Syntéza nanomateriálů pomocí jiskrového výboje s využitím pro vodíkové technologie

Téma měsíce – únor a březen 2020

Stejně jako dnes elektromobily nahrazují automobily na fosilní paliva, v budoucnu čeká stejný osud elektromobily, které budou nahrazeny automobily na vodíkový pohon. Již nyní se vyvíjejí technologie, které umožní tento přechod zvládnout – jedna z nich v rámci výzkumného programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21.

Vodíkové palivové články jsou zařízení přeměňující chemickou energii vodíku na elektřinu. Naproti tomu elektrolyzéry využívají elektřinu k rozkladu vody na vodík a kyslík. Lze jimi tak získat vodík jako palivo pro palivové články. Obě tato zařízení čeká v budoucnu široké využití ve vodíkovém hospodářství, v němž budou palivové články zdrojem energie pro automobily, ale i pro nemocnice či naopak drobná elektronická zařízení. Než k tomu dojde, čeká vědce závod o zajištění co nejvyšší účinnosti a co nejnižší ceny těchto technologií.

Palivové články a elektrolyzéry typu PEM (s polymerní elektrolytickou membránou) patří mezi nejperspektivnější. Důležitým faktorem ovlivňujícím jejich účinnost a cenu je katalytická vrstva. Ta je nejčastěji tvořena nanočásticemi platiny nebo jejích slitin nanesenými na polymerní membránu.

Naše patentovaná technologie využívá vysokou teplotu jiskrového výboje k odpaření kovu. Kovové výpary jsou zchlazeny proudem plynu a kondenzují na částice nanometrové velikosti. Proud plynu vytvořené částice současně unáší na funkční vrstvu. V současnosti používané metody přípravy nanočástic vyžadují vakuum a zdlouhavou dávkovou chemickou přípravu mokrou cestou. Naproti tomu nová metoda vakuum nevyžaduje a velmi rychlým opakováním jiskrového výboje umožňuje docílit kontinuální produkci nanočástic, které lze navíc snadno vytvořit z více než jednoho kovu. Velmi malé rozměry částic umožňují snížit množství použitého drahého kovu při zachování potřebných vlastností, což snižuje náklady.

 Nanočástice platiny zobrazené elektronovým mikroskopem

O naši patentovanou technologii v roce 2019 projevili zájem vědci z tchajwanského institutu Industrial Technology Research Institute, kteří otestovali její účinnost v porovnání s alternativními technologiemi. Ačkoliv nás čeká další výzkum za účelem zvýšení účinnosti metody, první výsledky jsou slibné.

Kontakt: Ing. Tomáš Němec, Ph.D., Ústav termomechaniky AV ČR

 

Zpět na všechna témata měsíce