Vodík je široce používán při rafinaci oleje a výrobě hnojiv. Je to také velmi perspektivní ekologické palivo, které při spalování poskytuje čistou vodu. Náklady na výrobu vodíku přímo ovlivňují vývoj energie, proto mnoho výzkumných týmů po celém světě hledá způsob, jak nahradit tradiční, velmi drahé katalyzátory z kovů platinové skupiny novými materiály.

Vysoce čistý kubický karbid wolframu je perspektivním materiálem pro použití v této sféře. Podle vědců je velmi obtížné jej získat za normálních podmínek; syntéza vyžaduje teplotu asi 3000 °C a vysokou rychlost ochlazování. Týmu vědců pod vedením doktora technických věd, profesora TPU Alexandra Sivkova se podařilo získat tento materiál vysoké čistoty (až 95 %) díky unikátní vědecké instalaci - koaxiálnímu magnetoplazmovému urychlovači.

Jak vše funguje

Zařízení umožňuje dosáhnout vysokých teplot a rychlého chlazení pomocí ultrarychlých plazmových proudů. Použitými surovinami jsou dostupné a relativně levné prášky wolframu a sazí, které jsou předem umístěny v urychlovači. Když proud plazmy proudí do pracovní komory, použité prášky se během plazmochemické reakce přemění na kubický karbid wolframu.

Podle slov Ivana Šaněnkova, docenta katedry elektrické energie a elektrotechniky na TPU, vlastnosti plazmové dynamické syntézy (tvorba ultrarychlých plazmových proudů s rychlostí více než tři kilometry za sekundu, vysoká rychlost chlazení, pulzní charakter procesu trvající méně než jednu milisekundu) umožňují vytvářet nanočástice (méně než 70 nanometrů) částic kubického karbidu wolframu v uhlíkových obalech.

„Takové struktury se úspěšně používají při reakci na získání vodíku z vody prostřednictvím elektrokatalýzy. Tím se minimalizuje používání vzácných a drahých ušlechtilých kovů platinové skupiny,“ řekl Sputniku.

Podle jeho slov se několik výzkumných týmů po celém světě zabývá syntézou kompozitních materiálů na bázi kubického karbidu wolframu. Vývoj metody plazmodynamické syntézy umožnil překonat většinu omezení spojených s možností získání tohoto materiálu. Vědci TPU společně s vědci z Ťilinské univerzity a Univerzity Qingdao (Čína) potvrdili vysoký potenciál využití materiálu pro elektrokatalytickou výrobu vodíku.

V blízké budoucnosti se vědci chtějí naučit ovládat vlastnosti materiálu, aby se dále zvýšila katalytická aktivita materiálu a úplně se upustilo od používání drahých ušlechtilých kovů.