Atomární inženýři v Olomouci se snaží ukotvením atomů kovů získat zelené energie a vyzrát na dvě největší současné krize

28. březen 2023

Výzkumníci z olomouckého CATRIN řídí mezinárodní tým na využití převratného vědeckého postupu, atomárního inženýrství. Vyvíjejí vylepšené nanomateriály k získání zelené energie a ke snížení emisí oxidu uhličitého v ovzduší, což může ukončit závislost na fosilních palivech a zabránit možným energetickým a klimatickým krizím.

„Atomární inženýrství nebo také jednoatomové inženýrství je poměrně nový vědecký trend, který využívá ukotvení jednotlivých atomů kovů na vhodné povrchy,“ vysvětluje v laboratořích výzkumného centra CATRIN na okraji Olomouce vědecký ředitel Radek Zbořil.

„Takové materiály dokáží velmi účinně fungovat v chemických reakcích nebo v procesech přeměny sluneční energie na chemickou. Zjistilo se, že tyto atomy jsou mimořádně reaktivní.

Čtěte také

„Dokážeme využít každý jediný jednotlivý atom, zatímco v klasických materiálech je většina těch atomů, lidově řečeno, schována v objemu toho materiálu a není využita pro vlastní chemickou reakci nebo některý katalytický proces. Tady se ukazuje, že ty chemické děje mohou být nejen výrazně účinnější, ale také výrazně levnější, protože skutečně využijeme každý jednotlivý atom,“ vysvětluje Radek Zbořil. 

K čemu jsou ukotvené atomy

Připojuje se k nám i hlavní řešitel projektu Štěpán Kment: „Umíme cestou takzvaného defektního inženýrství chemicky ukotvit jednotlivé atomy jiných materiálů, které slouží jako katalyzátory, a tím právě zvýšíme účinnost chemických přeměn při výrobě nových zdrojů energie jako je vodík nebo třeba metanol, tedy takzvanou redukcí odpadního oxidu uhličitého.“  

Atomární inženýrství tedy dovoluje několikanásobně zvýšit účinnost a současně zlevnit materiály používané pro fotokatalytickou a fotoelektrochemickou přeměnu sluneční energie na vodík, což je klíčové pro zavedení technologie výroby zeleného paliva do praxe.

„Tento projekt řeší dvě největší globální a vědecké výzvy současnosti, a to je snižování emisí skleníkových plynů, jako je oxid uhličitý, a jejich přeměnu na chemikálie s vyšší přidanou hodnotou, nové zdroje energie nebo paliva, to může být například etanol nebo také vodík, sluneční přeměnou nebo štěpením vody,“ pokračuje Štěpán Kment.

Žádný pokus a omyl

Olomoučtí vědci se chtějí vyhnout způsobu pokus-omyl při vyhledávání vhodných atomů na povrch polovodičů, a proto spolupracují také s ostravskými kolegy. 

„V současné době jsme schopni materiály připravit, změřit účinnost a víme, že mnohonásobně naroste. V posledních experimentech jsme zjistili, že ve srovnání s běžnými klasickými materiály jsme schopni zvýšit jejich účinnost až 150krát, a to jsme teprve na začátku tohoto výzkumu. V tuto chvíli ale nejsme schopni říct, čím to je,“ připomíná Štěpán Kment. 

Čtěte také

„Měla by pomoct spolupráce s kolegy z Technické univerzity v Ostravě, která disponuje jedním z nejvýkonnějších superpočítačů v Evropě. Nejde nám jen o popis, co je příčinou takto dramatického nárůstu jejich aktivity, ale chtěli bychom této výpočetní techniky využít, abychom materiály predikovali a designovali ještě před samotným vývojem. Nejdříve si ho nadesignovat, očekávat už vysokou účinnost a potom ho syntetizovat a testovat v praxi,“ pokračuje Štěpán Kment.  

Světově uznávaný tým z Německa, Itálie a Česka získal na tříletý projekt evropskou dotaci 1 a půl milionu eur.

autoři: Blanka Mazalová , aka
Spustit audio

Související