Tím vedcov z Univerzity v Tartu v Estónsku pracuje na inovatívnej platforme energetických technológií, ktorá by v budúcnosti mohla nájsť uplatnenie v rôznych aplikáciách. Nedávno získala od Európskej únie 154 000 EUR na podporu projektu s názvom „Mikrotubulárne palivové články z tuhých oxidov konečne v mikroškále“, alebo FIMS. Oficiálne sa projekt FIMS začne 1. augusta 2021 a potrvá do konca júla 2023.
Glen Kelp, výskumný pracovník Univerzity v Tartu, vedie projekt pod dohľadom Tanel Tätte. Kelp má rozsiahle skúsenosti s prácou s metasurfaces a senzormi. Študoval na University of Texas v Austine, ako aj na Cornell University v Ithace v New Yorku. Zatiaľ čo jeho predchádzajúca práca bola zameraná na technológie, ako sú senzory na detekciu rakovinových buniek, v rámci tohto nového projektu bude premieňať energiu na palivové články generujúce energiu, čo je oblasť, v ktorej je to akútne potrebné.
Ako uviedol Kelp: „Palivové články vo všeobecnosti prelomili novú bariéru. Samotná spotreba energie v dohľadnej dobe takmer neklesne a súčasné technológie nie sú životaschopné, ak budeme naďalej spaľovať uhlie a benzín.“ Existuje tiež politická podpora pre nové energetické inovácie – ako príklad tejto podpory Kelp uviedol Zelenú dohodu EÚ, súbor politík zameraných na dosiahnutie neutrálnej klímy v regióne do roku 2050.
Ako uviedol Kelp: „Všetky tieto veci sú prepojené.“ Poznamenal, že palivový článok môže využívať palivá ako vodík, trochu ignorovaný zdroj energie, ktorý sa vracia ako alternatíva k uhliu a benzínu. Ako dodal Kelp: „Na premenu vodíka na energiu, zvyčajne elektrinu, musíte použiť palivový článok. Bude priamo prevádzať energiu dostupnú v hydrogénovom palive na elektrickú energiu.“
Oblasti použitia sú rôzne. Aj doprava – automobilová, námorná a železničná – sa mohla v budúcnosti spoľahnúť na elektrinu vyrobenú vodíkovými palivovými článkami. Energiu z vodíka je možné vyrábať aj ekologickým spôsobom. Ako dodal Kelp: „Môžeme nielen znížiť znečistenie, ale môžeme sa ho zbaviť.“ Medzitým je možné pomocou palivových článkov dosiahnuť energetickú účinnosť, ktorá nie je možná, pri použití zdrojov ako uhlie alebo benzín. Ako ďalej uviedol Kelp: „Palivový článok môže enormne zvýšiť účinnosť a vy prechádzate priamo z chemickej na elektrickú energiu.“
Napriek tomu existujú problémy, väčšinou spojené s veľkosťou. Palivové články potrebné na dopravu energie alebo jedného domova môžu byť veľké ako chladnička. Je zrejmé, že niečo také nemôže byť obsiahnuté v mobilnom telefóne alebo v bezpilotnom prostriedku, ako je napríklad dron. Ako ďalej dodal Kelp: „Problém je, ak hľadáte riešenia menšieho rozsahu. Nie je to životaschopná technológia, ak ju chcete vložiť do niečoho podobného ako váš telefón alebo menšie zariadenie.“
Vedci v tejto oblasti pracujú na vývoji miniatúrnych rúrkových palivových článkov z tuhého oxidu. Problémom bolo zmenšiť súčasný priemer pre trubice SOFC rádovo. Súčasné najmodernejšie trubice SOFC majú priemer asi 1 mm. Tím v Tartu pracoval na výrobe zirkóniových mikrotrubičiek stabilizovaných ytriom s priemermi menej ako 100 mikrometrov a hrúbkou steny od 5 do 10 mikrometrov. V priebehu projektu FIMS sa spresní ukladanie pórovitých elektród na mikroskúmavkách, uviedol Kelp, a otestuje sa hromada SOFC vhodných na použitie v komerčných aplikáciách.
Ako poznamenal Kelp: „Nedávno sa nášmu tímu podarilo dostať niekam s rúrkovými štruktúrami a použitý materiál je bežným materiálom v palivových článkoch. Podarilo sa im z nich vyrobiť skutočne malý trubicový elektrolyt. Som presvedčený, že sa to oplatí sledovať, je to určite ambiciózne a už to má obrovské aplikácie.“
Konkrétnym cieľom bude vyvinúť zväzky trubíc SOFC, ktoré môžu generovať 1 watt energie do dátumu ukončenia projektu v júli 2023. Zdroj energie s takouto schopnosťou by sa mohol použiť napríklad v dronoch alebo na napájanie monitorovacích zariadení životného prostredia používaných na sledovanie počasia alebo v poľnohospodárskych aplikáciách.
Ako uviedol Kelp: „Pretože sa tento projekt konkrétne zameriava na miniaturizáciu, prvými príjemcami, ktorí by mohli využívať tieto malé palivové články, sú určite vozidlá na malú plochu. Používanie dronov mimo armádu sa výrazne zvýšilo a veľmi rozšírené sú civilné aplikácie.“ Potenciálnym prípadom použitia sú aj vzdialené aplikácie. Ako poznamenal Kelp: „Jedná sa o zariadenia, ktoré zhromažďujú informácie, komunikujú medzi sebou v súvislosti s poľnohospodárstvom a inými zememeračskými úlohami. Tieto zariadenia často sedia na odľahlých miestach, kde nemáte trvalé elektrické pripojenie.“
Podľa Kelpa má Univerzita v Tartu záujem sprístupňovať vedomosti obchodným partnerom.
Ako dodal Kelp: „Zdá sa, že univerzita v Tartu významne investuje do ochrany práv duševného vlastníctva a myslím si, že tento projekt zapadá do všeobecného univerzitného cieľa výroby takýchto technológií s komerčným potenciálom.“ Poznamenáva, že tím bude spolupracovať so švajčiarskym výrobcom komponentov keramických palivových článkov Fiaxcell. Ako uzavrel Kelp: „Naozaj dúfam, že to nezostane len v laboratóriu. Sme rozhodnutí položiť základ, aby sme sa dostali k masám.“
Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.ut.ee, zverejnené: 27. 5. 2021, autor: rpa
