Na pragu vodikove revolucije

Črn prah v treh stekleničkah, ki jih ponosno razkazuje mladi raziskovalec s kemijskega inštituta Matija Gatalo, spominja na prah premoga, enega najbolj umazanih energentov, ki se mu države, med njimi tudi številne podpisnice pariškega podnebnega sporazuma, še kar nočejo odpovedati, čeprav je eden glavnih krivcev za podnebno segrevanje in najmanj 800.000 prezgodnjih smrti zaradi onesnaženja zraka, ki ga povzroča. A v popolnem nasprotju s premogovim prahom črni prah, ki ga je izumil mladi slovenski znanstvenik, prinaša prebojno rešitev za vodikovo revolucijo in prehod v brezogljično družbo.

Vodikova tehnologija ima v času spopadanja s posledicami podnebnih sprememb in prizadevanj za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov vse pomembnejšo vlogo. Povedano zelo poenostavljeno, gre za proizvodnjo električne energije iz vodika, najbolj razširjenega kemijskega elementa v vesolju, pri čemer je edini stranski produkt voda. Ta proces se dogaja v osrčju vodikove gorivne celice; v njej se shranjeni vodik in kisik iz zraka ob prisotnosti katalizatorja pretvarjata v električno energijo.



Vodikove gorivne celice, skupaj z baterijami, tako ponujajo do okolja prijazno alternativo konvencionalnim motorjem z notranjim zgorevanjem. Uporabne pa so še veliko širše: omogočajo delovanje telekomunikacijskih stolpov, generatorjev, če imamo vodikovo gorivno celico nameščeno doma, z njo lahko ogrevamo vodo in pridobivamo elektriko.


 

Velikani že prepoznali tržni potencial

A takšna proizvodnja električne energije vendarle ni tako preprosta. Ključno vlogo ima katalizator, ta pa je drag, saj temelji na velikih količinah dragocene in redke platine. Visoka cena katalizatorja je bila doslej tudi ena glavnih ovir za razširjeno uporabo vodikove tehnologije. Inovaciji Matije Gatala to oviro odpravljata. Prva, »neatraktiven« črn prah, kot mu sam pravi, je pravzaprav katalizator, ki je približno štirikrat učinkovitejši, obenem pa okoli dvakrat cenejši od obstoječih na trgu, saj so približno polovico potrebne platine v njem zamenjali s precej cenejšim bakrom. Črno barvo katalizatorju daje prevladujoči ogljik, druga sestavina so nanodelci zlitine platine in bakra.

Druga inovacija je nov, ekološko sprejemljiv nanotehnološki postopek za pripravo takšnih katalizatorjev. Z njim je mogoče narediti okoli stokrat večje količine katalizatorja, kot jih trenutno zmorejo drugi laboratoriji. »S tema inovacijama smo ustvarili temelj, ki bo omogočil množičnejšo proizvodnjo in obširnejšo uporabo tega čistega vira energije,« poudarja Gatalo.
 

Avto, ki čisti zrak

Za inovaciji, ki imata globalni tržni potencial, so na kemijskem inštitutu podali patentni prijavi. Z visoko razvitim katalizatorjem so že navdušili podjetji, ki jih proizvajata. Njunih imen ne smejo razkriti, gre pa za igralca, ki sta na področju proizvodnje tovrstnih katalizatorjev na ravni Nika in Adidasa na področju športne obutve, ponazori 28-letni magister kemije, ki pravi, da mu je preboj uspel na podlagi desetletnih spoznanj s področja vodikove tehnologije ne le z matičnega inštituta, temveč z vsega sveta.

Vodikova tehnologija prinaša bolj čisto mobilnost, saj ne onesnažuje zraka, edini stranski produkt pa je, kot rečeno, voda, ki se jo iz rezervoarja vozila lahko spusti v naravo. Južnokorejski proizvajalec avtomobilov Hyundai o svojem modelu na vodikove gorivne celice Nexo celo pravi, da med vožnjo čisti zrak, saj se mora ta najprej prefiltrirati, preden pride do gorivne celice. Komercialno dostopna modela osebnih avtomobilov sta še Toyotin mirai in Hondin clarity FCV.



Na vodikovo tehnologijo največ stavi Japonska, ki se po nesreči v Fukušimi umika od jedrske energije. Naznanila je, da bodo na olimpijskih igrah prihodnje leto vsa vozila v olimpijski vasi poganjale vodikove gorivne celice. Največ avtomobilov na vodikove gorivne celice vozi v ZDA, od tega več kot polovica v Kaliforniji, ki ima najbolj razvejeno mrežo polnilnic za vodik. V Evropi je teh avtomobilov še malo. Ena omejitev je visoka cena, ki pa bo tudi po zaslugi Gatalove inovacije začela padati. Druga omejitev je majhno število polnilnic, ki pa se prav tako povečuje. Nemčija, po kateri se zgleduje vsa evropska avtomobilska industrija, načrtuje postavitev 400 polnilnic do leta 2023.
 

Japonska stavi na vodik

Če kaže, da pri osebnih vozilih električni avtomobili vendarle zmagujejo pred avtomobili na vodikove gorivne celice, je zgodba na področju javnega potniškega in tovornega prometa – zaradi visoke cene in velike teže baterij – obrnjena. Ameriško podjetje Nikola izdeluje tovornjake na vodikove gorivne celice in do leta 2028 načrtuje tudi 700 polnilnic. Kitajska bo postavila infrastrukturo za avtobuse in mala dostavna vozila na vodik. V več južnokorejskih mestih že vozijo avtobusi na vodikove gorivne celice. Toyota izdeluje tovornjake, avtobuse in viličarje. Siemens je s kanadskim podjetjem, ki izdeluje vodikove gorivne celice, začel razvijati pogon za svoje vlake, po nemških železnicah pa vozi Alstomov vlak na takšen pogon. Danski ladjarski velikan Maersk je medtem naznanil, da bo do leta 2050 dosegel ogljično nevtralnost, pri čemer kot eno od možnih poti preučuje uporabo vodikovih gorivnih celic.

Pojavlja se sicer vprašanje, ali je na svetu dovolj platine za množično komercializacijo vodikove tehnologije. Vsekakor so katalizatorji brez platine končni cilj, prikimava Gatalo, vendar za zdaj popolna zamenjava te kovine s katero drugo še ni mogoča, saj je ena redkih, ki je dovolj obstojna, da bo dolgoročno prenesla obremenitve v avtomobilu. Vse več platine se pridobi tudi z recikliranjem.

Tudi običajen avtomobil ima okoli pet do deset gramov platine in drugih plemenitih kovin v katalizatorju, ki čisti izpušne pline. Če bomo prilezli na podobno količino platine v gorivnih celicah, množična komercializacija vodikove tehnologije ni več vprašanje, je prepričan Gatalo.

Ta članek je objavljen kot del mednarodne sodelovalne iniciative Earth Beats, v kateri se 18 novičarskih medijev z vsega sveta skupaj osredotoča na rešitve za področje odpadkov in onesnaženja.