Vědci hledají cestu, jak recyklovat drahé materiály z elektrolyzérů pro výrobu vodíku

Zelený vodík se v posledních letech stal symbolem energetické transformace. Má pomoci dekarbonizovat průmysl, dopravu i energetiku a stát se stabilizačním prvkem soustavy založené na obnovitelných zdrojích. S rychlým rozvojem této technologie však vyvstává méně viditelná, ale o to zásadnější otázka. Co se stane s elektrolyzéry ve chvíli, kdy doslouží, a jak naložit s materiály, které obsahují?
V době, kdy se státy Evropské unie zavazují k ambiciózním cílům snižování emisí a rozvoji udržitelných energetických systémů, se výzkumný tým z Vysoká škola chemicko-technologická v Praze pod vedením Martina Prokopa věnuje mimořádně důležitému problému spojenému s technologií PEM elektrolyzérů (proton exchange membrane) pro výrobu zeleného vodíku. Elektrolyzéry s polymerně elektrolitickou membránou přinášejí výhody vysoké účinnosti, ale zároveň obsahují drahé materiály, zejména iridium a perfluorované sulfonované polymery, které dnes nemají efektivní recyklační řešení.
Projekt IRION, na kterém tým participuje, si klade za cíl vyvinout procesy umožňující separaci a znovuvyužití těchto klíčových komponent tak, aby se snížily environmentální dopady i výrazně zlevnila výroba nových elektrolyzérů. Úspěšná recyklace by mohla znamenat nejen snížení množství nebezpečného odpadu, ale i zásadní snížení investičních nákladů na nové jednotky, protože membrány často tvoří až čtvrtinu jejich ceny.
Technologie PEM elektrolýzy patří mezi nejdynamičtěji se rozvíjející způsoby výroby vodíku z elektřiny. Oproti jiným konceptům nabízí vysokou proudovou hustotu, kompaktní konstrukci a schopnost rychle reagovat na výkyvy ve výrobě elektřiny ze solárních a větrných zdrojů. Právě tato flexibilita z ní činí vhodného partnera pro obnovitelné zdroje, jejichž výkon je proměnlivý. Za technickými parametry se však skrývá výrazná materiálová náročnost.
Anodová část elektrolyzéru využívá iridium jako katalyzátor reakce vývoje kyslíku, katodová strana je založena na platině. Oba prvky patří mezi kritické suroviny s omezenými světovými zásobami a vysokou tržní cenou. Polymerní membrány na bázi perfluorovaných sulfonovaných polymerů jsou technologicky sofistikované a jejich výroba i likvidace jsou spojeny s významnou environmentální stopou. Pokud by se s těmito materiály po skončení životnosti zařízení nakládalo pouze jako s odpadem, ztrácel by celý koncept zeleného vodíku část své udržitelnosti.
V současnosti se pro recyklaci drahých kovů používá především mechanická dezintegrace. Elektrolyzér se rozebere, svazek včetně membrány s katalytickými vrstvami se rozemele a vzniklý materiál se následně louží v silných oxidativních roztocích při zvýšené teplotě. Po rozpuštění následuje rafinace a zpětné získání kovů. Tento postup je energeticky i chemicky náročný a u samotných membrán naráží na zásadní limit. V průmyslovém měřítku zatím neexistuje škálovatelná metoda recyklace perfluorovaných sulfonovaných polymerů, takže se s nimi nakládá v režimu nebezpečného odpadu.
V horizontu příštích let začnou první instalované jednotky postupně dosluhovat. Bez vybudovaného recyklačního řetězce by vznikal objemný proud technologicky náročného odpadu s vysokým obsahem cenných kovů. Výzkum se proto zaměřuje na vývoj postupů umožňujících šetrnou demontáž elektrochemických článků, přesnou separaci jednotlivých vrstev a následnou chemickou či elektrochemickou extrakci iridia a dalších kovů tak, aby si zachovaly své katalytické vlastnosti.
Zvláštní pozornost je věnována regeneraci samotných membrán. Recyklovaný materiál musí vykazovat srovnatelnou protonovou vodivost, mechanickou pevnost i chemickou odolnost v silně oxidačním prostředí. To vyžaduje detailní analýzu degradačních mechanismů, optimalizaci procesních podmínek a komplexní elektrochemickou diagnostiku. Testování dlouhodobé stability a přímé srovnání s komerčními materiály jsou nezbytné pro ověření, že recyklované komponenty obstojí v reálném provozu.
IRION propojuje akademické instituce a průmyslové partnery z několika evropských zemí a pokrývá celý hodnotový řetězec od sběru vysloužilých komponent přes jejich zpracování až po opětovné nasazení v nových elektrolyzérech. Součástí projektu je i hodnocení životního cyklu a ekonomické modelování, které posuzuje energetickou náročnost, uhlíkovou stopu i nákladovou efektivitu jednotlivých kroků. Recyklace musí být nejen technicky proveditelná, ale také ekonomicky racionální.
Závěrem se přirozeně nabízí otázka, kde se mohou podobné technologické a materiálové inovace posunout z laboratorní roviny do praktické implementace. Jednou z platforem, která dlouhodobě propojuje vědu, výzkum, průmyslovou praxi i veřejnou správu v oblasti odpadového hospodářství a cirkulární ekonomiky, je Symposium Odpadové fórum. Aktuální ročník se letos uskuteční v rámci Týdne výzkumu a inovací pro praxi a životní prostředí (TVIP) od 22. - 23. dubna 2026 v Hustopečích u Brna. Více na www.TVIP.cz.
Zdroj: Text vychází z rozhovoru s odborníkem z Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Martinem Prokopem věnovaného projektu IRION, který se zaměřuje na recyklaci materiálů z PEM elektrolyzérů a na širší souvislosti rozvoje vodíkových technologií v evropském kontextu.




























