Vedoucí týmu: prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.

Základní člen týmu: doc. Mgr. O. Lyutakov, Ph.D.

 Vědečtí pracovníci: Mgr. Elena Miliutina, Ph.D.                       Postdoktorandi: Ing. Andrii Trelin, Ph.D.

                                    Mgr. Vasilii Burtsev, Ph.D.                                                      Mgr. Vladislav Buravet, Ph.D.

Doktorandi: Ing. Karolína Kukrálová                                          Studenti: Bc. Aneta Krejčová

                       Ing. Kamil Severa                                                                     Bc. Václav Roubal

                       Ing. Jana Rosenkranzová                                                        Bc. Adam Hejna

                       Ing. František Hošek                                                               Bc. Sára Šimčáková 

                                                                                                                          Bc. Adam Fritscher         

Výzkumná zaměření 

• Příprava H₂ štěpením vody aktivovaná sluncem

   Energetika na bázi alternativních zdrojů v poslední době sleduje využití především „zeleného“ vodíku jako zdroje energie a to z důvodu vysoké energetické kapacity, která násobně převyšuje klasická fosilní paliva, vysoké ekologické kompatibility a možnosti „vyhnout“ se emisím uhlíkových sloučenin.

Navržené povlaky se uplatní v přípravě katalytických vrstev pro elektrochemické nebo foto-elektrochemické štěpení vody a přípravu/výrobu „zeleného“ vodíku.

• Bezpečné ukládání H₂ do organických struktur

   Vodíkové technologii jsou do velké míry omezeny doposud nevyřešenými problémy. Zásadní je bezpečné skladování vodíku. V současné době se skladuje buď stlačený vodík nebo v intermetalických sloučeninách, kde se vodík navazuje chemicky. 

   My studujeme možnost ukládání vodíku v organických strukturách typu MOF a COF (metal organic framework a covalent organic framerwork), tj. skladování vodíku pomocí přípravy inteligentních a vysoce porézních struktur. V obou případech (MOF a COF) bude využita možnost externě řízeného spínání afinity materiálů vůči vodíku. To umožní kombinovat vysokou kapacitu materiálů s následným snadným uvolňováním vodíku. Cílem je vývoj materiálů a metod schopných přispět k řešení základních problemů v ukládání a transportu vodíku – dosažení vysoké kapacity v kombinací s bezpečným ukládáním a snadným uvolněním vodiku.

• Příprava NH3 z vody a vzdušného N₂ aktivovaná sluncem

   Jedním z nejatraktivnějších řešení současné energetiky je použití amoniaku jako přirozeného nosiče zeleného vodíku. Stejně jako vodík, i čistý amoniak může být vytvořen reakcí „štěpení“ vody za přítomnosti dusíku s použitím elektrochemických nebo foto-elektrochemických postupů. Ve výsledku vzniká látka, která je snadno skladovatelná a transportovatelná, a ze které lze relativně snadno „zelený vodík„ opět uvolnit a použit. Tímto způsobem lze obejit jeden ze zásadních problémů vodíkové technologie – jeho skladování a transport. Právě proto se zelené technologie na bázi amoniaku považují za budoucnost zelené energetiky a jejích vývoj exponenciálně vzrůstá.

• Příprava alkoholů a karbonátů z CO₂ aktivovaná sluncem

   Ze všech různých skleníkových plynů, které přispívají ke změně klimatu, má dle studií největší vliv na naše klima oxid uhličitý (CO₂), který vytváří skleníkový efekt, jenž zadržuje tepelné záření v zemské atmosféře, zvyšuje teplotu a podporuje takové jevy, jako je tání ledovců, zvyšování hladiny oceánů, úbytek původní vegetace a mnoho dalších. Přeměna CO₂ na důležité chemikálie je účinným nástrojem pro snižování negativního dopadu lidské činnosti na životní prostředí. V poslední době se studují možnosti využití alkoholů jako paliva do palivových článků. Proto studujeme možnost přípravy materiálových struktur, které po expozici slunečním světlem v přítomnosti vody produkují alkohol na principu tzn. „umělé fotosyntézy“ (Z-schéma).

 Studujeme aktivaci CO₂ s pomocí plazmonů při teplotách výrazně pod nulou (zvýšení koncentrace CO₂ v reakčním médiu za snížené teploty). Aktivace CO₂ pomocí plazmonů při nízkých teplotách umožňuje využití „pouze“ energie slunečního záření, což je důležité na některých neobvyklých místech (např. v polárních oblastech nebo oblastech Evropy či Severní Ameriky, kde nejsou k dispozici jiné zdroje energie). Vzhledem k globálnímu růstu lidské populace, vyčerpání neobnovitelných zdrojů a velkému množství slunečního světla v polárních oblastech po část roku, může být navrhovaný přístup zajímavý v budoucnosti. Konkrétně studujeme syntézu např. monomerů z CO₂ (vycházíme z epoxidů) pro následnou přípravu polymerů (např. karbonátů) i za nízkých teplot.

Řešené projekty:

1. OP JAK, JAK_Amulet, No. CZ.02.01.01/00/22_008/0004558 (2024-2028); člen týmu: V. Švorčík; název: Pokročilé víceškálové materiály pro nosné klíčové technologie
2. OP JAK, JAK_ECO&Stor, No. CZ02.01.01/00/22_008/0004617 (2024-2028); člen týmu: V. Švorčík; název: Konverze a skladování energie
3. TAČR, TS01030138, (Théta 2) (2024-2029); řešitel: V. Švorčík; název: Vývoj pokročilých fotokatalytických technologií pro nízkoenergetickou akumulaci a zpětnou konverzi energie ze „zeleného vodíku“ prostřednictvím amoniaku
4. OP spravedlivá transformace, GET CENTRE UJEP, No. CZ.10.02.01/00/22_002/0000289 (2025-2027); spoluřešitel: V. Švorčík; název: Výzkum a vývoj nových vodíkových technologií