Первый шаг к российской водородной батарейке

Соглашение между учеными и предпринимателями о сотрудничестве в области водородной энергетики и топливных элементов - первый прецедент, когда крупный отечественный капитал решил профинансировать научные исследования. "В области водородной энергетики у России есть два преимущества перед всеми остальными странами - фундаментальная наука и наша компания, которая производит более половины палладия в мире, - сказал на церемонии подписания генеральный директор компании "Норильский никель" Михаил Прохоров. - Мы надеемся совместно с Академией наук показать на практике, что палладий лежит в основе водородной технологии - ведь без него нельзя создавать ни эффективные катализаторы, ни оборудование для получения и хранения чистого водорода".

Этот проект выгоден обеим сторонам. Ведь цена металла в виде изделия возрастает многократно, и компания зарабатывает дополнительные деньги. Ну, а ученые получают столь необходимое им финансирование. "Я не постесняюсь сказать, что само будущее страны зависит от того, как будет использован наш интеллектуальный потенциал, - говорит президент РАН Юрий Осипов. - Мы всячески приветствуем стремление крупного бизнеса сотрудничать с наукой. Конечно, у нас имеется печальный опыт. В свое время ученые Академии наук много сделали для разведки основных месторождений нефти и газа или создания новейших систем вооружений, однако мы ничего не имеем от эксплуатации результатов нашей работы. Сейчас же у нас сложились рыночные условия, мы набрали жизненный опыт и постараемся сделать так, чтобы при появлении коммерческих изделий никто не оказался в проигрыше".

"У нас имеется не менее восьми крупных организаций, которые активно сотрудничают с частным капиталом, - говорит вице-президент РАН Геннадий Месяц (лауреат международной энергетической премии «Глобальная энергия» - CNews.ru), который будет возглавлять академическую программу по водородной энергетике. - Очень хорошо дела идут у металлургов, у новосибирских химиков, которые создают новые катализаторы. Именно поэтому предприниматели из "Норильского никеля" пришли к нам: они знают, что с нами можно иметь дело. Сейчас наступил исторический момент - работа ученых наконец-то востребована. В программе мы планируем объединить усилия примерно двух десятков институтов и через три-пять лет получить коммерчески пригодный продукт".

Топливный элемент - это устройство, в котором энергия топлива непосредственно преобразуется в электрический ток без использования всевозможных турбин. Это позволяет существенно, в несколько раз, увеличить коэффициент полезного действия. Наиболее перспективным считается водородный элемент, в котором электричество возникает в результате реакции образования молекулы воды из ионов водорода и кислорода.

Первая проблема, которая стоит перед создателями батареи, - разработать дешевый электролит. Сейчас наиболее перспективным материалом считается твердый полимерный электролит или протонная мембрана. Монополистом на рынке таких мембран выступает компания "Дюпон" и стоит этот материал очень дорого. В целом один киловатт мощности батареи обходится примерно в пять тысяч долларов. А конкурентоспособной по сравнению с другими источниками энергии топливная батарея становится при цене в сотню-другую долларов за киловатт.

России топливные батареи с жидким щелочным электролитом достались в наследство от советского космического челнока "Буран". Впоследствии такая модернизированная батарея (снятая с "Бурана", - CNews.ru) послужила источником питания для водородного автомобиля "Нива", который демонстрировали на московском автосалоне 2001 года (это единственный выставочный образец, он не получил дальнейшего развития, но активно экпонируется - CNews.ru).

Впрочем, в нашей стране ученые имеют заделы и при работе с другими электролитами, в частности, с твердыми оксидными. Из них предполагается делать батареи большой мощности, которые работают при высокой температуре. "Во время работы по нашей программе мы будем развивать все имеющиеся заделы: с щелочными, с полимерными и с оксидными электролитами, - говорит Геннадий Месяц. - Одни институты будут заняты созданием маленьких батарей для, скажем, оргтехники, другие же займутся системами большой мощности".

Вторая проблема - топливо и работа с ним. Одно из главных препятствий, которые стоят на пути водородной энергетики, состоит в том, что нет инфраструктуры для доставки потребителю чистого водорода. Более того, само по себе хранение этого газа представляет собой большую проблему. Поэтому на первом этапе создатели водородного автомобиля или водородной энергетики планируют использовать имеющуюся топливную инфраструктуру - газопроводы или бензозаправки. Тогда рядом с топливной батареей возникает еще одно устройство - топливный процессор, который превращает бензин, спирт, метанол, природный газ или какое иное топливо в водород. В цене энергетической установки на топливном элементе стоимость процессора составляет примерно треть.

В топливном процессоре используется много различных катализаторов, которые должны, в конце концов, разложить исходное топливо на водород и углекислый газ. Именно из-за того, что на выходе у такого топливного элемента, помимо энергии, всегда есть либо только вода, либо вода с углекислым газом, это устройство и считается экологически чистым. Сюда надо также добавить отсутствие шума, поскольку единственное вращающееся устройство процессора – вентилятор - бесшумно прогоняет газы по его трубопроводам. При наличии такого процессора для водородной энергетики подойдет любое топливо. Предполагается, что бензин послужит для автомобилей, а для маленьких бытовых устройств вполне подойдет спирт. Крупные же энергоустановки станут работать на природном газе.

Журнал «Химия и жизнь»

Короткая ссылка на материал: //cnews.ru/link/a727