АО "Гиредмет" работает над технологией прямого получения электричества из водорода
Специалисты АО "Гиредмет", входящего в государственную корпорацию "Росатом", приступили к разработке технологии прямого получения электричества из водорода, без сжигания газа. Топливный элемент проектируемых установок выполнен из редкоземельных элементов и обладает КПД до 60 %.
В октябре 2020 года правительство утвердило план развития водородной энергетики в России до 2024 года. 5 августа 2021 года появилась концепция, в соответствии с которой компания "Русатом Оверсиз" приступила к пилотному проекту организации на Сахалине производства водорода. Таким образом, в стране появится собственное производство низкоуглеродного топлива для внутреннего рынка и для экспорта в Азию.
Для преобразования водорода в электрическую энергию требуются эффективные и доступные потребителям технологии. Решением этой задачи занимается Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО "Гиредмет").
В 2022 году АО "Гиредмет" выиграло субсидию Министерства промышленности и торговли России для производства энергетических установок на базе собственных среднетемпературных твердооксидных топливных элементов, которые позволят извлекать энергию из водорода напрямую, минуя сжигание газа и получение пара с последующей подачей на турбину.
Проект реализуется при финансовой поддержке государственной корпорации "Росатом" в сотрудничестве с частным учреждением "Наука и инновации", Институтом химии твердого тела Уральского отделения РАН, Центральным научно-исследовательским институтом черной металлургии имени Бардина и Российским химико-технологическим университетом имени Менделеева.
Классический подход к выработке энергии из сгорания топлива осуществляется через преобразование механической энергии в электрическую, что происходит, например, в дизельных генераторах. В предложенной специалистами АО "Гиредмет" технологии речь идет о прямом преобразовании энергии. Механизм схож с работой обычной батарейки. В системе присутствуют катод, анод и электролит. Разница в том, что в качестве топлива или реагентов с одной стороны электролита подается водородное или углеводородное топливо, с другой поступает воздух или другой окислитель. При протекании реакции вырабатывается электричество, а ее продуктом является вода.
Среднетемпературные топливные элементы были выбраны потому, что на данный момент эта технология позволяет снимать максимальные плотности мощности, а снижение температуры до 600-700 °C увеличивает срок службы устройств. Прибор, разрабатываемый учеными, рассматривается как основной узел стационарных энергетических установок.
АО "Гиредмет" активно взаимодействует с департаментом металлургии и материалов Министерства промышленности и торговли для разработки сплавов, которые станут основой топливного элемента. Уже создан ряд функциональных материалов. В настоящее время отрабатывается технология изготовления первой ячейки топливного элемента.
К производству энергетических установок на среднетемпературных твердооксидных топливных элементах в промышленных масштабах планируется привлечь внеотраслевых индустриальных партнеров, что, среди прочего, позволит нивелировать риски при выводе решения на рынок и минимизировать использование инвестиционных ресурсов государственной корпорации "Росатом".
После получения опытных образцов топливных элементов потребуется промышленная база для перехода к производственной фазе, которую смогут обеспечить компании-партнеры.
Ряд крупных предприятий уже проявил заинтересованность в проекте, с некоторыми из них подписаны договоры о сотрудничестве и разработаны дорожные карты. Поскольку топливный элемент является частью такой комплексной и сложной системы, как энергетическая установка, ее создание начнется в сотрудничестве с одним или несколькими партнерами.
На данный момент проект проходит стадию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. После полного цикла опытно-промышленных испытаний предполагается организовать мелкосерийное производство водородных станций для оценки их эффективности в реальных условиях.
План-график создания технологии и вывода продукта на рынок составлен до 2028 года, но по условиям получения субсидии Министерства промышленности и торговли АО "Гиредмет" уже в 2025 году должно начать продавать водородные среднетемпературные твердооксидные топливные элементы собственной разработки.
Источник: АО "Гиредмет"
