Lacnejší a čistý vodík na obzore

Jedným z hlavných problémov pri výrobe čistého vodíka, najmä prostredníctvom elektrolýzy vody s protónovou výmennou membránou (PEM), je vysoká cena a vzácnosť irídia, ktoré sa používa ako kľúčový katalyzátor. Odhaduje sa, že na dosiahnutie terawattového rozsahu globálnej produkcie vodíka by bolo potrebných 40 rokov svetovej produkcie irídia. Pre dosiahnutie uhlíkovej neutrality do roku 2050 s inštaláciou 2 000 GW elektrolyzérov by bolo potrebných viac ako 150 rokov súčasnej produkcie irídia.  

Výskumníci z RIKEN v Japonsku objavili, že mangán, ktorý je oveľa lacnejšou a bežnejšou látkou, môže výrazne pomôcť v procese výroby vodíka, čím sa zníži potreba irídia až o 95 % a viac. Nový katalyzátor, nazvaný „Ir^VI^-ado katalyzátor“, je hexavalentný oxid irídia s vysokým oxidačným číslom (+6).

Mechanizmus spočíva v špecifickej interakcii medzi mangánom a irídiom, pri ktorej sa atómy irídia oxidujú zo 4+ na 6+ a irídiový ligand sa vymieňa z chloridového iónu na oxidový ión, čo vedie k vytvoreniu atómovo dispergovaného hexavalentného oxidu irídia. Tento objav má za následok podstatné zníženie nákladov na výrobu vodíka bez zníženia jeho produkcie. Cieľom je, aby sa vodík stal dostatočne cenovo dostupným na to, aby bol životaschopnou a realistickou alternatívou k fosílnym palivám.

Hoci je objav prelomový, technológia ešte nie je pripravená na široké priemyselné využitie a očakáva sa, že priemyselná výroba touto metódou bude trvať ešte niekoľko rokov. V súčasnosti sa odhaduje, že na 1 kW výkonu PEM elektrolýzy je potrebný približne 1 g irídia. Ročná svetová produkcia irídia je 7 až 8 ton (7 000 až 8 000 kg). Objav RIKEN priamo rieši jeden z najväčších „úzkych miest“ v prechode na vodíkovú ekonomiku – závislosť od vzácneho a drahého irídia.

Zníženie potreby irídia o 95 % a viac dramaticky znižuje výrobné náklady a robí zelený vodík ekonomicky konkurencieschopným voči fosílnym palivám. To je nevyhnutné pre jeho masovú adopciu ako čistého energetického nosiča. Ak sa podarí túto technológiu škálovať, umožní to rozsiahle nasadenie PEM elektrolyzérov, ktoré sú kľúčové pre výrobu zeleného vodíka z obnoviteľných zdrojov. Tým sa nielen znižujú emisie CO₂, ale aj zvyšuje energetická bezpečnosť krajín, ktoré sa tak stanú menej závislými od dovozu fosílnych palív.  

Zdroj: interestingengineering.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}