Топливный элемент: ученые СахГУ создают прототип нового поколения для водородной энергетики

В осно­ве про­ек­та инно­ва­ци­он­ная бипо­ляр­ная пла­сти­на на осно­ве тита­на. В отли­чие от тра­ди­ци­он­ных зару­беж­ных свар­ных ана­ло­гов, кото­рые выхо­дят из строя при малей­шей полом­ке и не под­ле­жат локаль­но­му ремон­ту, рос­сий­ская кон­струк­ция пред­по­ла­га­ет пол­ную раз­бор­ку. Это поз­во­ля­ет заме­нять мем­бран­но-элек­трод­ный блок без повре­жде­ния само­го доро­го­сто­я­ще­го эле­мен­та. По дан­ным раз­ра­бот­чи­ков, гер­ме­тич­ность агре­га­та сохра­ня­ет­ся на уровне до 2 атмо­сфер, а рас­чет­ный ресурс уплот­не­ний пре­вы­ша­ет 10 тыс. часов непре­рыв­ной рабо­ты.

Уче­ные уни­вер­си­те­та при­ме­ня­ют мето­ды вычис­ли­тель­ной гид­ро­ди­на­ми­ки (CFD-моде­ли­ро­ва­ние) для опти­ми­за­ции фор­мы газо­вых и охла­жда­ю­щих кана­лов. Ито­гом этой рабо­ты долж­но стать дости­же­ние рав­но­мер­но­сти рас­пре­де­ле­ния теп­ло­во­го пото­ка не менее чем на 90%, что сни­зит риск локаль­ных пере­гре­вов и повы­сит надеж­ность устрой­ства.

Осо­бое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся про­бле­ме водо­род­но­го охруп­чи­ва­ния метал­ла. Для защи­ты тита­но­вых пла­стин тол­щи­ной до 3 мм раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные покры­тия, предот­вра­ща­ю­щие про­ник­но­ве­ние водо­ро­да в струк­ту­ру мате­ри­а­ла и его раз­ру­ше­ние в агрес­сив­ной сре­де. Тех­но­ло­ги­че­ская готов­ность про­дук­та на дан­ный момент соот­вет­ству­ет уров­ням TRL 4–5, что под­ра­зу­ме­ва­ет пере­ход от лабо­ра­тор­но­го про­то­ти­па к тести­ро­ва­нию в усло­ви­ях, при­бли­жен­ных к про­мыш­лен­ным.

Новые топ­лив­ные эле­мен­ты най­дут при­ме­не­ние в трех клю­че­вых отрас­лях: на транс­пор­те (вклю­чая карьер­ную тех­ни­ку, желез­но­до­рож­ный и мор­ской флот), в ста­ци­о­нар­ной энер­ге­ти­ке для уда­лен­ных и арк­ти­че­ских тер­ри­то­рий, а так­же в каче­стве резерв­ных источ­ни­ков пита­ния на про­мыш­лен­ных объ­ек­тах.

«Раз­ра­бот­ка оте­че­ствен­но­го топ­лив­но­го эле­мен­та с раз­бор­ной кон­струк­ци­ей — это созда­ние суве­рен­ных тех­но­ло­гий для водо­род­ной энер­ге­ти­ки. Мы фор­ми­ру­ем про­дукт, адап­ти­ро­ван­ный к самым суро­вым кли­ма­ти­че­ским усло­ви­ям — от засуш­ли­вых реги­о­нов до Арк­ти­ки. При этом он будет эко­но­мич­ным и ремон­то­при­год­ным. Саха­лин­ская область, явля­ясь одним из пилот­ных водо­род­ных кла­сте­ров Рос­сии, ста­нет пло­щад­кой для внед­ре­ния этих реше­ний. Одна­ко тех­но­ло­ги­че­ский про­рыв невоз­мо­жен без ква­ли­фи­ци­ро­ван­ных инже­нер­ных кад­ров. Имен­но поэто­му на пред­сто­я­щем меж­ду­на­род­ном фору­ме ​“Энер­гия Саха­ли­на” мы обсу­дим стра­те­гию под­го­тов­ки спе­ци­а­ли­стов для энер­ге­ти­че­ско­го сек­то­ра. Форум ста­нет местом для диа­ло­га меж­ду уни­вер­си­те­том, рабо­то­да­те­ля­ми и орга­на­ми вла­сти о том, как син­хро­ни­зи­ро­вать обра­зо­ва­тель­ные тра­ек­то­рии с потреб­но­стя­ми отрас­ли», — отме­тил и.о. рек­то­ра СахГУ Алек­сей Огнев. 

Раз­ра­бот­ка ведет­ся в рам­ках стра­те­ги­че­ско­го про­ек­та про­грам­мы «При­о­ри­тет 2030» при гран­то­вой под­держ­ке Рос­сий­ско­го науч­но­го фон­да (про­ект № 26−99−20053). По ито­гам иссле­до­ва­ний будет под­го­тов­ле­на кон­струк­тор­ская и тех­но­ло­ги­че­ская доку­мен­та­ция, а так­же изго­тов­ле­ны три опыт­ных образ­ца. 

Инду­стри­аль­ны­ми парт­не­ра­ми про­ек­та высту­па­ют груп­па ком­па­ний «ИнЭнер­джи», Феде­раль­ный иссле­до­ва­тель­ский центр про­блем хими­че­ской физи­ки и меди­цин­ской химии РАН, а так­же «Инже­нер­ная Сре­да Транс­фе­ра Обра­зо­ва­тель­ных Ком­пе­тен­ций», обла­да­ю­щая пре­фе­рен­ци­я­ми ТОР.