Důl společnosti Bowman v Pensylvánii (1904). Kredit: US federal gov. / Wikimedia Commons.

Vývoj vodíkové energetiky, která by nás časem mohla do značné míry zbavit závislosti na fosilních palivech, možná přibere do hry nečekaný materiál. Je to uhlí, které podle výzkumného týmu americké Pennsylvania State University nabízí zajímavou možnost pro skladování velkých množství vodíku.

Jak uvádí vedoucí týmu Shimin Liu, s kolegou zjistili, že uhlí může fungovat jako geologická vodíková baterie. Do uhlí je možné napumpovat vodík a jeho energii uskladnit pro další využití v případě potřeby, podobně, jako to dělají konvenční baterie.

Shimin Liu. Kredit: Penn State.

Vodík je stále považovaný za velmi slibný jako zdroj čisté energie. Bude možné jej využít i v těch nejvíce namáhaných sektorech ekonomik, jako je doprava, výroba elektřiny nebo výroba v továrnách. Chronickým problémem přitom stále zůstávají finanční náklad na vodíkovou energetiku a budování potřebné „vodíkové“ infrastruktury.

Součástí problému je uskladňování vodíku, které je dnes nákladné a neefektivní. Geologické formace nabízejí podivuhodné řešení, především kvůli tomu, že obvykle pojmou velké množství vodíku. Díky tomu může geologická vrstva, v tomto případě uhlí, tlumit výkyvy energetické sítě, která je stále velmi závislá na fosilních palivech.

Podle badatelů je uhlí velmi dobře prostudovaný materiál, který se používá nejen ke spalování, ale mimo jiné i k produkci plynu. Rozumíme mu a známe jeho strukturu. Proto to byla pro autory studie jasná volba. Liu a Liu analyzovali 8 typů uhlí z nalezišť na území Spojených států, aby prozkoumali jejich kapacitu pro uskladnění vodíku. Všechny typy uhlí obstály, přičemž nejlépe si vedlo černé uhlí z východní Virginie a antracitové uhlí z východní Pensylvánie.

Logo. Kredit: Penn State.

Autoři studie jsou přesvědčeni, že uhlí bude jedním z nejvhodnějších substrátů pro ukládání vodíku. Může pojmout zajímavé množství tohoto plynu, existuje rozsáhlá infrastruktura spojená s uhlím a uhlí se vyskytuje na řadě míst, nezřídka u hustě osídlených oblastí. Nejlepší volbou by přitom mohla být vyprázdněná naleziště metanu v uhelných slojích.

Výhodou je, jak autoři studie připomínají, že uhlí, které vnímáme jako horninu, je vlastně polymer. Obsahuje hodně uhlíku, a také je v něm ohromné množství nepatrných pórů, které mohou pojmout množství plynu. Uhlí je prostě jako houba, do které se vsákne mnohem více vodíku než do materiálů, které nemají takovou strukturu.

Pokud by v místech se skomírající těžbou uhlí vznikla moderní úložiště vodíku, byl by to skvělý ekonomický životabudič. Lidé by tam našli smysluplnou práci, při které by využili zkušenosti z těžby uhlí. Těžební oblasti by podpořily vznikající strukturu vodíkové energetiky. Příležitost pro podobné projekty by se jistě našla i u nás.

Video: Rock Core Permeability Tests

Literatura

Penn State 22. 5. 2023.

Applied Energy 334: 120746.