Skip to content
Předseda Grantové agentury České republiky (GA ČR) Petr Baldrian dnes večer ve Strahovském klášteře ocenil pět nejlepších vědeckých projektů. Oceněný základní výzkum přispěl k významnému prohloubení znalostí v daných disciplínách a otevřel cestu k jejich dalšímu praktickému využití.
Oceněné projekty a jejich výsledky přispěly k objevu nových slitin s unikátními vlastnostmi, zvýšily naše možnosti odklonit dráhy potenciálně nebezpečných asteroidů ohrožujících Zemi, otevřely nové cesty výzkumu léčby rakoviny, ale zaměřily se i na souvislost chudoby a etického rozhodování nebo chemické strategie rostlin.
„Vybrat z desítek špičkových projektů pět oceněných bylo i letos velmi náročné: výsledků, které byly reflektovány v těch nejprestižnějších vědeckých médiích, byla i letos řada. Vybrané projekty těží z prestižní mezinárodní spolupráce a mají také potenciál přesáhnout do aplikovaného výzkumu. Řešitelé projektů svými výsledky ukazují, že i v České republice je možné dělat vědu na světové úrovni a jsou inspirací pro budoucí generace,“ řekl předseda GA ČR prof. Petr Baldrian.
Cena předsedy GA ČR je pravidelně udělována od roku 2003 jako ocenění mimořádných výsledků dosažených při řešení grantových projektů ukončených v předchozím roce. Laureáti jsou vybíráni na doporučení několika stovek vědců, kteří hodnotí projekty financované GA ČR. Ceny jsou udělovány v pěti oblastech základního výzkumu: technické vědy; vědy o neživé přírodě; lékařské a biologické vědy; společenské a humanitní vědy a zemědělské a biologicko-enviromentální vědy.
Letos poprvé laureáti společně s oceněním převzali i trofej znázorňující motiv agentury. Trofej z recyklovaného skla a 3D tisku vytvořili ve spolupráci s GA ČR designeři z Plastenco design. „Návrh a výroba unikátní trofeje spojené s vědou a základním výzkumem jsou pro nás vysoce prestižní záležitostí. Dominantní část tvoří kruhy inspirované logem GA ČR, ztvárněné v barvě bronzu. Aplikovali jsme drobný prvek hravosti: s kruhy je možné hýbat, vyndávat je, ohýbat a vsazovat dle vlastní fantazie,“ říká Kateřina Sýsová, spoluzakladatelka firmy.
Předávání Cen předsedy GA ČR se zúčastnili zástupci ministra pro vědu výzkum a inovace, ministerstva školství, Rady pro výzkum, vývoj a inovace, univerzit, Akademie věd České republiky a desítky dalších významných hostů.
Laureáti Ceny předsedy GA ČR 2024
Oceněné projekty
Technické vědy
prof. Ing. Hanuš Seiner, Ph.D., DSc., Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Laserem a ultrazvukem k revoluci v materiálovém inženýrství: Odhalování skrytých struktur ve slitinách pro nové technologie
projekt: Pokročilá laserově-ultrazvuková charakterizace strukturních přechodů v kovech – analýza mimo platnost předpokladu homogenity
Vědci navrhli laserově-ultrazvukové metody pro charakterizaci nově vyvíjených generací slitin, které mají často složité mikrostruktury a neobvyklé elastické vlastnosti. Tyto materiály mají široké uplatnění, například v optických přístrojích nebo v kloubních implantátech. Projekt také přispěl k objevu několika nových slitin s unikátními vlastnostmi.
Vědy o neživé přírodě
Mgr. Petr Pravec, Dr., Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.
Asteroidy na kolizní dráze: Jak vesmírné sondy a nové objevy pomáhají chránit Zemi před srážkou
projekt: Fyzikální a dynamické vlastnosti asteroidů cílených kosmickými sondami a jejich evoluční dráhy
Vědci analyzovali fyzikální vlastnosti a parametry asteroidů na základě změn jejich světelného toku. To bylo klíčové pro kosmické mise k těmto objektům a následnou interpretaci získaných dat. Podíleli se také na americké misi DART, která testovala technologii odklonění potenciálně nebezpečných asteroidů impaktem na asteroid Dimorphos.
Lékařské a biologické vědy
Mgr. et Mgr. Dalibor Blažek, Ph.D., Masarykova univerzita – CEITEC
Důležitý enzym v boji proti rakovině: Jak CDK11 otevírá nové možnosti léčby nádorů
projekt: Charakterizace kinázové aktivity cyklin dependentní kinázy 11 (CDK11), enzymu nezbytného pro růst nádorů
Enzymy z rodiny cyklin dependentních kináz (CDK) řídí důležité funkce v buňce. Látky blokující CDK jsou významné při výzkumu a léčbě rakoviny. Vědci objevili, že přehlížený enzym CDK11 hraje klíčovou roli při úpravě RNA. Látka OTS964, která má protinádorovou aktivitu a blokuje CDK11, zamezuje úpravě RNA v buňce. Výzkum odhalil nový mechanismus úpravy RNA v buňce a přináší tak nové možnosti pro výzkum léčby rakoviny.
Společenské a humanitní vědy
doc. PhDr. Julie Chytilová, Ph.D., Národohospodářský ústav AV ČR, v. v. i.
Chudoba a chování: Jak finanční tíseň ovlivňuje etiku a rozhodování
projekt: Determinanty prosociálního a antisociálního chování: poznatky z terénních ekonomických experimentů
Výzkum mezi ugandskými farmáři ukazuje, že chudoba a finanční tíseň vedou k netrpělivému chování – lidé dávají přednost okamžité spotřebě a nechtějí čekat na dlouhodobější výsledky. To může zhoršit jejich budoucí situaci a udržet je v „bludném kruhu chudoby“. Finanční tíseň také zvyšuje riziko neetického chování. Výsledky výzkumu naznačují, že i krátkodobá pomoc může dlouhodobě zlepšit rozhodování a ekonomickou situaci chudých.
Zemědělské a biologicko-environmentální vědy
RNDr. Martin Volf, Ph.D., Biologické centrum AV ČR, v. v. i.
Jak hmyzí útočníci formují chemickou obranu rostlin: Tajemství pestré chemické výbavy vrb
projekt: Proč je chemická obrana rostlin tak pestrá: role hmyzích herbivorů v diverzifikaci obranných mechanismů vrb
Rostliny produkují statisíce chemických látek. Jejich produkci jsou schopny uzpůsobit tak, aby přežily v různém prostředí. V nepříznivých klimatických podmínkách produkují vysoké koncentrace úzkého spektra látek, zatímco při útoku hmyzu je to velké množství chemikálií, včetně těch přitahujících predátory daného hmyzu. Výzkum odhalil, jak se vyvíjí chemické strategie rostlin a jak vzniká obrovské množství látek, které produkují.
Julie Chytilová studuje otázky související s palčivými společenskými výzvami jako jsou dopady chudoby na lidské rozhodování, příčiny a následky válečných konfliktů, etnická diskriminace či faktory ovlivňující sociální a antisociální chování. Ve spolupráci s kolegy z ČR i ze zahraničí pro zodpovězení těchto otázek organizuje sběry dat pomocí ekonomických experimentů mezi relevantními vzorky populace, často v terénu, například v Ugandě, Keni, Gruzii či Indii.
Oceněný projekt: Determinanty prosociálního a antisociálního chování: poznatky z terénních ekonomických experimentů
Ovlivňuje život v chudobě lidské rozhodování, trpělivost a sklon k sociálnímu nebo naopak antisociálnímu chování?
Výzkum založený na metodách experimentální ekonomie mezi ugandskými farmáři ukazuje, že život v chudobě a pocit finanční tísně vede k tomu, že se lidé rozhodují netrpělivě – nechtějí čekat na výsledky a dávají přednost okamžitým výhodám. To může ovlivnit, jak se jim bude dařit v budoucnu a dostat je do „bludného kruhu chudoby“. Trpělivost je totiž jednou z důležitých podmínek ekonomického rozvoje. Ovlivňuje také ochotu spořit či investovat do zdraví a vzdělání. Předběžné výsledky projektu v Keni dále naznačují, že chudoba zvyšuje riziko neetického chování, jako je podvádění.
V diskuzích o tom, zda aktivně pomáhat lidem žijícím v chudobě, často zaznívají argumenty, že chudí lidé si svou situaci způsobili sami – svým nezodpovědným chováním. Výsledky výzkumu však poukazují na to, že vztah mezi chudobou a rozhodováním může mít i opačný směr. I krátkodobá pomoc může mít dlouhodobé pozitivní dopady na rozhodování a může zlepšit ekonomickou situaci chudých.
Hanuš Seiner je absolventem oboru Fyzikální inženýrství na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Od roku 2003 působí na Ústavu termomechaniky AV ČR, kde je v současnosti vedoucím Sekce mechaniky pevných látek. Zároveň přednáší a vede studenty na své alma mater. Zabývá se především mechanikou a elastodynamikou pokročilých slitin a jejich studiem pomocí laserově-ultrazvukových metod. Je spoluautorem více než 100 publikací v recenzovaných časopisech, s celkem více než 2,5 tis. citačních ohlasů.
Oceněný projekt: Pokročilá laserově-ultrazvuková charakterizace strukturních přechodů v kovech – analýza mimo platnost předpokladu homogenity
Využití laserových paprsků pro vyvolání a zároveň pro detekci ultrazvukových vln je inovativním přístupem ke zkoumání pevných látek, který se pohybuje na pomezí materiálových věd a fyzikální akustiky.
Vědci navrhli a zrealizovali nové experimentální metody, které umožňují použít laserově-ultrazvukovou charakterizaci pro nově vyvíjenou generaci slitin. Jedná se o materiály s širokým spektrem uplatnění v aplikacích, od aktivních mikromechanických prvků využitelných v přesných optických přístrojích nebo sdělovací technice, až po biokompatibilní materiály pro kloubní implantáty. Mnohé z těchto slitin mají složité mikrostruktury a neobvyklé elastické vlastnosti, což obojí přináší pro ultrazvukovou charakterizaci teoretické i experimentální výzvy.
Projekt nejenže posunul metodiku laserověultrazvukové analýzy pevných látek na vyšší úroveň, ale také přispěl k objevu několika nových slitin s unikátními vlastnostmi.
Petr Pravec je vedoucím skupiny Fyzika asteroidů na Astronomickém ústavu AV ČR. Zabývá se studiem fyzikálních vlastností asteroidů, se zaměřením na poznání jejich vývojových procesů, omezení nebezpečí jejich srážek se Zemí, a jejich potenciální využití jako zdroje surovin v budoucnu. Spolupracuje s řadou zahraničních kolegů, z nichž nejvýznamnější je spolupráce na pozorováních asteroidů s 1,54m Dánským dalekohledem na Evropské jižní observatoři v Chile. Je objevitelem, resp. spoluobjevitelem několika stovek asteroidů a jejich satelitů.
Oceněný projekt: Fyzikální a dynamické vlastnosti asteroidů cílených kosmickými sondami a jejich evoluční dráhy
NASA aktuálně monitoruje kolem 8 tisíc asteroidů, které se mohou dostat do blízkosti naší planety. Jednou z možností, jak zamezit nebezpečí srážky se Zemí, je odklon nebezpečných asteroidů pomocí kosmických sond.
Oceněný projekt se zaměřil na fyzikální vlastnosti a parametry vybraných asteroidů, které určil na základě jejich světelného toku stanoveného měřením na několika světových observatořích. Získané poznatky byly klíčové pro přípravu kosmických letů k těmto objektům a následnou interpretaci získaných dat.
Výsledky projektu byly využity například při americké misi DART, která v roce 2022 úspěšně otestovala technologii odklonění asteroidu nárazem sondy do něj. Cílem mise DART byla dvojice asteroidů Didymos-Dimorphos. Projekt k misi přispěl určením dráhy satelitu Dimorphos kolem primárního tělesa Didymos před a po nárazu sondy, a to změřením zákrytů a zatmění mezi oběma tělesy. Výsledky byly zásadní jak pro přesné navedení sondy k nárazu na Dimorphos, tak pro určení změny jeho dráhy a vyhodnocení účinnosti odklonu asteroidu.
Martin Volf působí jako vedoucí vědecké skupiny v Biologickém centru AV ČR. Během své vědecké kariéry absolvoval řadu stáží na zahraničních institucích, během nichž získal zkušenosti z různých oblastí biologie a chemické ekologie. Se svým týmem se snaží tyto disciplíny propojovat, což mu umožňuje získávat jedinečné poznatky o ekologii a evoluci rostlin. Jeho hlavním cílem je odhalit ekologické a evoluční mechanismy, které přispívají k obrovské diverzitě chemických látek produkovaných rostlinami.
Oceněný projekt: Proč je chemická obrana rostlin tak pestrá: role hmyzích herbivorů v diverzifikaci obranných mechanismů vrb
Rostliny produkují obrovské množství chemických látek — doposud jich bylo popsáno přes 200 tisíc.
V rámci oceněného projektu vědci zkoumali, proč rostliny vytvářejí tak rozmanitou škálu látek. Zjistili, že rostliny reagují na své prostředí různými chemickými strategiemi.
Například v drsných klimatických podmínkách se rostliny snaží být chemicky podobné a vytvářejí méně různorodé látky. Naopak, při útoku býložravého hmyzu volí zcela odlišnou taktiku – produkují co nejrozmanitější chemické látky, aby zmátly útočníky. Navíc, když jsou poškozeny hmyzem, začnou uvolňovat těkavé látky, které přivolávají predátory tohoto hmyzu, čímž získávají cenné spojence. Oceněný projekt, který se zaměřil na druhově bohaté a ekologicky dominantní vrby, odhalil, že tyto chemické látky mohou být velmi specifické a nést informace o druhu hmyzu, který rostlinu poškodil.
Výsledky výzkumu zásadně přispívají k našemu porozumění, jak prostředí formuje chemickou diverzitu rostlin a jak tato diverzita pomáhá rostlinám přežívat a prosperovat i v nepříznivých podmínkách.
Dalibor Blažek vystudoval molekulární biologii a genetiku na Masarykově univerzitě v Brně a farmacii na Veterinární a farmaceutické univerzitě v Brně, kde získal titul Ph.D. v oboru molekulární mikrobiologie a imunologie. Po postdoktorském pobytu na kalifornské univerzitě v San Franciscu (UCSF) založil výzkumnou skupinu v institutu CEITEC. Zabývá se rolí cyklin dependentních kináz při regulaci transkripce a sestřihu. Od roku 2023 je členem Evropské organizace pro molekulární biologii (EMBO).
Oceněný projekt: Charakterizace kinázové aktivity cyklindependentní kinázy 11 (CDK11), enzymu nezbytného pro růst nádorů
Cyklin-dependentní kinázy (CDK) jsou enzymy, které řídí dvě zásadní funkce buňky: její dělení a přepis genetické informace do RNA. Inhibitory těchto enzymů, tedy látky blokující jejich aktivitu, se používají při léčbě rakoviny a další z nich jsou v klinickém testování.
Výzkumná skupina se zaměřila na funkci opomíjené cyklin-dependentní kinázy 11 (CDK11) a její první objevený inhibitor, látku OTS964. V rámci oceněného projektu vědci prokázali, že CDK11 je první CDK, která řídí sestřih nově přepsané RNA. Při sestřihu jsou odstraněny nadbytečné části RNA a teprve po této úpravě může RNA obsahující již jen důležité informace sloužit k výrobě proteinů v buňkách.
Tento objev definuje novou funkci rodiny CDK a rozšiřuje znalosti o regulaci sestřihu RNA. Vzhledem k tomu, že CDK11 je důležitá pro růst mnoha typů nádorů a látka OTS964 tento růst blokuje, se otevírají nové cesty výzkumu terapeutických možností při léčbě rakoviny.
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.
