Vodík útočí: Protonová průtoková baterie

Vědci z australské univerzity RMIT v Melbourne přišli s technologií zásadně vylepšeného vodíkového článku, resp. vodíkové baterie. Jako nosič energie se nepoužívá plynný vodík, ale kovové hydridy – sloučeniny vodíku s kovovými prvky.

Kovové hydridy jsou křehké pevné látky kovového vzhledu. Tyto sloučeniny se vyznačují vodivými nebo polovodivými vlastnostmi. Jejich struktura není ještě zcela objasněná, ale materiál se dá dobře využít jako nosič elektrické energie.

Klasické vodíkové palivové články potřebují ke svému fungování plynný vodík. Ten se získává různými způsoby, jedním z nejčastějších je energeticky náročná elektrolýza vody. V palivových článcích pak za elektrochemické reakce mezi vodíkem a kyslíkem vzniká elektrická energie.

Při elektrolýze vzniká kyslík a vodík, který se stlačuje a ukládá do nádrže. Dlužno podotknout, že skladování plynného vodíku je obrovský problém – jak finanční, tak bezpečnostní i technický.

Dlouhodobé skladování vodíku v nádržích naráží na těsnost stěny nádrže. Rozměry molekuly vodíku a mezimolekulárních rozměrů materiálu nádrže jsou srovnatelné. Proto nelze nádrže dokonale utěsnit.

Protonová průtoková baterie od vědců RMIT rovněž využívá vodík obsažený v kovových hydridech. Australským vědcům se podařilo integrovat elektrodu založenou na kovových hydridech do palivového článku typu PEM (Proton Exchange Membrane).

„Klíčovou inovací je kombinace obousměrného palivového článku s touto integrovanou skladovací elektrodou,“ říká docent John Andrews z RMIT. „Odstranili jsme celý krok výroby vodíku a vložili jsme vodík do pevného úložiště.“

Při nabíjení protonové průtokové baterie se ionty vodíku přímo kombinují s elektrony a kovovými částicemi v elektrodě. Elektrická energie je pak uložená v kovovém hydridu.

„Potřebujeme pouze vodu v režimu nabíjení – a vzduch v režimu vybíjení – takže jsme nazvali náš systém ´průtoková protonová baterie´,“ řekl docent Andrews. „Napájení průtokové protonové baterie slibuje mnohem lepší ekonomickou výhodnost, než napájení ionty lithia, které jsou získávány z poměrně vzácných prvků, solného roztoku nebo jílu.“

Podle vědců má průtoková protonová baterie nabízet stejnou energetickou účinnost jako li-ion baterie. Výhodou však má být mnohem větší energetická hustota.

Tým zatím vytvořil laboratorní experimentální baterii o rozměru 65×65×9 mm. Cesta ke komerčně využitelné a průmyslově vyrobitelné vodíkové baterii však bude ještě velmi velmi dlouhá.