Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Мембранно-электродный блок (МЭБ) - это основной узел многих типов топливных элементов (ТЭ). МЭБ - это многослойная конструкция, внутри которой происходит превращение химической энергии топлива и окислителя в электрический ток.
Герметичность модульного ТЭ выдерживает давление до 2 атм, а уплотнительные элементы рассчитаны на срок службы свыше 10 тыс. ч непрерывной эксплуатации. Для оптимизации геометрии газовых и охлаждающих каналов задействовано вычислительное гидродинамическое моделирование (CFD). Целью является достижение однородности распределения тепла не менее 90%, что минимизирует вероятность локальных перегревов и повышает надежность. CFD может заменить лабораторные эксперименты: вместо продувки макета в аэродинамической трубе или пуска потока в канале, можно сделать цифровую модель и рассчитать поведение среды. Все серьезно - решения делаются на основе фундаментальных уравнений гидродинамики численными методами для конкретной геометрии и условий, в тч. с использованием уравнений Навье - Стокса, описывающих движение вязкой жидкости или газа.
Кроме оптимизации каналов подачи реагентов в МЭБ ТЭ, можно, к примеру, смоделировать распределение газа в цехе подготовки газа на ГРС - CFD даёт инструменты для этого: можно увидеть «мёртвые зоны», неравномерности потока, локальные перегревы и подобрать геометрию, которая повысит эффективность и ресурс оборудования.
Решается проблема водородного охрупчивания, при котором металл теряет пластичность и становится хрупким из-за того, что в его структуру проникает атомарный водород. В результате деталь может неожиданно разрушиться под нагрузкой, которая раньше она спокойно выдержала бы. Исследователи на титановые пластины толщиной до 3 мм нанесли специальные покрытия, препятствующие проникновению водорода в структуру металла и его последующему разрушению. Степень готовности технологии соответствует уровням TRL 4-5 - это переход от лабораторного образца к испытаниям в условиях, приближенных к промышленным.
Ожидается, что новые топливные элементы будут востребованы в трех сферах: на транспорте (карьерные самосвалы, поезда, морские суда), в системах автономного энергоснабжения для отдаленных и арктических территорий, а также в качестве резервных источников на промышленных предприятиях.
Официоз
Исполняющий обязанности ректора СахГУ А. Огнев заявил, что создание отечественного разборного топливного элемента означает формирование независимых водородных технологий, приспособленных к экстремальному климату - от засушливых зон до Арктики - и обладающих высокой экономичностью и ремонтопригодностью. Сахалинская область как пилотный водородный кластер России станет полигоном для внедрения этих решений. Для технологического прорыва необходимы квалифицированные инженерные кадры, поэтому на предстоящем международном форуме «Энергия Сахалина» планируется обсудить стратегию подготовки специалистов. Дискуссия объединит университет, работодателей и органы власти для синхронизации образовательных программ с реальными потребностями отрасли.Работы выполняются в рамках стратегического проекта программы Приоритет 2030 при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 26-99-20053). Результатом станут комплект конструкторской и технологической документации, а также три опытных экземпляра.
Сахалинская область с 2020 г. реализует проект по формированию водородного кластера, нацеленного на производство и экспорт водорода. Сахалинский государственный университет является одним из ключевых научных участников этой инициативы, разрабатывая технологии для низкоуглеродной энергетики.
Автор: А. Шевченко
