ZČU se pouští do „závodu o vodík“, slunce má pomoct zlevnit jeho výrobu

Plzeň se přihlásila do závodu o levnější zelený vodík. Vědci z Fakulty aplikovaných věd ZČU zkouší vyrábět vodík z vody pomocí slunečního záření a tenké vrstvy oxidu mědi. Cílem je zlevnit ekologickou výrobu paliva, o které stojí průmysl i energetika.

Zelený vodík se často zmiňuje jako cesta ke snižování emisí, problémem však zůstává cena. Výroba „zeleně“, tedy bez použití fosilních paliv, je zatím nákladná. Plzeňský tým proto hledá materiály a postupy, které by proces zrychlily a zlevnily.

Voda, slunce a měď

Doktorand Jan Vosejpka z katedry fyziky pracuje s fotoelektrochemickým dělením vody. Princip spočívá v polovodiči umístěném ve vodě, který pohlcuje světlo a pomáhá rozložit molekulu H₂O na vodík a kyslík. Vosejpka používá skleněnou destičku potaženou vrstvou oxidu mědi.

„Celý proces stojí na polovodiči, který je ponořený ve vodě a na který svítí slunce. Toto sluneční záření pohltí a energii využije právě na rozklad vody. Přidáním menšího množství elektrické energie pak už jen zvýšíme výkon a účinnost.” Jan Vosejpka

Podle vědců nejde o zcela nový princip – fotoelektrochemická výroba vodíku se zkoumá už od 70. let. Klíčová je ale účinnost, kterou může zlepšit správná volba polovodiče a kvalita tenkých vrstev.

Stáž ve Španělsku a evropský projekt

Vosejpka na technologii pracoval i během měsíční stáže ve Výzkumném institutu pokročilých materiálů při španělské Univerzitě Jaume I. Mobilitu mu podpořil evropský projekt COLOSSE, který propojuje pracoviště v Česku a na Slovensku a běží od dubna 2024 do března 2027.

Potenciál výzkumu zdůrazňuje i Vosejpkův školitel Jiří Čapek. Podle něj práce zapadá do dlouhodobé strategie plzeňského výzkumného centra, které se soustředí na vývoj pokročilých materiálů. Tým se kromě vodíku věnuje také jeho detekci, transparentním vodivým vrstvám třeba pro solární panely a vývoji „chytrých oken“, která reagují na teplotu v místnosti.

K čemu by mohl být zelený vodík

Dnešní komerční výroba vodíku probíhá převážně jako tzv. šedý vodík z fosilních paliv – je levnější, ale zatěžuje ovzduší emisemi. Zelený vodík má nabídnout čistší alternativu. Uplatnění nachází v průmyslu – například při výrobě hnojiv, zpracování ropy nebo v ocelářství. Do budoucna se počítá i s použitím v dopravě, zejména u kamionů a lodí, a potenciálně i v letectví. Energetika ho zmiňuje jako jednu z alternativ k zemnímu plynu.

Do praxe je to ještě daleko

Plzeňští vědci připouštějí, že k průmyslovému nasazení vede dlouhá cesta. Materiál, který má dlouhodobě pracovat ve vodě, musí fungovat fyzikálně i chemicky, vydržet provoz a být ekonomicky únosný. Kombinace těchto požadavků je podle nich největší výzvou.

Zatím jde o laboratorní výzkum. Pokud se však podaří zvýšit účinnost a udržet náklady nízké, může mít práce z Plzně a Plzeňského kraje dopad daleko za hranicemi regionu.