Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) совместно с коллегами из Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук ( ИВТЭ УрО РАН) создали уникальный электрогенератор, который напрямую преобразовывает химическую энергию в электрическую.
Об этом 15 июня 2017 г сообщает пресс-служба УрФУ.
Не имеющая аналогов в России установка имеет коэффициент полезного действия (КПД) свыше 90% с учетом тепловой и электрической энергии и полностью состоит из отечественных комплектующих.
Более того, разработанная на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) технология отличается не только высокой эффективностью, но и экологичностью.
Профессор УрФУ и научный руководитель ИВТЭ УрО РАН Ю. Зайков дерзко отметил, что уральцам удалось создать способ эффективного преобразования химической энергии в электрическую прямым способом.
Установка мощностью 1,5 кВт была протестирована на площадке УралТрансГаз-Екатеринбург.
Были проведены научные исследования в области материаловедения, изучения электродных процессов и отработки опытных устройств, которые позволили выйти на сегодняшний уровень и уже в 2018 г начать производство новых генераторов.
В перспективе планируется разработка таких генераторов с мощностью до 5 кВт.
Область применения нового генератора широка:
- в составе станций катодной защиты (СКЗ) газопроводов, (при подаче на напряжения металлическая труба меньше подвержена коррозии). Используемые ныне СКЗ работают на термогенераторах с низкой эффективностью до 2%, требуют постоянного контроля и потребляют топлива из трубопровода.
- для передачу электроэнергии для телеметрической съемки
- обеспечении электричеством коттеджных поселков и удаленных объектов, где нет возможности получать электроэнергию от централизованных линий,
- в качестве резервных источников энергии,
- использование компаниями мобильной связи.
В 2016 г УрФУ совместно с ИВТЭ и Заводом электрохимических преобразователей выиграл тендер на подготовку производственного участка по изготовлению высокотехнологичных ТОТЭ.
Это будет отдельное производство в кооперации с другими предприятиями Урала, которые будут поставлять комплектующие.
В 2018 г технология будет окончательно отработана до запуска полной цепочки производства и изготовлено несколько новых установок.
В перспективе планируется производить до нескольких 100 таких генераторов / год.
Для любознательных напомним, что ТОТЭ (англ. Solid-oxide fuel cells, SOFC) - разновидность топливных элементов, электролитом в которых является керамический материал, проницаемый для ионов кислорода.
ТОТЭ конструктивно прост: в одном корпусе собрано несколько слоев ТОТЭ. У каждого элемента есть анод и катод, со стороны анода к нему подведено топливо, а со стороны катода – воздух.
Эти элементы работают при высокой температуре (700 - 1000 °C) и применяются для стационарных установок мощностью от 1 кВт и выше.
Их отработанные газы могут быть использованы для приведения в действия газовой турбины, чтобы повысить общий коэффициент полезного действия.
КПД такой гибридной установки может достигать 70 %.
ТОТЭ имеет КПД более 50% по выходу э/энергии, а при учете теплового выхода - до 90%.
Новый источник может работать без обслуживания до 4 лет, в отличие от дизельных генераторов.
ТОТЭ может использовать разные виды топлива: от чистого водорода до угарного газа и различных углеводородных соединений.
Параметры ТОТЭ позволяют использовать их в Арктике.
ТОТЭ пока дороговаты. Ученые хотят удешевить технологии до стоимости 1 кВт*час не более 25 руб.
Если учесть, что на Крайнем Севере себестоимость генерации э/энергии достигает 100 руб/ кВт*час при использовании дизель-генераторов, то перспективы у ТОТЭ прекрасные.
Добавим, что разработкой ТОТЭ интересуются и сибирские ученые.
Работа над проектом ведется под руководством С. Бредихина в Институте физики твердого тела (ИФТТ) РАН.
Между тем, разработка УрФУ может составить конкуренцию таким гигантам, как Хевел, Роснано и РусГидро.
Сегодня эти компании строят автономные гибридные энергоустановки (АГЭУ) в таких труднодоступных местах, как Сибирь, Дальний Восток и т.д.
