Создана энергетическая установка на основе высокотемпературных топливных элементов
Научно-исследовательский центр "ТОПАЗ" при участии Центра компетенций национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе ФИЦ "ИК СО РАН" разработал комплексную платформу энергоснабжения, работающую на водороде, получаемом из углеводородного топлива. Энергетическая установка подходит для любых климатических условий. Среди ее сфер применения можно назвать системы радиосвязи и робототехнику. Разработка была представлена на XI Международном форуме технологического развития "Технопром-2024".
Комплексная платформа энергоснабжения "Топаз" представляет собой продуктовую линейку модульных компактных электрохимических генераторов разных конфигураций с высокой удельной емкостью. Их можно использовать в любых климатических условиях, изготовитель провел испытания в диапазоне от -60 до +60 oC. В основе предложенного решения лежат микротрубчатые твердооксидные топливные элементы и структурированные катализаторы конверсии углеводородного топлива.
На выставке "Технопром 2024" была показана модульная стационарная энергетическая установка "Топаз-Гамма М". Мощность единичного модуля составляет 0,1 кВт, оборудование работает на водородсодержащем газе, получаемом непосредственно внутри установки из природного газа или пропан-бутановой смеси.
Микротрубчатые твердооксидные топливные элементы производят послойным формированием тонких пленок различной структуры, составляющих анод, электролит и катод. За счет этого достигаются высокие скорости нагрева и длительный срок службы. Структурированные композитные катализаторы, представленные на форуме наряду с энергетической установкой, которые создают ученые Института катализа СО РАН, отличаются легкостью масштабирования, высокой производительностью и долговечностью. Их используют в риформерах для топливных элементов, каталитических горелках, а также при производстве водорода и разложении аммиака.
В процессе работы установки "Топаз" микротрубчатые твердооксидные топливные элементы вырабатывают электроэнергию непосредственно за счет электрохимической реакции окисления водородсодержащего синтез-газа, в то время как структурированные катализаторы обеспечивают конверсию исходного углеводородного топлива в синтез-газ для питания твердооксидных топливных элементов по требованию.
Энергетическая установка подходит для работы автономных систем, обеспечения радиосвязи, мониторинга, видеонаблюдения, может применяться на транспорте и в робототехнике, а также снабжать электроэнергией инфраструктурные объекты и использоваться в комплексах обеспечения безопасности и навигации.
Руководитель Центра компетенций национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" Павел Снытников назвал запуск серийного производства электрохимических генераторов "Топаз" наглядным примером успешного взаимодействия научно-исследовательских институтов и технологического предпринимательства. Институт катализа СО РАН работает с группой компаний "ИнЭнерджи", куда входит НИЦ "ТОПАЗ", с 2016 года, и партнеры успешно выполнили ряд научных проектов.
Начиная с 2019 года, стороны работали над комплексной платформой энергоснабжения "Топаз". За это время от единичных лабораторных образцов структурированных катализаторов и их испытаний в модельных условиях Институт катализа СО РАН перешел к наработке опытных партий. На базе Центра компетенций национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" удалось создать мелкосерийное производство структурированных катализаторов, которые используются в серийных образцах ЭХГ "Топаз".
Важно подчеркнуть роль НИЦ "ТОПАЗ" как квалифицированного заказчика во время выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Правильное формулирование технического задания и понимание исследовательского процесса являются немаловажными факторами для сокращения сроков разработки, вывода продукта на рынок, и, наконец, получения запланированного результата.
Генеральный директор Научно-исследовательского центра "Топаз" Александр Сивак добавил, что на текущий момент проект находится на стадии опытного производства компактных энергетических установок различной конфигурации выходной электрической мощностью от 50 Вт до 100 Вт, которые между собой объединяются в систему кратной мощности. Объем электрохимического генератора не превышает 7 литров, что делает его одним из самых маленьких подобных приборов на основе твердооксидных топливных элементов и риформера углеводородного топлива, производимых в мире. Дополнительно ведется работа над вариантом модульной системы киловаттного диапазона для нужд нефтегазовой отрасли, и в ней тоже участвуют специалисты Института катализа СО РАН.
Источник: Центр компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики"
