Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas

Výskumníci z Ústavu materiálového výskumu Slovenskej akadémie vied (SAV) v Košiciach vyvíjajú uhlíkové nanovlákna, ktoré pri výrobe vodíka dosahujú podobný katalytický účinok ako drahá platina. Nová technológia by tak mohla prispieť k širšiemu využitiu zeleného vodíka, ktorý by mohol byť vďaka slovenským vedcom lacnejší.

Nanovlákna sú mnohonásobne tenšie než ľudský vlas. Vedci ich vyrábajú pomocou technológie elektrostatického zvlákňovania, známej aj ako electrospinning. Pôsobením elektrického poľa vytvárajú z polymérneho roztoku tenké vlákna, ktoré vytvárajú sieť pripomínajúcu pavučinu.

Lacnejšia alternatíva k platine

Tepelným spracovaním je možné vlákna premeniť na uhlíkové alebo keramické materiály. Vďaka veľkému špecifickému povrchu dokážu intenzívnejšie reagovať s okolitým prostredím, čo je dôležité najmä pri chemických reakciách, filtrácii či detekcii nebezpečných látok.

„Z malej kvapky polymérneho roztoku sa naťahuje vlákno, ktoré následne stuhne. Tak vzniká sieť nanovlákien. Pomerne jednoduchým tepelným spracovaním ich potom vieme premeniť na keramické alebo uhlíkové vlákna. To nám otvorilo dvere k skúmaniu pokrokových aplikácií takmer vo všetkých vedných odboroch,“ vysvetlila Erika Múdra z tímu ÚMV SAV, v. v. i.

Zelený vodík sa vyrába elektrolýzou, pri ktorej elektrický prúd rozkladá vodu na vodík a kyslík. Podmienkou je využitie elektriny z obnoviteľných zdrojov. Takto získaný vodík môže pomôcť znižovať emisie napríklad pri výrobe ocele či v chemickom priemysle.

Košickí vedci preto skúmajú uhlíkové nanovlákna doplnené o nanočastice fosfidov železa, niklu a molybdénu. Upravené materiály tak pri výrobe vodíka môžu dosahovať katalytickú aktivitu porovnateľnú s platinou, pričom by mohli predstavovať lacnejšiu alternatívu.

SAV

„Za posledné roky sme v oblasti fotokatalýzy videli niekoľko zaujímavých pokrokov. Naše vlákna majú veľký povrch a vďaka svojim vlastnostiam dokážu pomocou svetla odstraňovať z odpadových vôd škodlivé látky,“ vysvetľuje Iván Shepa, ktorý sa tomuto výskumu venoval aj počas doktorandského štúdia.

Výskum prebiehal v rámci projektu DEMADES, ktorého cieľom bolo vyvinúť účinné a udržateľné materiály vhodné aj na výrobu vo väčšom meradle.

Nanovlákna dokážu čistiť aj vodu a odhaľovať toxické plyny

Technológia však zatiaľ zostáva vo fáze výskumu. Praktické nasadenie bude ešte potrebné overiť, najmä jej dlhodobú stabilitu, životnosť či ekonomickú výhodnosť.

SAV

Vedci pracujú aj na ďalšom využití nanovlákien v rámci projektu TOXISENS, v ktorom vyvíjajú pokročilé keramické materiály určené pre vysoko citlivé snímače plynov. Chcú tak vytvoriť senzory, ktoré budú schopné spoľahlivejšie zachytávať toxické plyny a ďalšie látky znečisťujúce ovzdušie. Zároveň tiež skúmajú možnosti využitia odpadových surovín pri výrobe nanovlákien.

Potenciál nanovlákien siaha aj do medicíny, kde môžu byť použité pri obnove tkanív, výrobe obväzov či v liekoch s postupným uvoľnovaní liečivých látok. Výskumníci sa však chcú zamerať aj na využitie v energetike či skladovaní energie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky