Через год томичи намерены выпустить водородные источники энергии нового поколения
Об этом сообщила пресс-служба инновационных организаций.
Специалисты томского Института сильноточной электроники СО РАН разрабатывают твердооксидные топливные элементы, не уступающие западным аналогам, но со значительно меньшей стоимостью.
Твердооксидные топливные элементы — разновидность устройства для преобразования химической энергии в электрическую за счет реакции водорода и кислорода.
«За счет прямого преобразования химической энергии в электрическую, без промежуточных стадий превращения энергии в тепловую и механическую, КПД такого элемента может достигать 60 процентов, тогда как для обычной электростанции это порядка 30 процентов, — сказал руководитель лаборатории прикладной электроники института Андрей Соловьев. — Кроме того, в твердооксидных топливных элементах выделяется тепло, использование которого может повысить суммарный КПД до 80 процентов. Эти элементы работают при очень высоких, около 800°С, температурах, но, в отличие от низкотемпературных топливных элементов с полимерным электролитом, не требуют дорогостоящих платиновых катализаторов. Устройство помещается в теплоизоляционный бокс, высокая температура в котором поддерживается за счет тепла, выделяемого в ходе электрохимической реакции».
Топливный элемент представляет собой батарею из последовательно соединенных топливных ячеек. Одна топливная ячейка вырабатывает всего несколько ватт электроэнергии. Поэтому мощность топливного элемента определяется числом и площадью топливных ячеек в батарее.
«Самая перспективная конструкция топливной ячейки — это пористая металлическая пластина, на которую нанесены тонкие слои катода, анода и электролита. Топливные элементы с несущей металлической основой обладают лучшей механической прочностью, термической стойкостью, и они дешевле в изготовлении», — объяснил Андрей Соловьев.
«Наше ноу-хау состоит в том, что в качестве механической основы топливного элемента предложен никель-алюминиевый сплав, обладающий высокой окислительной стойкостью при высоких температурах. А метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, который мы применяет при его изготовлении, до нас вообще никто не использовал для изготовления топливных элементов. Другой особенностью нашей разработки является вакуумный ионно-плазменный метод нанесения электролита топливной ячейки, — рассказал ученый. — Мы можем наносить пленки электролита очень малой толщины, несколько микрометров: чем тоньше пленка, тем меньше сопротивление при прохождении ионов кислорода через электролит и больше мощность, вырабатываемая ячейкой».
Кроме высокого КПД, к достоинствам твердооксидных топливных элементов относятся экологичность, возможность применения в труднодоступных районах, а также широкий диапазон применений: элементы могут использоваться как для бытовых нужд, от зарядки гаджетов до энергоснабжения зданий, так и на электростанциях, подводных судах, самолетах, космических станциях.
«К концу 2015 года совместно с коллегами из ТПУ мы должны сделать батареи топливных элементов мощностью несколько киловатт, которые планируется использовать в автономных энергоустановках для объектов «Газпрома», — добавляет Соловьев. — Газопроводы часто идут через местности, где нет линий электропередач. Поэтому для питания электрического оборудования газопроводов нужны энергоустановки, которые позволяют преобразовывать часть газа, идущего по трубе, в электроэнергию».
