Tým z univerzity UNIST uvedl novou metodu, která zvyšuje efektivitu výroby vodíku z elektrolyzy vody přidáním jednoduchého teflonového povlaku, aniž by byla potřeba modifikace stávajících systémů.
- Větší účinnost při výrobě zeleného vodíku.
- Bezproblémové uvolňování bublin a aktivní reakce.
- Jednoduché použití běžného teflonu.
- Přibližně 40 % zvýšení výkonnosti bez nutnosti redesignu zařízení.
- Menší ztráty a více užitečného vodíku.
Jednoduchý teflonový povlak — totožný s materiálem používaným v kuchyňských nádobích — prokázal schopnost zvýšit efektivitu výroby vodíku elektrolyzou vody o přibližně 40 %. Nejedná se o žádný exotický katalyzátor ani složitou architekturu, ale o nenápadné zlepšení aplikované na klíčovou část systému: porézní transportní vrstvu, známou jako PTL.
Tuto práci vedli Jungki Ryu a Dong Woog Lee z Energetické a chemické inženýrské školy UNIST. Jejich výsledky byly publikovány v časopise Advanced Science a článek byl vybrán jako titulní. To není náhoda, neboť jejich návrh se dotýká klíčového aspektu výroby zeleného vodíku: dosáhnout větší efektivity s již existujícími zařízeními, aniž by se zvyšovaly náklady nebo komplikoval design elektrolyzérů.
Jak povlak zlepšuje efektivitu
V elektrolyzéru se vodík generuje ve formě bublin na povrchu katalyzátoru. Problém nastává, když se tyto bubliny přichytávají k povrchu. Tento jev se vyskytuje častěji, než by se zdálo. Když se bubliny zadrží, blokují aktivní místa, snižují kontakt mezi katalyzátorem a vodou a zvyšují elektrický odpor systému. Výsledkem je nižší výroba vodíku na každý spotřebovaný kilowatt-hodinu.
Překvapivě přímočarým řešením je pokrytí horní části PTL materiálem PTFE (polytetrafluorethylen), což vytváří hydrofobní povrch, který zabraňuje přichytávání bublin na porézní struktuře. Díky tomu se bubliny uvolňují dříve, plyn lépe proudí a reakce není utlačovaná. Vše probíhá tak, jak má, avšak bez neviditelného úzkého hrdla.
Důležitým detail je, že PTL nejenže odvádí vodík, ale také dodává vodu ke katalyzátoru. Z tohoto důvodu byl povlak aplikován pouze na horní polovinu. Tento přístup zajišťuje jemnou rovnováhu: voda vstupuje bez potíží, vodík odchází bez překážek. Vynikající inženýrství, bez okázalosti.
Designové rozhodnutí a praktické výsledky
Výsledky hovoří jasně. Elektrolyzéry s potaženou PTL dosáhly o 40 % vyšší hustoty proudu v porovnání s nepotaženými, což se přímo promítá do vyšší produkce vodíku. Navíc byla zaznamenána znatelná redukce zvýšení napětí spojeného s akumulací plynu, což je jedna z klasických příčin ztráty efektivity při elektrolyze.
Z hlediska průmyslového využití je dalším klíčovým aspektem jednoduchost procesu. Povrchová úprava se provádí pomocí postřiku a následného tepelného zpracování. Nejsou zapotřebí žádné litografie ani složité, nákladné procesy. Tým prokázal metodu na PTL o rozloze až 225 cm², což jsou již rozměry relevantní pro komerční aplikace.
Ryu shrnuje situaci myšlenkou, která mění některé zavedené standardy v oboru: ne vždy je lepší, když je povrch více hydrofilní. V tomto případě hydrophobic surface vyřešila problém, který byl mnoho let akceptován jako nevyhnutelný. Lee dodává další zajímavý bod: PTFE je levné, známé a široce dostupné, což usnadňuje jeho okamžité přijetí bez potřeby redesignu existujících systémů.
Potenciál aplikace
Tento přístup by mohl být rozšířen i na další elektrochemické systémy s generováním plynu, jako jsou palivové články nebo lithium-uhlíkové baterie, kde správa bublin rovněž ovlivňuje výkon. Jedná se o malý, ale významný nápad.
Pokroky tohoto typu naznačují cennou cestu: zlepšování stávající technologie místo čekání na další velkou revoluci. Aplikování jednoduchých povlaků na již instalované elektrolyzéry by se mohlo stát strategií rychlé modernizace, jakýmsi energetickým „retrofit“ s okamžitým dopadem.
V reálných scénářích by toto zlepšení mohlo usnadnit nasazení zeleného vodíku pro průmyslové použití, od hnojiv po ocel, a to snižováním provozních nákladů bez zvyšování technické složitosti. Taktéž se dobře prolíná s veřejnými politikami, které usilují o maximalizaci výkonu obnovitelných zdrojů bez zbytečných investic.
Nejde o zázračné řešení, ani takové ambice nemá, ale přispívá. Ve fázi energetické transformace jsou řešení, která přidávají efektivitu bez komplikací, často těmi, která skutečně dělají rozdíl. Někdy pokrok spočívá v něčem tak jednoduchém, jako je zabránění tomu, aby se bublina dostala tam, kde nemá být.
Další informace: Yunseok Kang et al, Anisotropically Wettable Porous Transport Layers for Gas Management in Water Electrolyzers, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202508569
