Chemické skladování vodíku za účasti sluneční energie

25. srpen 2015

Abychom v budoucnu mohli zavést tzv. vodíkovou energetiku, bude třeba zajistit nejen levnou výrobu vodíku, ale také jeho bezpečné a účelné skladování a uvolňování, aniž by bylo nutno vodík pracně a draze zkapalňovat či jinak zpracovávat.

Vodík je často považován za velmi efektivní a ekologicky čisté energetické médium. Jeho širšímu využití však brání problémy spojené s jeho vyšší cenou a se složitým zajištěním bezpečnosti při jeho skladování a distribuci. Vodík je totiž velmi hořlavé a výbušné palivo a pro řadu účelů je třeba ho uchovávat a distribuovat v hluboce podchlazené a vysoce stlačené kapalné formě. Případná vodíková infrastruktura by pak byla velmi složitá a drahá.

Vyřešit problémy se skladováním vodíku je však velmi lákavé, protože vodík obsahuje velmi nadprůměrné množství využitelné energie, připadající na jednotku hmotnosti. Oproti tomu objemová hustota vodíkové energie je velmi nízká - volný vodík za běžných podmínek (teploty a tlaku) totiž zaujímá poměrně značný objem, což je nepříznivý faktor při jeho skladování. Abychom se vyhnuli nutnosti jeho stlačování a ochlazování, musejí nastoupit chemické procesy.

Chemikové z kanadské McGillovy univerzity v Montrealu nedávno vyvinuli metodu, v rámci které se jim podařilo uložit atomy vodíku v podobě prstencové molekuly cyklohexanu (C6H12). Podrobný postup popsali ve svém článku, zveřejněném v odborném časopise Journal of the American Chemical Society. Pokud chceme vodík uvolnit, stačí na kapalný cyklohexan zapůsobit pomocí světla či sluneční energie, přičemž se vodík opět uvolní, za vzniku benzenu (C6H6). Daný způsob je navíc vratný a téměř všechny potřebné látky jsou levné. Vodík se pak může vrátit do své “skladovací formy” v rámci vzniku cyklohexanu, když se znovu naváže na 6 atomů uhlíku, umístěných na benzenovém prstenci.

Chemikové z kanadské McGillovy univerzity v Montrealu nedávno vyvinuli metodu, v rámci které se jim podařilo uložit atomy vodíku v podobě prstencové molekuly cyklohexanu

Rámcově byl tento způsob ukládání vodíku znám již dávno, avšak kamenem úrazu byla v této reakci energetická bariéra, kterou je třeba překonat za účelem uvolnění vodíku z cyklohexanu. Potřebnou energii bylo doposud nutno dodat prostřednictvím značného zvýšení teploty během reakce. Chemikové z McGillovy univerzity však toho dosáhli pomocí osvícení cyklohexanu viditelným světlem za působení platinového katalyzátoru. Celkově docílili vysoce efektivní a účinné konverze vodíku a benzenu na cyklohexan (při účinnosti 97%) a zpět (účinnost 99%), za podmínek vysoké elektronové hustoty. Dalším krokem ve výzkumu bude náhrada drahé platiny v tomto procesu běžnějším kovem.

Odborníci předpokládají, že zmíněný transformační cyklus pomůže při akumulaci či ukládání energie, produkované v elektrárnách, tedy ve velkých stacionárních zařízeních. Aplikace v dopravních prostředcích příliš reálná není.

Zdroje: Phys.Org, Journal of the American Chemical Society

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!

Jan Rosák, moderátor

slovo_nad_zlato.jpg

Slovo nad zlato

Koupit

Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.