Od objevu k patentu

Od objevu k patentu

Fyzika / článek

Vědci z Katedry fyziky povrchů a plazmatu MFF UK stojí za vývojem unikátní metody úpravy proton-vodivé membrány určené pro elektrolyzéry vody a vodíkové palivové články. Jejich technologii nyní chrání patent.

Objev je událost, při které je zjištěna nová vlastnost, například materiálu, nebo nově popsán fyzikální děj. Vynález je potom technologický postup, který objev prakticky aplikuje. Pokud je vynález unikátní, může mu být udělen patent, forma právní ochrany.

Mezi známé držitele patentů patří na MFF UK prof. Vladimír Matolín z Katedry fyziky povrchů a plazmatu. Ten si ve svém týmu navíc vychovává několik schopných následovníků. Dokladem je nedávný úspěch dr. Petera Kúše a jeho kolegů, kterým se podařilo vyvinout technologii pro zvětšení povrchu polymerní elektrolytické membrány, označované také jako proton-vodivá membrána (PEM). Ta je klíčovou komponentou moderních vodíkových palivových článků (PEM-FC) a elektrolyzérů vody (PEM-WE).

PEM-FC a PEM-WE jsou základními stavebními kameny tzv. vodíkového hospodářství. Tím se rozumí přeměna a uskladnění elektrické energie z obnovitelných zdrojů, např. slunce a větru, na vodík v době přebytku a následnou zpětnou přeměnu vodíku na elektřinu v období jejího nedostatku.

Tým profesora Matolína se výzkumem v oblasti vodíkových technologií zabývá již několik let. Je držitelem několika patentů, které popisují nanostrukturované tenkovrstvé katalyzátory pro použití ve zmíněných zařízeních. „Naše starší patenty chrání především složení katalyzátorů, zatímco aktuální patent se zabývá morfologií protonově vodivé membrány, která je pro daný katalyzátor nosičem,” upřesňuje prof. Matolín.

Nová membrána má vláknitou strukturu, kdy vlákna jsou přímo součástí jejího povrchu. Poréznost membrány pak umožňuje, že není třeba další nosič či zvláštní vrstva pro disperzi katalyzátoru, kterým jsou drahé kovy.

Mezi další úspěchy vědců teď patří také podpora získaná z programu TAČR GAMA II. Cílem podpořeného projektu „Scale up - Technologie modifikované proton-vodivé membrány pro průmyslové použití ve vodíkových palivových článcích a elektrolyzérech vody” je vyrobit funkční vzorek membrány o velikosti 5 x 5 cm2, na kterém lze demonstrovat schopnost velkoplošné výroby membrány. Vzorek i technologii chtějí vědci nabídnout například výrobcům dopravních prostředků poháněných palivovými články, jako jsou vysokozdvižné vozíky.

Podrobnosti přibližuje v krátkém rozhovoru dr. Peter Kúš.

Jaký význam má patentová ochrana? S patentovacím procesem jsou spojena jistá omezení. Před podáním patentové přihlášky například není možné objev publikovat, což je pro vědeckou práci zásadní…

Naše technologie může najít praktické uplatnění v moderních palivových článcích a elektrolyzérech vody. Snaha o získání patentové ochrany se nám tedy jevila jako logický krok. V případě zájmu z průmyslové oblasti by nám prodej licence či samotného patentu umožnil získat finance na další výzkum.

Čím je vaše technologie výjimečná?

Vzhledem k tomu, že jediné dostatečně aktivní a stabilní katalyzátory elektrochemických reakcí na PEM-WE a PEM-FC jsou založené na vzácných kovech, zaměřuje se velká část výzkumu na snižování jejich obsahu v těchto zařízeních. Naší výzkumné skupině se podařilo najít unikátní způsob, jak tento problém řešit. Podstatou je kombinace magnetronového naprašování oxidu ceru a současného leptání proton-vodivé membrány, což vede k výraznému nárůstu jejího specifického povrchu. Následně deponovaný tenkovrstvý katalyzátor pokrývá výrazně větší plochu, což vede ke standardním účinnostem PEM-WE a PEM-FC při výrazně nižším použitém množství vzácného kovu. Tato cesta nejen že výrazně zjednodušuje proces přípravy membránově-elektrodového uspořádání, ale zvyšuje i jeho odolnost proti korozi. Pro disperzi katalyzátoru se totiž navíc nepoužívají běžné nanočástice nosného materiálu, jehož dlouhodobá stabilita u PEM-WE má svá omezení, ale samotný velký povrch polymerní membrány, který prostě z principu nekoroduje.

Proč jste se rozhodli po získání českého patentu podat také mezinárodní patentovou přihlášku?

PEM-FC a PEM-WE se vyrábí a používají především v zahraničí. V rámci Evropy je to nejvíc v Německu, ve světě potom v Japonsku, Koreji, USA či Kanadě. Mezinárodní patentová přihláška umožňuje, v případě jejího uznání, rozšířit ochranu právě do těchto relevantních zemí.

Jak může být technologie použitá a jaké s ní máte plány?

Membrána pokrytá katalyzátorem je základem každého PEM-FC a PEM-WE. Zjednodušení a zlevnění procesu její výroby by mohlo být atraktivní pro výrobce těchto zařízení. Naší ambicí je zpropagovat technologii na mezinárodních akcích, například na každoroční výstavě vodíkových technologií v Hannoveru, a navázat spolupráci s firmami prostřednictvím poskytování licence.


Mohlo by vás také zajímat:

Umělá inteligence píše divadelní hru
Teoretický informatik Zdeněk Dvořák: Krása výsledků je někdy důležitější než jejich aplikovatelnost
Jak ochladit molekulu

Tento článek jsme automaticky naimportovali z předchozího redakčního systému. Pokud se v něm něco pokazilo, dejte nám prosím vědět.