Miniaturowa gospodarka wodorem w formie układu scalonego
Wodór jest obiecującym elementem gospodarki opartej na czystej energii. Ponieważ pierwotnie połączony jest z innymi atomami w związkach, aby go wykorzystać, należy go uprzednio pozyskać w formie gazowej. Najbardziej ekologiczną metodą jest elektroliza wody. Finansowani przez UE naukowcy rozpoczęli w ramach projektu "Chip integrated hydrogen generation-storage-power micro system" (HYGENMEMS) prace zmierzające do stworzenia systemu produkcji, magazynowania i wykorzystywania, który byłby niewielkich rozmiarów i nadawał się do niezależnego zaopatrywania w energię urządzeń bezprzewodowych. Choć w dziedzinie technologii związanych z wodorem i ogniwami paliwowymi poczyniono ogromne postępy, przed badaczami nadal jest wiele pracy. Naukowcy pracują intensywnie nad zwiększeniem wydajności i obniżeniem kosztów oraz nad dogłębniejszym zrozumieniem mechanizmów, dzięki którym pewne materiały wykazują przydatne właściwości. Zespół projektu HYGENMEMS wyznaczył sobie za cel znalezienie odpowiednich materiałów i technologii obróbki oraz opracowanie całkowicie nowej koncepcji zastosowania. Kluczowym składnikiem niezbędnym przy procesie konwersji wodoru są katalizatory. Muszą one wykazywać wysoką aktywność i charakteryzować się niską ceną oraz, w tym przypadku, być zgodne z technologiami mikrosystemowymi. Zespół wykazał możliwość uzyskania doskonałej wydajności katalitycznej i dużej powierzchni aktywnej dzięki zastosowaniu zoptymalizowanej metody magnetronowego współnapylania platynoirydem. Do magazynowania wodoru naukowcy wybrali błony palladowe. Pallad zyskał miano doskonałej gąbki pochłaniającej wodór. W zwykłych warunkach może on zaabsorbować objętość wodoru stanowiącą 900-krotność własnej objętości, dzięki odwracalnemu tworzeniu wodorku palladu o siatkowatej strukturze. Zespołowi projektu HYGENMEMS udało się wytworzyć wysoce powtarzalne warstwy palladu zachowujące swoje właściwości w całym badanym zakresie grubości, od 100 nanometrów do mikrometrów. Po pomyślnym wytworzeniu membrany polimerowo-elektrolitowej, niezbędnej zarówno do elektrolizy, jak i reakcji odwrotnej, służącej jako ogniwo paliwowe wytwarzające energię z wodoru, zespół połączył ze sobą wszystkie elementy. Do stworzenia mikrosystemu konwertującego energię z wodoru na pojedynczej płytce krzemu monokrystalicznego niezbędne było zastosowanie pięciu różnych masek litograficznych. Działanie prototypu zawierającego pojedyncze ogniwo jest dowodem na zrealizowanie celów technicznych I daje szansę na stworzenie odwracalnego wodorowego systemu mikroenergetycznego na potrzeby urządzeń bezprzewodowych. Dalsze badania I optymalizacja zespołów ogniw to działania, które dają szansę na znalezienie licznych zastosowań rynkowych w obszarach o szczególnych potrzebach energetycznych.
