Vodík je dlhodobo považovaný za jedno z kľúčových palív budúcnosti, no jeho širšiemu nasadeniu stále bránia vysoké náklady na výrobu a najmä čistenie. Práve posledná fáza procesu býva technologicky náročná, pretože priemysel potrebuje získať vodík s veľmi vysokou čistotou pre rafinérie, chemické prevádzky aj palivové články.

Vedci zo španielskeho Madridského inštitútu materiálových vied (ICMM-CSIC) teraz predstavili nový typ membrány, ktorý by mohol situáciu výrazne zmeniť. V laboratórnych testoch dokázala prepustiť vodík o 836 % rýchlejšie než bežný základný materiál, pričom zároveň lepšie blokovala nežiaduce plyny.

Výsledok je zaujímavý najmä preto, že nejde o úplne novú technológiu od nuly. Výskumníci stavili na osvedčený priemyselný plast polysulfón a jeho vlastnosti vylepšili pridaním poréznych častíc. To znamená, že budúce nasadenie by mohlo byť jednoduchšie než pri radikálne nových materiáloch.

Čistenie vodíka je dnes drahé najmä preto, že plyn musí cez membrány prenikať pomaly. Čím nižšia je priepustnosť, tým väčšie zariadenia treba postaviť, alebo tým dlhšie proces trvá. Obe možnosti zvyšujú cenu výsledného plynu.

Práve preto je rýchlosť prenosu cez membránu taká dôležitá. Ak nový materiál dokáže preniesť viac vodíka za kratší čas, výrobca môže znížiť rozmery technológie, spotrebu energie aj prevádzkové náklady.

Výhoda malých molekúl

Základ membrány tvorí polysulfón, odolný plast bežne používaný vo filtroch, priemyselných fóliách či technických krytoch. Do tejto matrice vedci pridali mikroskopické porézne častice, ktoré vo vnútri vytvoria sieť drobných kanálikov.

Molekuly vodíka sú menšie než molekuly metánu alebo etylénu, preto sa cez tieto priestory pohybujú ľahšie. Väčšie plyny naopak narážajú na vyšší odpor. Výsledkom je nielen rýchlejší tok vodíka, ale aj lepšie oddeľovanie od zvyšných zložiek plynnej zmesi.

Podľa výskumníkov sa selektivita voči konkurenčným plynom zlepšila približne o 30 až 75 %. V praxi to znamená, že zariadenie nemusí zbytočne tlačiť nežiaduce plyny cez systém, ktorý ich má blokovať.

Izquierdo et al. / Journal of Membrane Science (2026)

Najlepšie výsledky priniesla membrána s 30-percentným podielom plniva. Vyšší obsah častíc síce vytvára viac ciest pre vodík, no zároveň môže znížiť mechanickú pevnosť materiálu alebo spôsobiť netesnosti.

Tri hodiny namiesto troch dní

Zaujímavý nie je len výkon membrány, ale aj spôsob jej výroby. Moderné materiály totiž často narážajú na problém, že ich produkcia je drahá, energeticky náročná a vytvára chemický odpad.

Tím Evy M. Maya tvrdí, že nový postup výrazne zrýchlil prípravu poréznej zložky. „Teraz dokážeme za tri hodiny vykonať syntézu, ktorá tradične trvá tri dni,“ uviedla Maya.

Kratší výrobný čas môže znamenať nižšiu spotrebu energie, menej rozpúšťadiel a nižšiu environmentálnu záťaž. To je dôležité najmä pri technológiách, ktoré majú pomáhať pri dekarbonizácii priemyslu.

Skutočný test v továrňach

Globálny dopyt po vodíku dosiahol podľa dostupných údajov v roku 2024 približne 110 miliónov ton. Najviac ho spotrebúva chemický priemysel, rafinérie a výroba amoniaku. Čoraz častejšie sa však spomína aj v doprave či energetike.

Nová membrána by mohla pomôcť pri klasickej výrobe vodíka zo zemného plynu aj pri elektrolytickej produkcii z vody, kde je tiež potrebné následné dočistenie plynu. Samotná technológia však automaticky neznamená „zelený vodík“ – len zefektívňuje jeho úpravu.

Najväčšou otázkou zostáva životnosť. Laboratórne podmienky sú totiž neporovnateľne miernejšie než reálna prevádzka, kde membrány čelia vysokému tlaku, teplotným výkyvom, vibráciám a nečistotám v plyne.

Práve odolnosť voči dlhodobému zaťaženiu rozhodne o tom, či sa sľubný objav premení na komerčne využiteľnú technológiu. Zatiaľ ide o veľmi nádejný krok, ktorý spája rýchlejšie čistenie, lepšie oddeľovanie plynov a ekologickejšiu výrobu do jedného tenkého materiálu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky