Sdílet
4. října 2021
Program Evropské unie FET Proactive – Boosting Emerging Technologies podporuje výzkumné a vývojové projekty přinášející radikálně nové výsledky se značným potenciálním využitím ve vědě a technice. Uspěl v něm i mezinárodní projekt HERMES zabývající se průlomovou produkcí energie s nulovými emisemi pomocí studené fúze systému vodík – palladium. Podílí se na něm i tým vědců z CEITEC VUT pod vedením Jana Macáka.
V projektu se zabýváte produkcí energie s nulovými emisemi pomocí systému vodík – palladium. Můžete přesněji popsat, o co se jedná?
V zásadě pracujeme s předpokladem studené fúze. To je zjednodušeně řečeno fúze, která například na rozdíl od té nukleární, dokáže proběhnout za laboratorních podmínek a za stejné nebo podobné teploty, jako je ta pokojová. Poprvé s touto myšlenkou přišli vědci Martin Fleischmann a Stanley Pons v 70. a 80. letech minulého století, kteří smíchali drahý kov, zejména pak palladium, s vodíkem a zjistili, že se při této reakci za určitých podmínek uvolňuje enormní množství tepla. Pro lepší představu v podstatě v laboratorních podmínkách sestrojili malý reaktor, pracovali s palladiovými destičkami, do kterých přiháněli vodík. A zjistili, že právě dochází k reakci, kterou zatím nijak přesně nepojmenovali, ale má všechny atributy studené fúze. Svou studii, která měla značný ohlas, publikovali v roce 1989.
A jak se poznatky okolo studené fúze vyvíjeli dál?
V 90. letech se snažili různé vědecké instituce po celém světě pokus zreplikovat. Významné instituce, jako je třeba Caltech, Kalifornský technologický institut, tím pověřil své nejlepší vědce. Nikomu se to ale pořádně zopakovat nepodařilo. Začali se tedy objevovat spekulace, že se jednalo o podvod. Celé to tehdy bylo velmi kontroverzní. A tím to v podstatě skončilo a upadlo v zapomnění.
Proč jste se tedy rozhodli znovu pracovat s touto nekonvenční myšlenkou právě teď?
Věříme, že tomu, jak přesně ke studené fúzi v hydridech palladia dochází, dokážeme přijít na kloub. Zdá se, že se teď vnímání studené fúze obrací. Ukazuje se totiž, že je to jedna z posledních, ne-li dokonce poslední, nedostatečně probádaná možnost, co nám zbývá, v případě, že budeme chtít dosáhnout uhlíkové neutrality. Tedy samozřejmě kromě klasické jaderné energetiky a dalších alternativních zdrojů. Je potřeba se k tomu vrátit i z toho důvodu, že za těch více než třicet let se všechno technologicky posunulo strašně vpřed. Změnily se techniky, kterými lze změřit, co se v atomech palladia přesně děje. A vylepšily se třeba také i syntetické možnosti kovů a jejich sloučenin. Objevily se i techniky, které dříve neexistovaly.
Co je tedy konkrétním cílem vašeho projektu?
Budeme se snažit experiment zreplikovat – vezmeme nanočástice palladia s velkou měrnou plochou na jednotkou váhu, aby vodík měl lepší přístup do krystalické mřížky dané částice palladia a budeme se snažit vytvořit látky zvané hydridy. Ty by měly za určitých podmínek být schopny uvolnit obrovské množství energie. Budeme se tedy snažit ten dříve popsaný postup co nejlépe zreplikovat za standardizovaných podmínek, ale už s daleko lepšími kalorimetry, které dokáží mnohem přesněji určit, kolik tepla se bude uvolňovat. Ale nejen díky nim budeme snad úspěšní. Máme už značné know-how o drahých kovech obecně. A máme také špičkové vybavení, které dříve vůbec nebylo. Budeme se také snažit přijít na to, čím to je – protože ta reakce by se měla dát nějakým způsobem spustit, ale i zpomalit nebo zastavit. Pomocí špičkových mikroskopů bychom měli být schopni se přesně podívat na strukturu palladia a zkoumat, co se tam na jeho atomární úrovni přesně děje. Celý projekt je tedy o tom vyvinout částice palladia, vyzkoušet na různých úrovních, jestli studená fúze je, nebo není reálná. Pokud by byla reálná, tak musíme také definovat podmínky, za jakých funguje. A naší zodpovědností v takovém případě bude samozřejmě poskytnout informace dál, aby z toho měla přínos i společnost.
Na projektu se podílí kromě týmu z CEITEC VUT i tým z Finska, Francie, Německa, Velké Británie a Irska. Jaká je konkrétně úloha vašeho týmu?
Máme v týmu trochu nezávidění hodnou pozici. Pracujeme totiž na vývoji nanočástic palladia a jsme tedy na začátku samotného procesu. Máme tady k tomu skvělé předpoklady, a to nejen špičkové vědecké pracovníky, ale také výborné zařízení pro výrobu nanočástic a excelentní mikroskop, abychom ty částice mohli vidět. I tak je to pro nás velká výzva, ale ty my máme rádi. S optimalizovanými nanočásticemi následně budou pracovat kolegové ve Francii, kteří do nich budou pumpovat vodík a snažit se vytvořit reakci, při které dojde k uvolňování energie, zejména pak té tepelné. Následně se ty nanočástice budou vracet opět k nám a my je budeme ještě zpětně zkoumat z hlediska struktury, abychom pochopili, co se přesně s nimi děje.
Projekt běží od konce roku 2020. V jaké fázi se tedy aktuálně nacházíte?
Už posledních půl roku se intenzivně věnujeme přípravě různých typů nanočástic. Zkoušíme různé chemické i fyzikální přístupy a vše optimalizujeme. Několik várek jsme poslali už do Francie a čekáme na první výsledky. Samozřejmě i nám ale práci na projektu zkomplikovala pandemie koronaviru, protože jsme se mohli setkávat pouze online a některé týmy měly přístup do laboratoří úplně zakázány. My jsme naštěstí v určitém režimu mohli laboratorní experimenty provádět. Už se ale moc těším na osobní setkávání celého týmu na mezinárodní úrovni.
Jak se vám podařilo získat podporu v prestižním programu FET Proactive – Boosting Emerging Technologies, ve kterém jste mezinárodním týmem uspěl?
Myslím, že jsme přišli se správnou myšlenkou ve správný čas. Samozřejmě jsme věděli, že taková výzva pro podání projektu je otevřená. A na jedné konferenci při přátelském setkání s několika kolegy vznikla myšlenka na tento konkrétní projekt. Během několika měsíců se nám podařilo dát dohromady jeho finální verzi a v otevřené výzvě se nám mezi obrovskou konkurencí podařilo uspět. Určitě výrazně pomohlo i to, že jsme spolu v mezinárodním týmu už dříve spolupracovali a měli za sebou nejednu úspěšnou publikaci. Tím jsme totiž dokázali prokázat, že spolu umíme nejen spolupracovat, ale také dotahovat věci do konce.
Když budeme trochu předbíhat, pokud by se vám podařilo studenou fúzi za standardizovaných podmínek zreplikovat, navázali byste na tento projekt nějakým dalším?
Určitě, ale to je skutečně ještě daleko. Nějaké vize tam jsou, nicméně nedokážu teď vůbec specifikovat, jak budoucí vývoj bude vypadat. Držte nám palce.
Autor: Aneta Matysová