Košickí študenti pomáhali pri vývoji unikátnej vodíkovej technológie

Okrem elektrických vozidiel sa v doprave čoraz viac tlačia do popredia aj vozidlá s vodíkovým pohonom. No plynný vodík je bežne vo vozidlách uskladnený pri extrémne vysokých tlakoch, čo môže u niektorých ľudí vyvolávať obavy z rizika výbuchu. Aj preto sa odborníci zo Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach rozhodli vyvinúť technológiu, ktorá by umožnila skladovanie vodíka rovnakého množstva, no pri oveľa nižších tlakoch.

„Máme unikát, ktorý ostatní nemajú. A to je ukladanie vodíka do metalhydridových zliatin. Táto myšlienka vodíkových technológií s ukladaním do metalhydridových zliatin sa na slovenskej fakulte už zaoberá 16 rokov,“ hovorí Jozef Živčák, Dekan Strojníckej fakulty, Technická univerzita Košice.

„To znamená typ zliatin, ktoré dokážu pojať do svojej štruktúry vodík, a tým ho uskladniť pri veľmi nízkom tlaku. Oproti 70-tim MPa, čo je tlak vodíka v štandardných automobiloch, sa tu pohybujeme na tlaku maximálne 2,5 MPa a pri prevádzke je to ešte menej, okolo 1,5 MPa. Čiže je to extrémna redukcia tlaku,“ dodáva Tomáš Brestovič, Prodekan pre inovácie a transfer technológií, SF TUKE.

Keďže vodík nie je v tekutom stave a je chemicky naviazaný v kryštalickej mriežke metalhydridových zliatin, je jeho skladovanie bezpečnejšie v porovnaní s konvenčnými technológiami. Ak by aj nebodaj došlo k poškodeniu zásobníkov, vďaka inovácii Strojníckej fakulty s metalhydridovými zliatinami, nedokáže vodík tak rýchlo expandovať do ovzdušia, čo úplne minimalizuje riziko výbuchu.

„Sú tam samozrejme poistné ventily, TPRD ventily a rôzne bezpečnostné prvky, tak trvá určitý čas, kým ten vodík sa vydesorbuje z tej štruktúry. Čiže na to, aby sa uvoľnil z toho zrna materiálu, keďže je tam práškový materiál, ten metalhydrid, tak mu to trvá 40 až 50 minút.“

Absorpčné uskladnenie vodíka pomocou technológie z Košíc si oproti skladovaniu tekutého vodíka prináša aj ďalšiu výhodu.

„S tekutým vodíkom je problém. On je uskladnený pri teplote mínus 250 stupňov Celzia, to je iba 20 Kelvinov. Ak ho chcete udržať, potrebujete dokonalú izoláciu, ktorá neexistuje. Čiže tým, že ten zásobník prijíma teplo z okolia, postupne dochádza k tomu, že sa odparuje. Ak nepoužívate auto, tak nevydrží ten vodík veľmi dlho v tom zásobníku,“ vysvetľuje Tomáš Brestovič, Prodekan pre inovácie a transfer technológií, SF TUKE.

Vďaka šikovným konštruktérom zo Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach sa, v spolupráci s priemyselnými partnermi, podarilo inováciu integrovať už aj do prvých vozidiel. Jedným z nich je koncept superšportového vodíkového auta s názvom MH2, ktorý bol dokonca predvedený na svetovej výstave EXPO 2022 v Dubaji.

„Sme sa dostali do prvej top desiatky na svete z hľadiska záujmu o exponáty. Už len si všimnite to predné čelné sklo, ktorý má. Sú len dve na svete. Obidve sú u nás. Majú dĺžku 3 metre desať centimetrov, takže je to úctyhodné dielo. Samozrejme, že verifikovali sme si všetky technológie, ktoré sú umiestnené v tomto superšportiaku, aby ste vedeli, že sú funkčné,“ hovorí Jozef Živčák, Dekan Strojníckej fakulty, Technická univerzita Košice.

„Aj keď ide o víziu automobilu, je tam inštalovaná funkčná technológia, ktorá demonštruje možnosť nasadenia týchto metalhydridov aj v automobilovom priemysle a v doprave. Máme aj určité parametre, ktoré by sme chceli dosiahnuť pri tomto aute. Jedným z nich je minimálne dojazd tých 500 až 600 km. Podstatné je zrýchlenie, tam, keďže ide o superšportové auto, tak sa snažíme, aby to bolo rádovo v jednotkách sekúnd,“ dopĺňa Tomáš Brestovič, Prodekan pre inovácie a transfer technológií, SF TUKE.

O tom, že metalhydridová technológia si môže nájsť využitie v reálnom svete svedčí aj to, že bola použitá v prvom vodíkovom autobuse, vyrobenom na Slovensku.

„Máme homologizáciu aj na autobus, ktorý má 35 MPa, aj na autobus, ktorý má metalhydridové zásobníky a tlak okolo jeden, jeden a pol MPa.“

Vodíkový palivový článok pritom vyprodukuje okrem elektrickej energie na pohon motora aj teplo. To by sa mohlo dať celkom zaujímavo využiť nielen v oblasti automobilového priemyslu.

„Štandardne trištvrte roka potrebujeme kúriť alebo pol roka potrebujeme kúriť v tom autobuse alebo v aute. Pokiaľ by sme chceli vodík použiť na vykurovanie budov, respektíve výrobu elektrickej energie, tak tam vieme práveže veľmi efektívne využiť či už elektrickú energiu, aj tú tepelnú, na vykurovanie a na ohrev teplej vody,“ vysvetľuje Tomáš Brestovič, Prodekan pre inovácie a transfer technológií, SF TUKE.

Vývojom vodíkových technológií s ukladaním do metalhydridových zliatin sa Strojnícka fakulta Technickej univerzity v Košiciach zaoberá dlhé roky. Do projektu sa pritom zapojilo aj množstvo študentov z rôznych študijných predmetov, ktorým dala škola šancu na to, aby do projektu prispeli svojimi nápadmi.

„Ja tvrdím a hovorím, že bohatstvom Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach sú študenti. Bolo treba výpočtárov, bolo treba materialistov, bolo treba dizajnérov, bolo treba ľudí od aditívnych technológií, bolo treba od automatizácie. Tí, ktorí sú už tu dlhšie, tak oni už sa podieľajú na mnohých modifikáciách, mnohých zmenách konfigurácie a tak ďalej,“ uzatvára Jozef Živčák, Dekan Strojníckej fakulty, Technická univerzita Košice.

Aj vďaka unikátnej technológii metalhydridových zliatin tak vodík čaká nepochybne ešte veľká budúcnosť v mnohých priemyselných odvetviach. No a práve možnosť zapojenia sa do takýchto projektov a pracovať tak na inováciách, ktoré by mohli zmeniť svet, by mohlo zaujať i mnoho nových študentov.