«Приоритет 2030»: ученые ВятГУ создают новые топливные элементы

Проект энергоустановки на основе протонно-керамических топливных элементов представили ученые крупнейшего вуза региона в составе российской научной группы.

Электрическая энергия рассматривается как топливо будущего, рассказали специалисты ВятГУ. Помимо широкого использования в быту устройств, работающих на электрической энергии, успешно развивается процесс электрификации автомобильного транспорта, реализуются проекты, направленные на электрификацию морского и воздушного видов транспорта, также широко используются электрические системы отопления.

Электрохимические устройства для генерации электрической энергии – топливные элементы – широко используются вот уже несколько десятилетий.

Топливный элемент – это устройство, в котором происходит прямое преобразование химической энергии, заключенной в топливе, в электрическую. За счет этого коэффициент полезного действия топливного элемента в два раза выше, чем, например, у двигателя внутреннего сгорания. Такие устройства наносят гораздо меньший урон окружающей среде, пояснили эксперты.

Они отметили, что топливом для большинства топливных элементов является водород, хранить и перевозить который достаточно дорого и опасно. Использование водорода в качестве энергоносителя сопряжено с решением проблем безопасности, отсутствием развитой инфраструктуры получения, хранения и доставки водорода потребителям. Поэтому разработка генератора на других веществах активно ведется многими учеными мира.

Ученые ВятГУ и Федерального исследовательского центра "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" представили проект твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ), аналогов которому в серийном производстве в мире не существует. В качестве топлива исследователи предложили использовать аммиак.

Мы разрабатываем топливные элементы, работающие на аммиаке, который задействован во многих химических производствах, например, минеральных удобрений. Технологии хранения и транспортировки аммиака давно и хорошо проработаны. Использование жидкого топлива с высокой плотностью энергии, таких как аммиак, может устранить необходимость в дорогостоящей водородной инфраструктуре,

– объяснил заведующий кафедрой технологии неорганических веществ и электрохимических производств ВятГУ Антон Кузьмин.

Он подчеркнул, что создаваемая энергоустановка – на основе протонно-керамических топливных элементов. К таким устройствам в мире, согласно научным публикациям, есть большой интерес, однако производство таких ТОТЭ в мире масштабно пока не ведется.

Достаточно много исследований посвящены конкретно устройствам, работающим на аммиаке, это тренд последнего десятилетия. Оценить реальный уровень реализации и характеристики устройств пока не представляется возможным. Такая ситуация дает нам шанс оказаться в числе передовых разработчиков подобных устройств,

– пояснил Антон Валериевич.

По предварительным оценкам, разрабатываемое российскими учеными устройство будет обладать рядом преимуществ перед уже существующими ТОТЭ.

Рабочая температура в нашем топливном элементе будет составлять около 600°С по сравнению с традиционной концепцией (ТОТЭ), где температуры от 700°С и выше, что позволит использовать более дешевые конструкционные материалы и продлить срок эксплуатации. Также оно позволит подавать топливо непосредственно на топливный элемент, т.е. отпадает необходимость создания отдельного блока, где аммиак будет разлагаться на водород и азот,

– рассказал Антон Кузьмин.

Он отметил, что в ближайших планах научного коллектива – изготовление и испытания единичных топливных элементов, подтверждение функциональных характеристик и проверка его живучести, а уже потом – создание полномасштабного прототипа энергоустановки.

Исследования проводятся в рамках стратегического проекта ВятГУ "Среда обитания", который включен в программу государственной поддержки университетов РФ "Приоритет-2030".

Источник https://ria.ru/