Будущее – за водородной энергетикой! В этом уверена команда ученых-политехников под руководством д.х.н., профессора ТФ Н.В. Смирновой, которая развивает собственный проект по созданию топливных элементов.
Работать с темой водорода, как источника энергии, ученые технологического факультета ЮРГПУ(НПИ) начали больше 10 лет назад. Но тогда наши химики исследовали только узкую тему - катализаторы для топливных элементов. Активизировать и значительно расширить область интересов новочеркасских ученых помог конкурс НТИ «Первый элемент. Воздух». Приняв в нем участие в составе междисциплинарной команды, оказавшись в числе финалистов и показав лучший результат, политехники поняли, что вполне могут «замахнуться» на создание не только компонентов, но и топливных элементов целиком!
- В процессе работы над первой энергоустановкой для конкурса мы поняли свой потенциал и заинтересовались этой темой, - рассказала Нина Владимировна Смирнова. – Возникла идея разработать и запустить собственную линию по созданию биполярных пластин. Такие пластины – один из ключевых компонентов топливного элемента. Это основной конструкционный материал, который держит весь элемент. Кроме того, биполярные пластины выполняют ряд важнейших функций: токосъем, подвод и разделение газов, отвод тепла. От их свойств, геометрии, электропроводности во многом зависят характеристики устройства в целом.
Работа по новому проекту была поддержана в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки». Ученые получили грант, на средства которого смогли провести масштабные исследования, а главное – собрать прототип автоматизированной технологической линии по производству металлических биполярных пластин для сверхлегких топливных элементов.
- Мощность таких элементов - 1 – 2 Кв, они подходят для робототехники, для небольших беспилотных летательных аппаратов, типа квадрокоптеров, с которого все и начиналось. Сейчас у нас имеется линия для воспроизводства биполярных пластин с точной геометрией, с достаточно высокой производительностью и скоростью, - рассказала старший научный сотрудник НИИ НТНМ Александра Куриганова. Поскольку главное требование для данного класса топливных элементов – это минимальный вес, мы делаем биполярные пластины из титана – самого легкого металла. В составе автоматизированной технологической линии по производству металлических биполярных пластин для сверхлегких топливных элементов: установки для резки ленточной заготовки, формования пластин, сварки двух половин, лазер для нарезки всех технологических отверстий, установка финишной доформовки, герметизации и сборки единичных топливных элементов (каждый состоит из мембранного электродного блока и биполярной пластины). От 30 до 70 пластин идет в один стек. В зависимости от требуемой мощности и размера элемента, на создание одной биполярной пластины уходит 10 – 20 минут. Конечно, эта линия требует доработки. Именно этим мы сейчас и занимаемся.
- То, что мы уже делаем свои стеки и свои энергоустановки – это достижение, - говорит Н.В. Смирнова. – Каждая установка – это сложная система, в которую входит стек топливных элементов, узлы управления потоками газов, силовая электроника и т.д. Поэтому мы продолжаем и укрепляем наше междисциплинарное сотрудничество, в частности – с коллегами из НИИ ТСК и НИИ Электромеханики. Линию с нуля мы собрали за год – на средства гранта, при участии ООО «НПП «Интор» и поддержке индустриального партнера – ООО «Птеро». Компания, разрабатывающая беспилотную технику, заинтересована в использовании водородных топливных элементов и готова использовать нашу разработку. Но сегодня мы уже смотрим вперед, хотим делать не только металлические, но и композитные (углепластиковые) биполярные пластины для более мощных топливных элементов. Там перед нами стоят другие проблемы и нерешенные вопросы, но нам интересно решать сложные задачи, и мы уже начали работу в этом направлении!
Важный этап развития проекта – вхождение ЮРГПУ(НПИ) в научно-технический Консорциум «Технологическая водородная долина», состоявшееся совсем недавно. Сейчас во всем мире более, чем интенсивно обсуждается развитие водородной энергетики, и наша страна – не исключение. Задача консорциума, куда вошли ведущие научные команды и промышленные предприятия, – объединение усилий Участников Консорциума с учетом взаимных научно-исследовательских, образовательных и производственных интересов в целях создания конкурентоспособных на мировом уровне центров научных знаний и отработки лучших практик развития научно-исследовательской и инновационной деятельности. Члены консорциума смогут активнее обсуждать возможности развития водородных технологий, стоящие перед отраслью задачи, перспективы, делиться планами и наработками. Смысл такого объединения – показать участникам, что они могут не конкурировать, а помогать друг другу. Индустриальные партнеры в этом сотрудничестве задают планку и диктуют требования, которым должны соответствовать наработки ученых.
- Наши сотрудники войдут в состав рабочих групп, а наши проекты - в дорожную карту консорциума, - отметила Нина Владимировна. – Я думаю, это будет нас стимулировать и поможет нам в плане развития. – Помимо проекта с биполярными пластинами, с 2020 года наша команда реализует трехгодичный грант в рамках госзадания Минобрнауки по созданию энергоустановок мощностью до 1,5 киловатт, которые должны работать в различных климатических условиях. Думаю, эти наработки также будут интересны коллегам по консорциуму.
Одним словом, команда ученых ЮРГПУ(НПИ) работает на переднем крае отечественных разработок в области водородной энергетики. А для того, чтобы догнать общемировой уровень развития в этом направлении, а затем и превзойти его, российской науке как раз и нужны такие команды энтузиастов – талантливых, увлечённых, уверенных в результате.
Так держать, политехники!
