Cenu UK Intentio získal neplatinový katalyzátor

V rámci prestižní soutěže České hlavičky byla podruhé udělena cena Univerzity Karlovy INTENTIO v kategorii udržitelný rozvoj. Získal ji gymnazista Šimon Kilián za vytvoření neplatinového katalyzátoru do palivových článků. „Neplatinové katalyzátory jsou totiž mnohonásobně levnější a také se k jejich výrobě dají využívat recyklovatelné kovy, například použité galvanické články nebo měděné vodiče,“ říká Šimon.  

O problematiku obnovitelných zdrojů energie se osmnáctiletý Šimon Kilián zajímá už od prvního ročníku gymnázia. „Tehdy jsem se rozhodl, že se budu v rámci povinné ročníkové práce, kterou jsme měli realizovat ve druháku, věnovat tématu palivových článků. Můj cíl byl vytvořit vlastní katalyzátor,“ vzpomíná Šimon. Na pražském gymnáziu Nad Štolou se ovšem tak složité chemii nevěnovali, vše si tak musel nastudovat sám.

„Pořídil jsem si vybavení a sestavil si doma vlastní skromnou laboratoř, která samozřejmě vůbec nevypadala jako tahle,“ rozhlíží se po profesionální vědecké laboratoři Vysoké školy chemicko-technologické, kde na svůj původní projekt ročníkové práce navázal ještě rozsáhlejším projektem v rámci Středoškolské odborné činnosti. „Každopádně už ta moje laboratoř, dá-li se tomu tak říkat, splnila účel,“ usmívá se mladík. V reálu to vypadalo tak, že prostřednictvím zdroje napětí, které se dalo měnit, nanášel měď z roztoku síranu měďnatého na vrstvičku uhlíku. Jak na to, co vše k tomu bude potřebovat a zda to vůbec může fungovat, se dozvídal postupně samostudiem.

Proč neplatinový katalyzátor?

Jeho práce byla úspěšná, a tak se rozhodl pokračovat v tématu dál v rámci takzvané Středoškolské odborné činnosti. K ní už ale potřeboval odborné vedení. „Profesorka Kačerová z gymnázia Nad Štolou mě propojila s panem docentem Paidarem z VŠCHT. Napsali jsme si, domluvili se, sešli se a ve zdejší laboratoři jsem začal pracovat a zkoumat,“ popisuje Šimon Kilián. Jeho cílem bylo vytvořit neplatinový katalyzátor pro palivový článek – ve výzkumu vysoce aktuální téma, které má v praxi, konkrétně ve vývoji bezemisní energetiky, velký potenciál. Neplatinové katalyzátory jsou totiž mnohonásobně levnější a také se k jejich výrobě dají využívat recyklovatelné kovy, například použité galvanické články nebo měděné vodiče. A právě to je důvod, proč Šimon obdržel cenu INTENTIO v kategorii udržitelného rozvoje.

V laboratoři VŠCHT se svým školitelem docentem Martinem Paidrem. 

Protože je levnější

Platina doposud hraje ve výrobě katalyzátorů pro palivové články prim. Její výhodou je vysoká účinnost a delší životnost. Jenže je drahá. Neplatinové kovy jsou desetkrát levnější. „Katalyzátory na bázi platiny vydrží více, ale jsou dramaticky dražší, a tím už narážíme na investiční bariéry a podobně. Jestliže chceme dělat velké instalace s palivovými články, bez platiny jsme schopni je realizovat za rozumné peníze,“ shrnuje docent Martin Paidar z Ústavu anorganické technologie VŠCHT.

„Šimon dokázal katalyzátor syntetizovat bez použití platiny, což je poměrně zásadní přínos,“ upozorňuje Paidar s tím, že do zdejších laboratoří v pražských Dejvicích dochází i jiní středoškoláci, například v rámci letních praxí. Šimon je ale podle jeho slov netypický tím, že sám přišel s vlastním konceptem, na kterém pracoval od A do Z. „Byl opravdu odhodlaný něco se tady naučit, dozvědět, vytvořit. To je opravdu unikátní,“ oceňuje Paidar. V laboratoři se mu věnovali místní doktorandi, kteří pracují na podobných tématech v rámci svých dizertačních prací, a Šimon dokázal svými výsledky přispět i k jejich výzkumu.

Neplatinové katalyzátory sice nemají takovou životnost jako platinové, za to jsou desetkrát levnější. Skýtají tak velký potenciál pro výzkum.  

V laboratoři nekončím

Loňští laureáti ceny INTENTIO, studenti ze Střední odborné školy Žďár nad Sázavou, které odborná porota Českých hlaviček ocenila za Projekt Mobilita (zkonstruovali elektrický pohon k invalidnímu vozíku pro svého spolužáka – pozn. red.) pracovali v početném týmu. Největší úskalí pro ně bylo zvládnout veškeré dílčí kroky ve skupině synchronizovat a pracovat efektivně. Letošní výherce, Šimon Kilián, nic takového řešit nemusel. Veškerá zodpovědnost byla na něm.

Potřeboval ovšem dopodrobna porozumět celé problematice, především kvantové mechanice, respektive naučit se kvantové výpočty, kterými se běžně nezabývají ani vysokoškoláci na VŠCHT, a rozhodně nepatří do středoškolských osnov. Díky nim zjistil, zda je konkrétní materiál pro výrobu katalyzátoru účinný. Jenže… I tento nesmírně složitý výpočet je ve výzkumné práci pouhou směrovkou, ukazatelem, že by to snad mohlo fungovat…

Buď VŠCHT nebo PřF UK a samozřejmě chemie

„Začínal jsem s hliníkem, který bych při svých současných znalostech už vůbec nezkoušel. Naopak nevím, proč mi to vyšlo s mědí, která mi ve výpočtech nevycházela nijak dobře,“ kroutí hlavou Šimon. „Do budoucna bych rád zkusit titan, který mi vychází z nějakého důvodu dobře. Co myslíš?“ obrací se na doktorandku, která se v laboratoři VŠCHT věnuje testování katalyzátorů v rámci dizertační práce. „Pro oxidaci vodíku to sice není úplně běžný materiál, ale zrovna výzkum katalyzátorů pro oxidaci vodíku je poměrně nové téma. A občas opravdu jdete cestou pokus – omyl, než najdete materiál, který by mohl být aktivní. Pokud máš výpočty, které podporují titan, určitě stojí za to ho zkusit,“ reaguje jeho možná budoucí kolegyně.

Šimon se totiž díky svým prokazatelným úspěchům na poli chemie může s přehledem hlásit na nejrůznější vysoké školy, aniž by musel skládat přijímací zkoušky. Láká ho logicky VŠCHT, ale i Přírodovědecká fakulta UK. „Pokud se rozhodne jít k nám, bereme ho všemi deseti,“ směje docent Paidar. „Dobrých studentů je pomálu a za každého takového jsme vděční. Šimon nejen cenou INTENTIO, ale především svým zápalem pro věc ukázal, že je ochoten se učit. Což je pro nás jedna z hlavních predispozic, že studium na naší vysoké škole může úspěšně dokončit,“ uzavírá Martin Paidar.