slide slide slide slide

Novinky

Vodík sa v palivovom článku premieňa na elektrickú energiu. Bude palivom a energetickým nosičom budúcnosti

19.6.2018

Peter ČendulaOvplyvnil ho fyzik, básnik aj kňaz. Momentálne učí na vysokej škole, ale časom nevylučuje ani zmenu. Za svoje vedecké úspechy považuje pochopenie procesov formovania rolovaných nanotrubičiek a vlniek, ako aj podrobne elektrické a optické modely fotoelektrochemických anód pre výrobu vodíka. Pracuje na Inštitúte Aurela Stodolu Elektrotechnologickej fakulty Žilinskej univerzity v Liptovskom Mikuláši. Peter Čendula.

Kto bol vaším najväčším detským vzorom?

Rodičia a starí rodičia. Okrem nich si pamätám na viaceré osobnosti, ktoré ma v rôznych fázach detstva a puberty priamo alebo nepriamo ovplyvnili. Bez poradia menujem napríklad fyzika Richard P. Feynmana, básnika Milana Laučíka (učiteľ slovenčiny na základnej škole), učiteľa matematiky Jána Čupku, kňaza Marcela Šiškoviča, vedúcich a riešiteľov fyzikálnych a matematických korešpondenčných seminárov a olympiád.

Je možné aj v dospelosti ešte nasledovať svoje detské vzory?

Neviem, či je nasledovať to správne slovo. Každý prežitý podnet, skúsenosť a vzor človeka v budúcnosti ovplyvní viac alebo menej. V mnohých situáciách porovnávam a zväzujem, ako by sa niekto z mojich ‘vzorov’ správal v danej situácii – to asi robí veľa ľudí. Nerobím to za účelom kopírovania správania mojich vzorov, ale je to akási pomôcka pri nachádzaní nášho správneho rozhodnutia.

Potrebuje mládež vzory, „príklady dobrej praxe“? Koho by ste dnes študentom odporučili?

Myslím si, že takéto vzory by mládež mala získať prirodzene počas svojho rastu, bez nanútenia okolím a prílišného zdôrazňovania autoritami. Rodičia a učitelia na všetkých stupňoch škôl sú určite v najväčšej miere schopní ovplyvniť človeka. V dobrom, ale aj zlom. Ich práca je dnes ale mimoriadne nedocenená, aj keď výrazne ovplyvňuje dospievajúce generácie. V médiách sú na výslní často len plytkí ľudia zo šoubiznisu.

Ako ste vy našli svoje povolanie? Čo vám pomohlo?

Ja mám pocit, že moja pracovná dráha ešte nie je pevne určená, a asi to korešponduje aj s našou dobou neobmedzených možností cestovať a pracovať (v porovnaní s obdobím do roku 1989). Necítim sa byť prikovaný k profesii vedca alebo vysokoškolského učiteľa, aj keď niekoľko nasledujúcich rokov chcem v tejto oblasti pôsobiť a tato práca ma veľmi baví. Súčasne som otvorený zmenám, ktoré tak veľmi cítiť v dnešnej dobe a nevylučujem ani prechod do súkromného sektora alebo inej oblasti výskumu a vedy.

Necítim sa byť prikovaný k profesii vedca alebo vysokoškolského učiteľa.

Je nejaké zamestnanie, ktoré by ste nechceli či nemohli robiť?

Nechcel by som byť vojakom.

Existuje aj niečo ako (vedecký) úspech? Čo považujete za svoje pracovné – i osobné – úspechy?

Radosť z pochopenia prírodných procesov je osobným úspechom pre každého vedca a da sa prirovnať k detskej radosti pri rozlúštení hlavolamu. V kontexte vedeckej komunity ma samozrejme každý osobný vedecký úspech inú hodnotu a najlepšie ho vedia ohodnotiť medzinárodní vedci z danej vedeckej oblasti. Typický vedec (napr. ja) svoj úspech publikuje vo vedeckom časopise a jeho úspech/prácu nezávisle hodnotia a overujú dvaja až traja vedci z danej oblasti výskumu. Ak je ich posudok na moju prácu pozitívny a vnímajú ju ako posun poznania v danej oblasti, práca je uverejnená vo vedeckom časopise. V nasledujúcom období sa k textu mojej práce cez rôzne odkazy dostane široká vedecká komunita a môže výsledky v nej overovať, rozvíjať alebo vyvracať a o týchto prácach tiež informovať ostatných kolegov publikáciami vo vedeckých časopisoch. Takže po 3-5 rokoch začína byt z odoziev (citácií) na moju prácu vidieť, či je citovaná z pozitívnym alebo negatívnym ohlasom a kolegovia z mojej oblasti vedia povedať nakoľko je vedecky originálna a akceptovaná vo vedeckej komunite.

Je aj iný druh úspechu?

Ďalším štádiom úspechu mojej práce môže byť prípadne za niekoľko rokov komerčný výrobok alebo proces – treba však povedať, že tohto úspechu dosiahne len malý zlomok z vedeckých prác, a väčšina z nich tvorí skôr ‘kamienky v puzzle’ určitého väčšieho vedeckého cieľa (bez nich je však jeho dosiahnutie tiež nemožné). V tomto zmysle za moje pracovné úspechy akceptované vo vedeckej komunite považujem pochopenie procesov formovania rolovaných nanotrubičiek a vlniek, ako aj podrobne elektrické a optické modely fotoelektrochemických anód pre výrobu vodíka. Ďalej považujem získanie výskumných grantov vo Švajčiarsku, ale aj na Slovensku, za pracovný aj osobný úspech.

Čomu sa odborne venujete?

Počas dizertačnej práce v Nemecku som sa venoval polovodičovým a metalickým kovovým nanotrubičkám, ich mechanickým a optickým vlastnostiam. Tieto nanosúčiastky sme skúmali za účelom použitia v medicíne ako malé raketky na dopravu liekov, na elektronických čipoch v polovodičovom priemysle alebo v biológii pre tzv. laboratórium na mikročipe. Následne som prešiel na postdoktorandskú pozíciu do Švajčiarska, kde som tieto poznatky z polovodičov ďalej rozvíjal a rozširoval na aplikáciu a použitie v solárnych fotoelektrochemických článkoch (angl. PEC články), ktoré premieňajú slnečnú energiu priamo na vodík. PEC články spájajú funkciu klasického fotovoltaického článku, ktorý vyrába elektrickú energiu, s funkciou elektrolýzy, ktorá štiepi vodu na vodík a kyslík. Moje skúsenosti a výskum boli doteraz zamerané na teoretické a počítačové modelovanie fyzikálno-chemických procesov vo fotoelektrochemickom článku, v spolupráci s experimentálnymi partnermi na EPF Lausanne pod vedením profesora Grätzela – jedného z najvýznamnejších chemikov súčasnosti. Zaujímali nás oxidy kovov, ktoré sú na jednej strane jedny z najčastejších a najstabilnejších materiálov na Zemi, na druhej strane si však ich polovodičové vlastnosti vyžadujú veľké zlepšenia na dosiahnutie vysokej účinnosti premeny slnečnej energie pri produkcii vodíka. S ďalšími kolegami v Španielsku, Nemecku a Veľkej Británii sme sa snažili porozumieť týmto materiálom a zlepšiť ich vlastnosti, ktoré ovplyvňujú účinnosť premeny slnečnej energie na vodík a tomu sa chcem venovať aj pri návrate domov.  

Skúmate možnosti premeny slnečnej energie na vodík. Bude nás raz poháňať vodík? 

Prvé auta na vodík sú už na trhu v Japonsku, Nemecku, Veľkej Británii, Nórsku a USA. Pevne verím, že vodík bude v rôznych formách dôležitou súčasťou energetického hospodárstva tohto storočia. Rovnako budú jeho súčasťou určite aj rôzne druhy batérií pre mobilné aj stacionárne aplikácie, ako aj obnoviteľné palivá vyrobené z obnoviteľných zdrojov energie. Palivá sa totiž výborne skladujú, majú obrovskú energetickú hustotu v porovnaní s ostatnými energetickými nosičmi, a sú odnepamäti etablované v našom hospodárstve z fosílnych zdrojov, ktoré však čoskoro na Zemi vyčerpáme. Keď sa vrátim k vodíku, ten sa dá používať rôzne, ako palivo pre palivový článok, môžeme ho premeniť na obnoviteľné palivá (uhľovodíky), plasty a iné chemické komodity. Ak si zoberieme palivový článok na vodík, jeho najväčšia výhoda je v tom, že na rozdiel od spaľovacieho motora neprodukuje žiadne emisie. Ten názov trocha mätie, no v palivovom článku neprebieha spaľovanie. Vodík sa chemickou reakciou za účasti kyslíka (v opačnom smere ako elektrolýza vody) premieňa na elektrickú energiu, pričom sa produkuje len voda, vodná para. V tomto zmysle tvorí ´vodíkové energetické hospodárstvo´ ideálny cyklus, kde vyrábame vodík pomocou slnečnej energie, a naspäť ho premieňame na elektrickú energiu prakticky bez emisií. Možno vodíkové hospodárstvo znie pre veľa ľudí utopicky, pre mňa je však podobným technologickým „zázrakom“ aj bezdrôtový prenos internetu, ktorý som si ako dieťa nevedel predstaviť.

Pôsobili ste v Zürichu, Drážďanoch ale aj v Prahe. Ako vás táto zahraničná skúsenosť ovplyvnila?

Ako hovorí príslovie, lepšie raz vidieť ako dvakrát počuť. Práve preto väčšina svetových univerzít k akademickej kariére vyžaduje dlhšie pobyty na zahraničných univerzitách. Okrem odborných vedomostí a kontaktov, tímovej práce a príkladu zanietenia uznávaných vedeckých osobností, by som vyzdvihol aj skúsenosti z fungovania a financovania vedy a výskumu. Naučil som sa, ako veľmi si v zahraničí cenia nápady a kvalitu a že vo vedeckom svete tiež vládne zdravá, ale tvrdá konkurencia. Žiaľ, aj v ospevovanom, ale malom Švajčiarsku so 6 miliónmi obyvateľov som sa stretol s problémom hodnotenia predkladaných vedeckých projektov len na národnej úrovni, čo viedlo k stretu záujmov hodnotiteľov a žiadateľov a zaujatým rozhodnutiam. V Nemecku s 80 miliónmi obyvateľov som na podobné problémy nenarazil. V tejto oblasti máme aj na Slovensku veľké problémy (kauza štrukturálnych fondov na výskum a vývoj, hodnotenie výziev APVV).

Prečo ste sa vrátili na Slovensko?

Sú to súkromné aj profesijné dôvody. Cítim veľké spojenie s rodným regiónom. Svoj dlhý pobyt v Čechách, Nemecku a Švajčiarsku som bral ako naberanie skúseností v zahraniční, ktoré sa pokúsim poskytnúť Slovensku. Boli tam aj dôvody obmedzenej možnosti profesijného rastu na mojej univerzite vo Švajčiarsku, ktoré ma k návratu viedli.

Pracujete na Inštitúte Aurela Stodolu (IAS) Elektrotechnologickej fakulty Žilinskej univerzity v Liptovskom Mikuláši. Čo od neho môžeme čakať? Aké má ciele?

IAS vznikol v septembri 2002 na základe dohody medzi Ministerstvom školstva SR, Ministerstvom obrany SR, Elektrotechnickou fakultou ŽU a Vojenskou akadémiou v Liptovskom Mikuláši v snahe zachovať kontinuitu civilného vysokoškolského vzdelávania v Liptovskom Mikuláši. Na IAS prebieha denná aj externá forma bakalárskeho študijného programu Digitálne technológie, študijný odbor Telekomunikácie. Vo výskumných aktivitách sa IAS orientuje na prvky a javy v optických sieťach, charakterizáciu tenkých vrstiev, obnoviteľne zdroje energie a ich matematické modelovanie. V regióne Liptova je IAS jediným zastúpením technického vysokoškolského štúdia s veľmi osobným prístupom ku študentom a dobrou spoluprácou s elektrotechnickými firmami v regióne. Mojim osobným cieľom na IAS je etablovať výskum a inovácie v oblasti obnoviteľných palív a uskladnenia slnečnej energie, získať pre tieto aktivity ďalšie finančne zdroje z EU aj národných agentúr a pritiahnuť aj medzinárodných vedcov do mojej skupiny. Som hlboko presvedčený o prospechu vycestovania našich občanov za štúdiom a výskumom do zahraničia – avšak recipročne aj na Slovensku musíme radi primát zahraničným študentov a výskumníkov.

Eductech sa – zo svojich skromných možností – snaží podporovať technické vzdelávanie na Slovensku už od základnej školy. Napriek tomu, že sa hovorí veľa o význame (napríklad) techniky aj pre budúcnosť, na školách išiel tento predmet do úzadia. Je dôležité podporovať nielen humanitné, ale aj prírodovedné či technické vedy?

Na základných aj stredných školách by som viac podporoval ‘záujmové’ projekty a predmety, kde si každý podlá svojej chute vyberie oblasť, ktorá ho v danom čase zaujíma a podrobne sa s ňou zoznámi. Myslim, že veľkou prekážkou pre neobľúbenosť technických predmetov je ich nezáživné/jednotvárne vysvetľovanie. Napríklad aj v oblasti humanitných vied sa da jednoducho ukázať, aký je význam štatistiky a spracovania veľkého množstva sociologických dát o správaní zákazníkov, respondentov, internetových užívateľov, a že čoraz viac aj na humanitných odboroch sú nutné výborné základy technických vied.

foto: archív P. Čendula