gmorder (gmorder) wrote,
gmorder
gmorder

Как в России создают свои твердооксидные топливные элементы

iftt_ran_new_energy_sources_2_0.jpg

В нашей стране самостоятельно разрабатывается передовой тип химических источников энергии для удаленных территорий и специального применения – ТОТЭ (твердооксидный топливный элемент). Работа над проектом ведется под руководством Сергея Бредихина в Институте физики твёрдого тела РАН (ИФТТ РАН). Ученые говорят, что новый топливный элемент имеет КПД более 50% по выходу электроэнергии, а при учете теплового выхода - до 85-90%. В отличие от распространенных дизель-генераторов, новый источник работает без обслуживания до 4 лет. Как устроен твердооксидный топливный элемент?

Как говорят сами разработчики, ТОТЭ конструктивно прост: в одном корпусе собрано несколько слоёв твердооксидных топливных элементов. У каждого элемента есть анод и катод, со стороны анода к нему подведено топливо, а со стороны катода – воздух. Сообщается, что для твердооксидного топливного элемента годятся разные виды топлива от чистого водорода до угарного газа и различных углеводородных соединений. В результате реакций, протекающих на аноде и катоде, расходуется кислород и топливо, а также создается ток ионов между электродами. Когда батарея встроена в электрическую цепь, в той начинает течь ток. Практически это удобнейшая вещь для использования в далекой Арктике или на сибирских просторах.
Интерес к разработке проявили операторы российских магистральных газо- и нефтепроводов. Здесь речь идет о катодной защите труб (при подаче на металлическую трубу напряжения она меньше подвержена коррозии). Имеющиеся станции катодной защиты работают на термогенераторах с низкой эффективностью (около 2%), требующих постоянного контроля, да еще и потребляющие топлива из той же магистрали. Как говорят ученые, используя твердооксидные топливные элементы, можно обеспечить не только бесперебойную подачу напряжения на трубу, но и передачу электроэнергии для телеметрической съёмки.
И конечно, к проекту питает большой интерес наше военное ведомство…

Сложность, с которой столкнулись создатели этой технологии, заключается в необходимости высоких температур (рабочая температура новой русской большой промышленной «батарейки» - 850 градусов Цельсия). Поэтому процесс первого запуска пока состоит из примерно 10-часового разогрева генератора, но зато потом он работает несколько лет. В связи с особенностью технологии были проведены серьезные изыскания в области материалов: разработчикам самим пришлось многое создать самостоятельно и обкатать на опытных образцах. Сейчас имеются отработанные технологии небольших батарей на 50 ватт, на очереди – более крупные –до 2 кВт. Как рассказывается в одной из публикаций о проекте, пластины внутри батареи состоят из 7 слоев каждая. По два слоя на катоде и аноде катализируют реакцию и пропускают электроны, керамическая прослойка между ними изолирует разные среды (воздух и топливо), но пропускает заряженные ионы кислорода. При этом сама мембрана достаточно прочная (керамика такой толщины очень легко повреждается), поэтому она сама состоит из трёх слоёв: центральный даёт необходимые физические свойства – высокую ионную проводимость, – а нанесённые с двух сторон дополнительные слои придают механическую прочность. При этом на выходе один топливный элемент получается не более 200 микрон толщиной…

Отработав, основы технологии, русские ученые сегодня говорят о поэтапном приближении к стадии выпуска первых серийных образцов. За границей самые «продвинутые» компании уже начали выводить на рынок свои твердооксидные топливные элементы, пока они дорогие, но в США, например, внедрение новых источников энергии субсидируется. Поэтому ТОТЭ американского производства уже стоят в некоторых ЦОДах заокеанских корпораций в качестве резервных источников питания. В России нацелились на удешевление технологии до такого уровня, чтобы 1 кВт*час стоил не более 25 рублей (сейчас есть показатели себестоимости электроэнергии на Крайнем Севере в районе 100 рублей при использовании дизель-генераторов).

Tags: технологии
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo gmorder january 10, 22:16 11
Buy for 200 tokens
Уважаемые читатели блога Gmorder! Данный пост пишется мной, Админом aka mentorgm. Пишу для прояснения ситуации (может кто пропустил,- когда я после назначения, писал о том,- кто я, что я- в этом блоге.): Для начала , и в самых первых: личные сообщения в журнале Виктора не просматриваются от слова…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 5 comments