Superpočítač pomohol urýchliť vývoj ekologickej výroby vodíka
Vodík patrí medzi kľúčové prvky pre prechod na udržateľnú energetiku. Jeho výroba bez emisií uhlíka predstavuje jeden z pilierov budúcnosti zelenej energie – od priemyslu až po dopravu. No nájsť efektívny a cenovo dostupný spôsob, ako ho vyrábať, je vedecká výzva, ktorá spája chémiu, materiálový výskum aj výpočtové modelovanie.
V tejto success story sa pozrieme na to, ako slovenské vedkyne využili výpočtovú silu superpočítača NSCC Slovakia, aby urýchlili vývoj lacnejšieho a ekologickejšieho katalyzátora pre výrobu vodíka. Kombináciou experimentov a HPC simulácií sa im podarilo pochopiť správanie atómov na povrchu materiálu, ktorý by v budúcnosti mohol nahradiť drahé kovy ako platina.
Tento výskum je ukážkou, ako HPC (High-Performance Computing) pomáha posúvať hranice vedeckého poznania a podporuje prechod k čistejšej a udržateľnejšej energetike – priamo zo slovenských laboratórií.
Výzva: Vodík sa čoraz viac vníma ako „palivo budúcnosti“ – bez uhlíka, čistý a využiteľný v priemysle, energetike aj doprave. Aby sa však stal skutočne dostupným, je potrebné ho vyrábať lacnejšie a efektívnejšie. Tradične sa na to používajú drahé kovy ako platina, no tie nie sú vhodné pre masové nasadenie. Vedci preto hľadajú nové materiály, ktoré dokážu katalyzovať (urýchľovať) reakciu, pri ktorej sa vodík uvoľňuje z vody.
Riešenie: Tím vedkýň z Ústavu chemických vied Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach a Ústavu materiálového výskumu Slovenskej akadémie vied sa zameral na molybdén-fosfid (MoP) – lacný a dostupný materiál s potenciálom nahradiť drahé kovy. Skúmali, ako MoP funguje v rôznych prostrediach – od kyslých až po zásadité – a prečo dokáže udržať svoju účinnosť.
Na to nestačilo len laboratórium. Reakcie na povrchu katalyzátora sú totiž extrémne rýchle a prebiehajú na úrovni atómov. Aby sa im porozumelo, bolo potrebné prepojiť experimenty s výpočtami na superpočítači.
Využitie HPC infraštruktúry
Spolupráca s NSCC Slovakia a využitie superpočítača umožnilo vedkyniam vytvoriť počítačové modely katalyzátora a simulovať, čo sa deje, keď sa na jeho povrch viaže vodík.
Vďaka HPC sa podarilo:
- odhaliť mechanizmus reakcie – ako sa atómy vodíka správajú na povrchu MoP,
- overiť stabilitu materiálu v rôznych prostrediach,
- predpovedať možnosti vylepšenia katalyzátora ešte pred tým, ako sa vyrobí v laboratóriu.
Dopad
Výsledok je dôležitý z viacerých dôvodov:
- MoP je lacnejší a dostupnejší než platina, čo môže znížiť cenu výroby vodíka.
- Materiál funguje v širokom spektre prostredí, čo znamená, že by mohol byť nasadený v rôznych typoch elektrolyzérov po celom svete.
- Kombinácia experimentu a HPC simulácií šetrí čas aj náklady – vedci vedia rýchlejšie vybrať najlepšie riešenia.
Tento výskum ukazuje, že HPC nie je len pre fyzikov či informatikov, ale dokáže pomôcť aj v oblasti zelenej energetiky. Vďaka výpočtovej sile superpočítača, slovenské vedkyne prispeli k svetovému poznaniu o ekologickej výrobe vodíka a otvorili cestu k novým technológiám, ktoré môžu mať priamy vplyv na energetickú nezávislosť a udržateľnosť.
Pozrite si záznam z webinára MATLAB v kocke 9 okt - Ak ste nestihli septembrový webinár MATLAB v kocke, prinášame vám jeho kompletný záznam. Podujatie predstavilo prostredie MATLAB – výkonný inžiniersky nástroj a interaktívne prostredie určené na vedecké a technické výpočty, analýzu a spracovanie dát, vizualizáciu a tvorbu algoritmov.
All Hands Meeting v Estónsku 30 sep - V dňoch 23. – 25. septembra 2025 sa zástupkyne Národného kompetenčného centra pre HPC Halyna Hyryavets a Lucia Malíčková zúčastnili záverečnej konferencie projektov CASTIEL2, EuroCC2, EuroCC4SEE a Centier excelentnosti (CoEs), ktorá sa konala v Tallinne v Estónsku.
MATLAB WORKSHOP: Škálovanie algoritmov a simulácií pomocou paralelných výpočtov 25 sep - Výpočtovo náročné úlohy, spracovanie veľkých objemov dát či opakované spúšťanie simulácií sú každodennou výzvou vo vede aj priemysle. Moderné prístupy umožňujú tieto procesy výrazne urýchliť využitím paralelných výpočtov a dostupného hardvéru – od viacerých CPU jadier až po GPU akceleráciu. MATLAB a Simulink ponúkajú širokú škálu možností, ako tieto zdroje efektívne využiť, a to bez potreby špecializovaných znalostí programovania GPU alebo komplexných HPC riešení.