Grantová agentura České republiky (GA ČR) společně se švýcarskou Swiss National Science Foundation (SNSF) podpoří od ledna čtyři nové mezinárodní projekty.
Návrhy projektů byly hodnoceny formou Lead Agency, přičemž hodnoticí agenturou byla SNSF a GA ČR, jako partnerská agentura, od ní hodnocení převzala. Doba řešení všech projektů je shodná — tři roky. Každá z agentur bude financovat výdaje vědců ze své země.
Švýcarsko-české projekty
| Reg. č. |
Navrhovatel |
Název projektu |
Uchazeč |
Doba řešení |
| 25-15784L |
prof. RNDr. Zbyněk Prokop, Ph.D. |
Mikrofluidní platforma pro zkoumání mechanismu účinku kandidátních léčiv proti Alzheimerově chorobě |
Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta |
3 roky |
| 25-17836L |
RNDr. Petr Nguyen, Ph.D. |
Celogenomová duplikace a asexualita u bazálních motýlů |
Biologické centrum AV ČR, v.v.i. |
3 roky |
| 25-18426L |
Ing. Martin Novák, Ph.D. |
Mysli globálně, chovej lokálně – vyskytují se lokální adaptace vývojové rychlosti u nekrofágních much? |
Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta životního prostředí |
3 roky |
| 25-18189L |
prof. RNDr. Daniel Růžek, Ph.D. |
Lidské protilátky proti flavivirovým hrozbám |
Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta |
3 roky |
Úspěšná spolupráce s partnerskou švýcarskou agenturou probíhá díky evropské iniciativě WEAVE již od roku 2019.
Projekt JUNIOR STAR Martina Langa z Filozofické fakulty Masarykovy univerzity se zaměřuje na kognitivní a neurovědecké aspekty náboženského rozhodování. Jeho snahou je lépe porozumět tomu, jak náboženské praktiky formují morální normy a ovlivňují rozhodování v každodenním životě, a to prostřednictvím inovativních experimentů a matematického modelování.
Studium náboženství
Martina Langa uchvátila rozmanitost přístupů ke studiu náboženství již během jeho vysokoškolského studia religionistiky. Během doktorátu se zaměřil na kognitivní a fyziologické procesy spojené s rituálními praktikami tamilských a marathi komunit na Mauriciu. Po dokončení doktorátu pokračoval ve výzkumu, jak víra v moralizující bohy podporuje spolupráci mezi spoluvěrci napříč 15 různými společnostmi. V současnosti se jeho výzkum zaměřuje na kognitivní procesy náboženského rozhodování, přičemž využívá matematické modelování a neurovědecké experimenty.
Jak náboženství formuje morální normy
Na světě jsou miliardy lidí, jejichž životy jsou náboženstvím hluboce ovlivněny. V mnoha zemích hraje náboženství významnou roli i v politice a řízení země. Ve svém JUNIOR STAR projektu, který má pracovní název CREDO (z anglického Computing Religious Devotion), se doktor Lang a jeho tým zabývá tím, jak náboženská víra a praktiky ovlivňují lidské rozhodování a chování, zejména v situacích, kdy hrají roli morální normy.
„Představte si, že najdete v noci na prázdné ulici peněženku. Jak se rozhodnete, co s ní udělat? Z předchozích výzkumů víme, že religiózní lidé mají větší pravděpodobnost, že jejich chování bude následovat morální normy, například vrátí peněženku nebo ji zanesou na policii, ale nás zajímá, jak k těmto rozhodnutím dochází. Je to například tím, že věřící lidé mají morální normy tak silně zakořeněné, že o rozhodnutích v takovýchto situacích nepřemýšlejí a automaticky následují morální normy? Nebo je to naopak tak, že religiozita vede k delšímu zvažování, protože si věřící musí vybavit náboženská pravidla, kterými by se měl nebo měla řídit, a potom teprve zváží, zda je aplikuje v této situaci? Právě tyto typy otázek, tedy jak dochází k rozhodnutí, zda následovat morální normy, či ne, nás v projektu zajímají,“ představuje Martin Lang svůj výzkum.
V něm vytváří matematické modely, které popisují tyto rozhodovací procesy a zohledňují, jak a kdy různé faktory ovlivňují naše volby. Modely jsou následně testovány a porovnávány s daty získanými různými experimenty, což umožnuje určit, který model nejlépe odpovídá realitě.
„Takové modely nám pak pomohou pochopit, jak silná náboženská víra ovlivňuje rozhodování a morální postoje. Dále zkoumáme, jak se tento rozhodovací proces upevňuje skrze pravidelné náboženské aktivity, jako jsou modlitba, čtení posvátných textů nebo účast na kolektivních rituálech. V neposlední řadě se zaměřujeme na to, zda a jak se tento rozhodovací proces liší mezi různými náboženstvími a v různých kulturních kontextech,“ dodává.
Antropologické pozorování rituálu na ostrově Mauricius. (foto: Dimitris Xygalatas)
Za hranice laboratoře
Pro výzkum Martina Langa je typická snaha přenášet laboratorní studie co nejvíce do reálného kontextu, jako například při jeho práci na Mauriciu, kde studoval rituály Sittirai Kavadi a další. „Během tohoto rituálu si věřící propichují kůži stovkami jehel a pak vyráží na několikakilometrové procesí, kde nesou na ramenou těžké oltáře nebo je táhnou pomocí háků zapíchnutých do kůže a u toho všeho tancují a upadají do transu. Možnost účastnit se jako vědec takového rituálu byla opravdu fascinující a domnívám se, že fyziologická data, která jsme během rituálu naměřili, jsou unikátní,“ uvádí řešitel příklad praktické roviny výzkumu.
Ve stejném duchu probíhá i podpořený projekt JUNIOR STAR, kdy kromě terénního výzkumu na již zmíněném Mauriciu budou další data získána díky zapojení spolupracovníků z různých zemí. „Plánujeme testovat a upravovat naše matematické modely rozhodovacího procesu ve 20 různých zemích a naším cílem je najít z každé země spolupracující osobu, která nám jednak pomůže experimentální design adaptovat do místních podmínek a společenských norem, ale také navrhnout, které parametry našich modelů bude potřeba upravit,“ dodává řešitel projektu.
Sběr dat během rituálu chození po mečích na ostrově Mauricius (foto: Dimitris Xygalatas)
JUNIOR STAR
Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce, kteří získali titul Ph.D. před méně než 8 lety a kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému financování s možností čerpat až 25 milionů Kč umožňují granty JUNIOR STAR vědecké osamostatnění a případné založení vlastní výzkumné skupiny. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů. Pro rok 2024 bylo podpořeno pouze 17 z celkových 175 návrhů projektů.
Palivové články, tedy technologie, která se prosadila nejdříve v kosmických lodích a teprve poté zamířila do energetiky, nabízejí uplatnění i v budoucnosti, v níž se bude nutné obejít bez fosilních paliv. Na vývoji palivových článků se podílí profesor Fakulty chemické technologie Vysoké školy chemicko-technologické v Praze Karel Bouzek. Za výzkum v této oblasti byl loni nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR.
Na princip palivového článku přicházeli vědci už v 19. století. Rozvoj výzkumu nastal až v šedesátých letech 20. století, kdy jimi byly vybaveny kosmické lodi programu Apollo. Palivové články dodávaly elektřinu spolehlivě, ale draze, což v kosmickém programu až tolik nevadilo, na Zemi však ano. Nicméně ceny klesají a dnes palivové články najdeme v průmyslu i v dopravě ve vozidlech na vodík.
„Odpadem“ je čistá voda
Palivový článek je elektrochemické zařízení (vlastně typ galvanického článku), které přímo proměňuje chemickou energii paliva a okysličovadla na elektřinu. Palivo se přivádí k záporné elektrodě, okysličovadlo ke kladné. V důsledku reakcí probíhajících na elektrodách vzniká elektrický proud.
„Nejelegantnější“ palivový článek používá k získání elektřiny jako palivo vodík a jako okysličovadlo kyslík. Při reakci pak kromě elektřiny vzniká jako „odpad“ jen čistá voda a teplo.
Stacionární palivové články již najdeme například v chemických továrnách. Jednotlivé palivové články mívají velikost podobnou krabici od banánů. Skládají se do větších celků společně s nezbytnou infrastrukturou, a vznikají tak jednotky na klíč instalované v nákladním kontejneru.
„Typickým příkladem je průmyslová výroba chlóru a hydroxidu sodného, při které vzniká značné množství vodíku jako vedlejší produkt a často se dnes spaluje. To je však nehospodárné a postupně končí. Narůstá význam palivových článků, které umožní pomocí tohoto vodíku efektivně vyrobit elektrickou energii,“ říká profesor Karel Bouzek, který se palivovými články a vodíkovými technologiemi zabývá už čtvrtstoletí. Takové články se dají také využít pro společnou výrobu elektřiny a tepla pro výrobní závody i pro domácnosti.
Druhou existující variantou jsou mobilní palivové články obvykle v osobních a nákladních automobilech, v autobusech nebo vlacích. Zatímco osobní automobily a vlaky poháněné vodíkovými palivovými články se již komerčně vyrábějí, nákladní automobily se prozatím nacházejí spíše ve fázi demonstrační. Zvnějšku nejsou odlišitelné od klasických vozidel se spalovacími motory. Vozidlo veze tlakovou nádobu se stlačeným vodíkem jako palivem, kyslík si bere přímo ze vzduchu a v palivových článcích vyrábí elektřinu pro pohon motoru.
Řízení spektroskopického experimentu v synchrotronu BESSY II v Helmholzově centru v Berlíně. Experiment pro zkoumání složení materiálů se uskutečnil společně s vědci z Helmholzova centra a z Technické univerzity v Bayreuthu, které jsou je partnery projektu (Foto: TU Bayreuth)
200 stupňů už je vysoká teplota
Projekt, za který byl profesor Bouzek nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR, se týká vysokoteplotních palivových článků s protonově vodivou polymerní membránou. „Je to taková názvoslovná hříčka, protože vysoké teploty si elektrochemici obvykle představují někde nad 500 stupňů Celsia. Teploty v těchto palivových článcích však typicky dosahují 150 až 200 stupňů. Ale tradičně se jim říká vysokoteplotní, protože ty standardní, nízkoteplotní, pracují do teplot 80 stupňů,“ vysvětluje.
Dnes oceňovanou výhodou vysokoteplotních palivových článků je, že díky podstatně vyšší teplotě, než je teplota okolí, se výrazně snáze ochlazují, nebo přesněji, potřebují pro řízení teploty menší chladič. Navíc lze teplo z nich získané dále využít.
Výzkum profesora Bouzka se soustředil na lepší pochopení reakcí, které v takovém článku probíhají na aktivním povrchu elektrod. Výsledek tohoto základního poznání by pak měl vést k lepším provozním režimům, které umožní vyšší intenzitu výkonu palivových článků, jejich delší životnost i efektivnější využití v nich používaných katalyzátorů.
Po městě elektromobilem, do dálek s vodíkovým pohonem
K zajímavým výsledkům vedly i dřívější či jiné současně probíhající výzkumy profesora Bouzka a jeho spolupracovníků, což jsou i studenti, kteří se takto dostávají blíže k poznání moderních technologií. Výzkumníci se podíleli například na vývoji experimentálního nákladního automobilu Tatra Force poháněného vodíkovými palivovými články. S průmyslovými partnery z Česka i ze světa spolupracují na systémech výroby vodíku za využití obnovitelné energie, případně na vývoji palivových článků. Příkladem dalšího typu výzkumu je účast na vypracování analýzy využití vlaků poháněných palivovými články pro regionální železnice.
„Palivové články určitě nabídnou zajímavé alternativní řešení v situací, kdy se potřebujeme zbavit závislosti na fosilních palivech,“ hodnotí Karel Bouzek.
Například v automobilové dopravě se vede diskuse, jestli mají současné spalovací motory ustoupit elektromobilům, nebo raději vozidlům na vodík. „Vypadá to tak, že pro běžnou každodenní dopravu osobními nebo zásobovacími vozy po městě nebo v malém regionu se budou více hodit elektromobily, které se v noci nabijí a pak na baterie následující den jezdí. Zato pro pravidelné cesty na velké vzdálenosti a zejména pro nákladní automobily bude zřejmě výhodnější, pokud vozidlo nepoveze těžké baterie, ale nádrž s vodíkem a palivové články. Dojezdová vzdálenost bude výrazně větší a zároveň se vodík dá načerpat výrazně rychleji, než trvá běžné nabití baterií,“ konstatuje profesor Bouzek.
Stacionární palivové články se zase nabízejí jako důležitá součást systému pro skladování energie. Elektřina vyrobená slunečními, větrnými a také jadernými a ve vzdálenější budoucnosti i fúzními elektrárnami v době, kdy jí není tolik zapotřebí, se dá využít k výrobě ekologického vodíku elektrolytickým rozkladem vody. V době vyšší poptávky se tento vodík v palivovém článku opět promění v požadovanou elektřinu.
Významnou roli mohou hrát palivové články rovněž v dálkové přepravě energie, například mezi kontinenty. Elektrické vedení má na dlouhé vzdálenosti velké ztráty. A tak se nabízí myšlenka, že v místech, kde se dá postavit hodně slunečních nebo větrných elektráren, by se získaná elektřina využila pro výrobu vodíku. Ten by se pak přepravil potrubím nebo nákladními loděmi a na místě určení se v palivových článcích znovu proměnil v elektřinu. Případně by se dal vyrobený vodík hned sloučit se vzdušným dusíkem za vzniku čpavku, který se přepravuje snáze, a z něj by se na místě určení opět vodík uvolnil a použil v palivových článcích.
„Možností dalšího rozvoje energetiky je hodně, potřebujeme však najít technologicky a také ekonomicky nejvhodnější způsoby,“ shrnuje profesor Bouzek. „Osobně mě občas mrzí, že v českém prostředí se často potkávám s lidmi, u nichž se projevuje nejen silný konzervatismus, ale zejména despekt k novým technologiím. To je hodně nešťastné. Energetika a vlastně i průmysl se budou měnit a již ze střednědobého hlediska nezbývá než postupně opouštět fosilní paliva. Na to se musíme připravovat, abychom zajistili dlouhodobé fungování průmyslu, budoucí pracovní místa a tím také sociální smír ve společnosti.“
Uspořádání experimentu pro měření rentgenové spektroskopie na synchrotronu DESY v Hamburku (Foto: TU Bayreuth)
Název projektu, za jehož řešení byl nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR v roce 2023: Elektrochemie rozhraní platina – oxokyseliny fosforu jako klíč k pochopení výkonnosti vysokoteplotních palivových článků s protonově vodivou membránou.
prof. Dr. Ing. Karel Bouzek (foto: VŠCHT Praha)
Narodil se v roce 1968. Po absolvování Vysoké školy chemicko-technologické v Praze absolvoval několik zahraničních studijních pobytů, zejména v Německu a Norsku.
Po návratu se zapojil do pedagogické i výzkumné činnosti. Nyní je vedoucím Ústavu anorganické technologie Vysoké školy chemicko-technologické a proděkanem tamní Fakulty chemické technologie. Zabývá se zejména technickou elektrochemií a elektrochemickým inženýrstvím se zaměřením na oblasti vodíkových technologií (palivové články a elektrolýza vody) a zpracování vody, včetně matematického modelování. Je členem řady mezinárodních odborných organizací a za svou odbornou činnost byl oceněn například oceněním Carl Wagner Medal of Excellence, které uděluje Evropská federace chemických inženýrů nebo Cenou ministra školství, mládeže a tělovýchovy ČR za vědecké aktivity v oblasti nízkoteplotních palivových článků.
