doprava bez emisí
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 předběžně 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.
Úvodní foto: Volvo Truck (vodíkový kamion)