Proč se zelený vodík zadrhává
Zelený vodík vzniká elektrolýzou vody — procesem, při kterém elektrický proud z obnovitelných zdrojů štěpí molekuly H₂O na vodík a kyslík. Zní to jednoduše, ale v praxi jde o technologicky nesmírně náročný proces. Elektrolyzéry pracují s porézními elektrodami, jejichž vnitřní struktura je doslova labyrintem mikroskopických kanálků a dutin. A právě tady nastává zásadní problém.
Při elektrolýze vznikají na povrchu elektrod drobné bublinky plynů. Ty se ovšem nezastaví jen na povrchu — pronikají hluboko do porézní struktury materiálu, kde se hromadí a blokují aktivní místa katalyzátoru. Když jsou reakční místa pokryta bublinami, čerstvá voda se ke katalyzátoru jednoduše nedostane, vysvětluje profesor Payman Mostaghimi z UNSW School of Civil and Environmental Engineering. Výsledkem je výrazný pokles účinnosti, zejména při vyšších proudových hustotách, které jsou pro průmyslovou výrobu nezbytné.
Dosud se výzkumníci zaměřovali hlavně na chemii katalyzátorů a hledali nové, účinnější materiály. Jenže jak nová studie ukazuje, samotná katalytická aktivita není všechno. I sebelepší katalyzátor bude ztrácet výkon, pokud k němu voda nemůže proniknout kvůli nahromaděným bublinám.
Poprvé vidět neviditelné: synchrotron odhaluje skrytý svět pórů
Klíčovým průlomem bylo použití takzvaného operando synchrotronového zobrazování. Jde o extrémně výkonnou formu rentgenové mikroskopie, která umožňuje sledovat děje uvnitř materiálů v reálném čase — přímo za provozu, bez nutnosti zařízení rozebrat. Spojením těchto snímků s pokročilými počítačovými simulacemi proudění na úrovni jednotlivých pórů získali vědci bezprecedentní vhled do toho, co se uvnitř elektrody skutečně děje.
„Před tímto výzkumem vědci jednoduše nemohli vidět, co se děje uvnitř elektrody tak, jak jsme to dokázali my pomocí našich pokročilých technologií,“ uvádí profesor Ryan Armstrong, spoluřešitel projektu. Výsledky byly překvapivé: nashromážděné bubliny blokují nejen aktivní místa katalyzátoru, ale brání i proudění vody a iontů celou strukturou.
Tým zjistil, že míra zachycování plynu přímo souvisí s architekturou pórů. Elektrody s vysoce uspořádanou, rovnoměrnou porézní strukturou vykazovaly minimální hromadění bublin. Naopak materiály s nepravidelnými, chaoticky uspořádanými póry fungovaly podstatně hůře. Jinými slovy: klíč k účinnějšímu elektrolyzéru neleží jen v chemii, ale ve fyzické struktuře materiálu.
„Pokud je struktura navržena správně, můžete zabránit ucpávání systému bublinami a učinit ho mnohem účinnějším,“ shrnuje Mostaghimi. Toto zjištění dává výrobcům elektrolyzérů konkrétní návod, jak konstruovat účinnější zařízení — stačí se zaměřit na uspořádanou, uniformní porézní strukturu elektrod.
Od laboratoře k průmyslu: co to znamená pro cenu zeleného vodíku
Proč je toto téma důležité právě teď? Zelený vodík je považován za jeden z pilířů evropské dekarbonizace. Evropská unie si ve své vodíkové strategii a plánu REPowerEU stanovila cíl vyrábět 10 milionů tun obnovitelného vodíku ročně do roku 2030 a dalších 10 milionů tun dovážet. Také Česká republika aktualizovala svou vodíkovou strategii a počítá s rozvojem takzvaných vodíkových údolí — regionálních ekosystémů propojujících výrobu, distribuci a spotřebu vodíku.
Jenže zelený vodík má stále jeden zásadní handicap: cenu. Zatímco šedý vodík vyráběný ze zemního plynu stojí zhruba 1,5–2 eura za kilogram, zelený vodík se aktuálně pohybuje kolem 4–6 eur za kilogram. Aby byl konkurenceschopný bez dotací, musí se dostat pod hranici 2–3 eur za kilogram. Hlavními pákami pro snížení ceny jsou pokles ceny obnovitelné elektřiny a — to je zásadní — zvýšení účinnosti a snížení investičních nákladů elektrolyzérů.
Výzkum UNSW cílí právě na tuto druhou páku. Pokud výrobci elektrolyzérů dokážou využít poznatky o optimální struktuře pórů, mohou vyrábět zařízení s vyšší účinností při stejných nebo i nižších nákladech. Každé procento účinnosti navíc znamená méně spotřebované elektřiny na kilogram vyrobeného vodíku — a tím i nižší výslednou cenu.
Studie vznikla ve spolupráci s francouzskou energetickou společností TotalEnergies a švýcarskou technickou univerzitou EPFL, což podtrhuje její průmyslový význam. Jde o kombinaci špičkové akademické vědy a reálného průmyslového know-how.
Co bude dál: vodík od výroby až po skladování
Výzkumný tým UNSW se nyní posouvá k další fázi: techno-ekonomickému hodnocení celého řetězce — od výroby zeleného vodíku přes jeho přepravu až po velkokapacitní skladování v podzemních porézních rezervoárech. „Tím, že se podíváme na výrobu, přepravu a podzemní skladování společně, můžeme politikům a průmyslu ukázat, co je skutečně proveditelné — a za jakou cenu,“ říká profesor Mostaghimi.
To je klíčové i pro Českou republiku. Geologické podloží střední Evropy nabízí potenciál pro podzemní skladování vodíku — ať už ve vytěžených ložiscích ropy a plynu, nebo v porézních horninových formacích. Bez vyřešení otázky sezónního skladování energie přitom nelze plně využít potenciál obnovitelných zdrojů, jejichž výroba je ze své podstaty proměnlivá.
Výzkum publikovaný 11. června 2026 v Energy & Environmental Science představuje významný krok na cestě ke konkurenceschopnému zelenému vodíku. Ukazuje, že cesta vpřed nevede jen přes lepší chemii, ale i přes chytřejší fyziku — a že někdy stačí podívat se na problém zblízka, doslova až na úroveň jednotlivých pórů.
Jaký je rozdíl mezi zeleným, šedým a modrým vodíkem?
Zelený vodík se vyrábí elektrolýzou vody s využitím elektřiny z obnovitelných zdrojů (slunce, vítr) a nevznikají při tom žádné emise CO₂. Šedý vodík vzniká ze zemního plynu procesem parního reformingu, při kterém se uvolňuje velké množství CO₂. Modrý vodík je technicky podobný šedému, ale vzniklé emise CO₂ jsou zachycovány a ukládány (CCS — carbon capture and storage), takže se nedostanou do atmosféry.
Kolik energie se ztratí při výrobě zeleného vodíku?
Současné elektrolyzéry dosahují účinnosti přibližně 60–70 %. To znamená, že z každé kilowatthodiny elektřiny se ve formě vodíku uchová zhruba 0,6–0,7 kWh energie. Ztráty vznikají nejen při samotné elektrolýze (přeměna elektřiny na chemickou energii), ale také při následné kompresi, přepravě a případné zpětné přeměně vodíku na elektřinu. Právě omezení ztrát v elektrolýze — včetně řešení problému s bublinami — je jedním z hlavních cílů současného výzkumu.
Kdy se zelený vodík stane cenově konkurenceschopným?
Většina analýz předpokládá, že k vyrovnání ceny zeleného a šedého vodíku by mohlo dojít mezi lety 2030–2035, v závislosti na vývoji cen obnovitelné elektřiny a pokroku v technologii elektrolyzérů. Zásadní roli hraje škálování výroby — čím větší objemy se budou vyrábět, tím nižší budou jednotkové náklady. Průlomy, jako je výzkum UNSW, tento proces urychlují, protože zvyšují účinnost bez nutnosti dražších materiálů.
