Martin Kysilka, 2. DUBNA 2017

V čem je problém: Světová populace bude dlouhodobě a rychle růst a s ní ještě dynamičtěji spotřeba energie. S jejím hlavním zdrojem –fosilními palivy– jsou spojeny rostoucí geopolitické, bezpečnostní, ekologické a ekonomické problémy. Pozornost světa se proto obrátila k alternativním zdrojům, kterých má zeměkoule dostatek, třeba k solární energii. S tou jsou ale spojeny jiné problémy, třeba denní a sezónní nestabilita, nevyrovnanost svitu v různých regionech světa, komplikovaná a stále neefektivní skladovatelnost. Slunce ale poskytuje i jinou šanci: pomocí jeho světla lze vyrobit „solární“ palivo z tak hojných zdrojů, jako oxid uhličitý nebo voda. Aby se z vody dalo vyrobit vysoce hořlavé vodíkové palivo, je potřeba vodu rozložit na vodíkové a kyslíkové atomy. K tomu slouží právě sluneční svit. Problém ale je, že ten na to sám nestačí. Ke štěpení je potřeba další materiál s vlastnostmi anody, který bude působit jako štěpný katalyzátor. Za posledních 40 let se takových podařilo nalézt pouhých 16, což je zatím velmi slabá nabídka z pohledu potřeb masového a efektivního využití této slibné metody získávání energie.

Řešení: Spojenému týmu Berkeley National Laboratory a California Institute of Technology se podařilo za pouhé dva roky zdvojnásobit nabídku fotoanodových materiálů a určit dalších 12 kandidátů na prověření. Metoda, která jim umožnila tento průlomový úspěch spočívala ve spojení analytické síly výpočetní techniky s následným experimentálním ověřením detekovaných šancí. Computer nejprve zkoumal obrovské množství materiálových dat, která konfrontoval s materiálovými teoriemi. Algoritmus potom určil skupinu materiálových kandidátů na fungování jako anody. Pak následovalo experimentální prověření jejich katalyzátorových vlastností. Tým pro experiment použil novou metodu „vysokého materiáloveho průtoku“ (high-troughput experimentation).

Dopad: Tým nejen nebývale rozšiřuje škálu materiálových zdrojů ke světelnému štěpení obrovských zemských zásob vody na paliva, ale také vyvinul účinnou metodu k jejich dalšímu objevování. Šance na ekonomicky efektivní a masivní získávání účinné energie z vodních zdrojů tím významně narůstá. Pro země jako je Česko, jejichž ekonomický profil stojí na energericky náročném průmyslu a navíc jsou výrobci a vývozci produktů, jejichž využívání je závislé na energii –třeba aut a průmyslových celků– je rozšiřování efektivních a ekologicky přiznivých energetických zdrojů jedním z nejvyšších zájmů.