Prof. Igor Iatsunskyi z Centrum NanoBioMedycznego o perspektywach rozwoju energetyki wodorowej.
Energia wodorowa ma ogromny potencjał, aby w najbliższej przyszłości odegrać znaczącą rolę. Już dziś wiele państw na całym świecie inwestuje ogromne środki finansowe w dynamicznie rozwijające się gałęzie przemysłu związanego z energią wodorową.
Jeszcze w 2022 roku wodór stanowił mniej niż 2% zużycia energii w Europie i był głównie wykorzystywany do produkcji produktów chemicznych, takich jak tworzywa sztuczne. 96% jego produkcji pochodziło z gazu ziemnego. To spowodowało znaczną emisję CO2. W konsekwencji Komisja Europejska zaproponowała, aby do 2030 roku wyprodukować 10 milionów ton odnawialnego wodoru.
Warto pamiętać, że wodór jest istotną częścią strategii UE na rzecz integracji systemów energetycznych w Europie. UE uruchomiła i promowała szereg inicjatyw przemysłowych, finansowych, badawczych i innowacyjnych w tym zakresie. Priorytetem w tych działaniach jest właśnie rozwój odnawialnego wodoru.
W ubiegłym roku powstało w Polsce Interdyscyplinarne Centrum Innowacji 3W (wodór, woda, węgiel). Wśród celów, jakie stawia sobie centrum, jest opracowanie strategii wdrażania odnawialnych źródeł energii, w tym wodoru. Istotną rolę w powołaniu Centrum Innowacji 3W odegrał UAM. Mnie jako kierownikowi grupy „Energy” przypadła rola reprezentowania UAM w strukturach centrum. Nasza obecna działalność dotyczy głównie wypracowania procedur zarządzania i opracowywania strategii krótkoterminowej. Jednak w najbliższym czasie członkowie 3W planują aktywnie rozwijać nowatorskie technologie związane z wodorem w Polsce. Mam nadzieję, że nasza uczelnia zajmie wiodącą pozycję w tym wyścigu. Zwłaszcza że możliwych perspektyw dotyczących przyszłości energii wodorowej jest bardzo dużo.
Podstawowym zastosowaniem tego źródła energii są pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi. Na rynku są już dostępne pierwsze takie auta. Stanowią one czystą i wydajną alternatywę dla samochodów napędzanych benzyną. W przyszłości możemy spodziewać się większej liczby takich pojazdów, zwłaszcza że technologia produkcji coraz dynamiczniej się rozwija i staje bardziej przystępna cenowo.
Kolejne zastosowanie to magazynowanie energii: wodór ze źródeł odnawialnych można magazynować i przechowywać, podobnie zresztą jak energię wiatrową i słoneczną. Może on stanowić alternatywę lub uzupełnienie dla tych dwóch ostatnich źródeł energii w momencie, kiedy są one niedostępne. Może to pomóc w rozwiązaniu problemu nieciągłości dostaw energii.
Wodór może być także wykorzystywany jako surowiec w przemyśle do takich procesów, jak produkcja amoniaku i metanolu. Może być również stosowany jako paliwo w procesach przemysłowych, takich jak produkcja stali.
Następne zastosowanie to wytwarzanie energii: wodór może wytwarzać energię elektryczną w ogniwach paliwowych. Można to robić na małą skalę, na przykład w domach i firmach, lub na większą skalę, na przykład w elektrowniach.
W końcu mówimy także o zielonym wodorze, czyli produkcji wodoru ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr i słońce. To najciekawsze rozwiązanie, przy którym chciałbym się na chwilę zatrzymać. Produkcja wodoru poprzez rozszczepianie wody promieniami słońca jest idealną strategią dostarczania zrównoważonego paliwa, ponieważ wymaga tylko obecności wody i światła słonecznego. W osiągnięciu wysokowydajnej produkcji H2 jako nośnika energii nadającego się do recyklingu nanoskalowe projektowanie nowych nanokompozytów odgrywa kluczową rolę w reakcjach rozszczepiania wody w komórce fotoelektrochemicznej (z ang. PEC). Wiele laboratoriów na całym świecie próbuje zaprojektować i wynaleźć nowe, skuteczne i stabilne materiały fotoaktywne, które można wykorzystać do opracowania komórek PEC do produkcji H2. W Centrum NanoBioMedycznym również pracujemy w tym kierunku naukowym. Nasza grupa badawcza opracowuje na przykład jednowymiarowe (1D) nanokompozyty półprzewodnikowe modyfikowane materiałami 2D (między innymi grafen, dichalkogenek metali przejściowych, MXeny) o niezwykłych właściwościach elektronicznych i optycznych. Materiały te są stosowane do efektywnej produkcji wodoru poprzez rozszczepianie wody. Przez ostatnie kilka lat skupialiśmy się głównie na zastosowaniu MXenów, nowo odkrytej rodziny materiałów 2D na bazie węglików metali i azotków, w celu rozwoju materiałów fotoaktywnych. Obecne wyniki wydają się obiecujące i mam nadzieję, że będziemy w stanie opracować skuteczne ogniwa PEC do produkcji wodoru.
Podsumowując, nie mam wątpliwości, że wodór jest energią przyszłości. Nadal jednak istnieje wiele wyzwań, które w najbliższym czasie przyjdzie nam podjąć.
