Sciencemag.cz
Doporučujeme
Novou „zelenou“ cestu pro výrobu hematenu, dvoudimenzionálního materiálu odvozeného od železitého minerálu hematitu s velkým potenciálem pro využití v oblasti čisté energie a v environmentálních aplikacích, nabízejí výzkumníci z Univerzity Palackého a VŠB-TUO v článku publikovaném v Applied Materials Today. Výzkum pronikl i na titulní stránku časopisu.
Hematen je poměrně mladý materiál se zajímavými elektrochemickými a fotokatalytickými vlastnostmi. Ty ho předurčují pro využití v řadě technologických aplikací, včetně například fotokatalytického rozkladu amoniaku pro výrobu vodíku jako udržitelného paliva. Dosavadní přístupy používané k výrobě hematenu však k životnímu prostředí příliš šetrné nejsou, neboť se při nich využívají toxická organická rozpouštědla.
„V této studii představujeme ekologickou syntézu 2D hematenu pomocí exfoliace běžně dostupného oxidu železitého v čistém vodném roztoku a s využitím ultrazvuku. Výsledné vrstvy hematenu mají tloušťku jen několik málo nanometrů a prokázaly vynikající elektrochemické vlastnosti v oblasti přenosu náboje, což je činí ideálními pro fotokatalytické aplikace. Obecně jsme pravděpodobně otevřeli cestu k udržitelné výrobě široké škály 2D materiálů na bázi oxidů kovů s využitím vrstevnatých minerálů a vody jako vstupních surovin a ultrazvuku jako zdroje energie pro podporu chemické exfoliace,“ uvedl Radek Zbořil, vedoucí Materials-Envi Lab na VŠB-TUO a vědecký ředitel CATRIN-RCPTM.
Další novinkou je, že přidáním kovu ruthenia na vodivý substrát hematenu výzkumníci dosáhli synergického efektu pro generování elektronů a děr pod vlivem viditelného světla. „Tím jsme dokázali úspěšně rozložit amoniak na vodík a dusík, což je významná reakce pro technologie ukládání vodíku. Hematen dopovaný rutheniem lze efektivně využít jako ekologicky šetrný fotokatalyzátor v technologiích výroby a skladování čisté energie,“ doplnil další ze spoluautorů Michal Otyepka působící jako vedoucí CATRIN-RCPTM a vedoucí laboratoře pro modelování nanomateriálů národního superpočítačového centra IT4Innovations na VŠB-TUO.
Takže nejdřív vyrobíme z vodíku energeticky náročným procesem (viz https://cs.wikipedia.org/wiki/Haber%C5%AFv%E2%80%93Bosch%C5%AFv_proces) amoniak – nezbytnou to surovinu pro výrobu všech dusíkatých hnojiv, díky kterým naše civilizace nehladoví – a pak jej zpátky rozložíme na vodík a dusík, abychom získali „čistou energii“? Nebo jsou někde doly na amoniak?
Výroba amoniaku je náročná, ale amoniak se dobře skladuje (narozdíl od vodíku). Vodík se dobře používá, třeba v palivových článcích (narozdíl od amoniaku).
Vysněný systém (odkazovaný v článku) předpokládá, že nadbytečná energii z občasných zdrojů bude uschována ve formě amoniaku na dobu „nečasu“ a pak bude k dispozici ve formě vodíku. Popsaný postup „řeší“ jeden z kroků. Řeší je v uvozovkách, protože syntéza amoniaku je exotermická, takže se při jeho rozkladu musí energie dodávat a zmíněné sluníčko je občasný a řídký zdroj.
Nevěřím skladování energie z OZE ve formě amoniaku, protože komplikované chemické provozy (jako je výroba amoniaku) musí běžet kontinuálně, aby byly efektivní (takže jí nejde použít na „sežrání“ přebytků) a každá konverze má ztráty, takže ve výsledku nic skoro nic nezbyde ( i kdybychom počítali s nulovou cenou zařízení a řešili jenom provozní ztráty. )
Tím není vyloučeno, že nový katalyzátor bude na něco dobrý, jenom popsané zdůvodnění považuju víc za palebnou přípravu pro získání grantu než za argument.