Detail předmětu

Vodíkové hospodářství

FEKT-BPC-H2HAk. rok: 2025/2026

Náplň předmětu zahrnuje vybrané kapitoly uzavřeného cyklu výroby/ukládání/spotřeby energie z pohledu udržitelné energetiky. Studenti se seznámí s nejprogresivnějšími způsoby přeměny elektrické energie do chemických vazeb vodíkových molekul – krátkodobé i dlouhodobé vodíkové úložiště energie s následnou možností využití vodíku ať už zpětnou přeměnou na elektrickou energii v palivovém článku nebo následnou metanizací s možností využití v celoevropské rozvodné síti zemního plynu. Kurs je koncipován z pohledu soustavného budování zelených dovedností a znalostí u studenta a jeho výchovy k zodpovědnému globálnímu postoji v oblasti udržitelnosti, změny klimatu, ochrany životního prostředí a biologické rozmanitosti s náležitým zohledněním environmentálních, sociálních a ekonomických aspektů.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Vstupní znalosti

Předmět je navržen jako úvod do problematiky hospodářství energie a nevyžaduje tedy jiné prerekvizity, než informace kurikula středoškolského studia.

Znalosti základních principů chování se a práce v laboratoři a při laboratorních cvičeních.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost,“ kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana "Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy."

 

 

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Semestrální test: maximálně 10 bodů.

Vypracované laboratorní úlohy: maximálně 30 bodů. Minimální rozsah vypracovaných laboratorních úloh a další podmínky potřebné pro úspěšné absolvování předmětu jsou každoročně uvedeny před zahájením výuky ve vyhlášce školitele předmětu.

Závěrečná zkouška písemnou formou: maximálně 60 bodů.

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Účast na laboratorních cvičeních a odevzdání laboratorních protokolů je povinná.

 

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s ekonomickou a společenskou nutností náhrady fosilních paliv obnovitelnými zdroji. Na tomto pozadí bude představeno využití vodíku jako možné platformy k dosažení cíle dekarbonizace palivového cyklu. V průběhu kurzu se student seznámí jednak s aspekty společenskými a ekonomickými, jednak s technickými detaily využití vodíku. Zde se seznámí s metodami výroby vodíku, jeho uskladnění a dopravy. Využití vodíku bude představeno jako klasické palivo, ale také zejména jako zdroj energie v palivových článcích. Zdůrazněny budou i potřebné bezpečnostní aspekty a nové nároky na infrastrukturu.     

Student v předmětu získá potřebné základní pochopení vodíkové ekonomiky a jejího hodnotového řetězce. Po absolvování kursu pochopí možnost vodíkové ekonomie jakožto možný základní kámen dekarbonizace průmyslových a komunitních aktivit.

 

Základní literatura

Bahman Zohuri, Hydrogen Energy: Challenges and Solutions for a Cleaner Future, Springer (2028) pp. 283 ISBN 9783319934617 (EN)
Pavel Augusta, Velká kniha o energii, L.A. Consulting Agency, 2001, ISBN 9788023865783, pp. 383. (CS)
Ram B. Gupta, Hydrogen Fuel: Production, Transport, and Storage, (2008) Taylor and Francis, ISBN 978-1-4200-4575-8 , pp. 611. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EMU bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1.    Úvod do problematiky vodíkové hospodářství. Výroba vodíku, úložiště, přeprava a koncové využití. Dopad na prostředí.

2.    Metody výroby vodíku - z fosilních zdrojů, elektrolýzou vody, termálním chemickým cyklem.

3.    Metody ukládání vodíků. Možné metody dopravy vodíku.

4.    Palivové články. Stechiometrie, účinnost využití paliva a kyslíku, druhy palivových článků.

5.    Palivové články a zelená ekonomie - použití palivových článků pro potřeby domácnosti, generace elektřiny v elektrárnách, automobily, letadla, železnice.

6.    Analýza ekonomického využití a dopadu na životní prostředí, legislativa a trendy do budoucnosti.

7.    Bezpečnost vodíku, detekce, opatření proti požáru či výbuchu.

8.    Deriváty vodíku - amoniak jako nositel vodíkových vazeb.

9.    Analýza životního cyklu využití vodíku jakožto řešení zdroje a úložiště energie.

10.    Energetické trhy a globální energetické zdroje

11.    Energetická politika, zelená transformace a geopolitika

12.    Vodíková ekonomie a její řetězec hodnot, který je jedním ze základních kamenů dekarbonizace průmyslových aktivit a činnosti komunit.

 

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1.    CVIČENÍ: Termodynamika chemických vazeb, spalné teplo vodíku, slučovací teplo vody, metanu a amoniaku. Nernstova rovnice.

2.    CVIČENÍ: Elektrolýza a Faradayovy zákony

3.    CVIČENÍ: Kinetika elektrochemických dějů. Butlerova-Volmerova rovnice

4.    CVIČENÍ: Praktická účinnost elektrochemických dějů. Účinnost palivového článku 

5.    CVIČENÍ: Energetické nároky elektromobility v kontextu státu, kontinentu a celého světa.

6.    CVIČENÍ: Generace a rozvod elektrické energie v kontextu státu, kontinentu a celého světa.

7.    LABORATOŘ: Vodík - jeho vlastnosti a možné laboratorní metody přípravy, chemické i elektrochemické.

8.    LABORATOŘ: Elektrochemická příprava vodíku - přepětí vodíku a katalýza

9.    LABORATOŘ: Metody detekce vodíku.

10.     LABORATOŘ: Palivový článek - Měřeni V-A charakteristik elektrolyzéru a palivového článku

11.    LABORATOŘ: Teplotně závislé charakteristiky palivového článku

12.    LABORATOŘ: Tepelná charakterizace adsorpčního úložiště vodíku