Инновации 24 Мая 2021

Заправимся водородом в Черноголовке

Завершились испытания первого в России электролизного генератора сверхчистого водорода, созданного в Черноголовке. Установка производительностью шесть кубометров в час, которую разработали специалисты компании «Поликом», уже готова к серийному производству
Заправимся водородом в Черноголовке
Электролизный генератор сверхчистого водорода, разработанный в компании «Поликом»
«Поликом»

Установку проектировали и создавали специально для водородной заправочной станции центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики (ИПХФ) РАН в Черноголовке.

«Конструкция оказалась настолько удачной, что уже в этом году мы планируем приступить к серийному производству таких установок, — рассказал “Стимулу” генеральный директор ООО “Поликом” Евгений Волков. — Для этого у нас в Черноголовке есть собственные производственные мощности. Наши генераторы водорода будут строиться на принципе универсальной платформы. Это означает, что одна и та же основа может быть использована для построения оборудования производительностью от двух до пятнадцати кубометров в час в зависимости от потребностей заказчика. Кроме того, такой принцип позволяет проводить апгрейд с увеличением производительности прямо на предприятии заказчика».

Помимо применения в альтернативной энергетике такие установки востребованы в традиционных сферах. Например, водород используется на электростанциях для охлаждения мощных электрогенераторов, его применяют в металлургии для получения сверхчистых металлов, в производстве полупроводников, стекольной и пищевой промышленности.

«Важно отметить, что созданный нами генератор водорода — это не лабораторный образец, а полноценная установка, которую можно смело размещать на предприятии потребителя, — говорит Евгений Волков. — Конструкция полностью отработана, подобраны качественные и надежные комплектующие, проведены испытания в различных режимах. На это как раз и уходит основное количество времени. От лабораторного образца, собранного “на коленке”, до полноценного “взрослого” оборудования путь долгий. Основная сложность состоит в том, чтобы установка была достаточно простой для обеспечения надежности и ремонтопригодности, но при этом обладала всем необходимым функционалом. Например, система безопасности нашего оборудования, которая стоит на страже не только самого “железа”, но и здоровья и жизни людей, должна работать безотказно и предотвращать последствия более трех десятков вероятных нештатных ситуаций».


ВОЛКОВ.jpg
Генеральный директор ООО «Поликом» Евгений Волков
«Поликом»

Вместо агрессивной щелочи — вода

Принцип работы любого генератора водорода на основе электролиза заключается в том, что вода расщепляется под действием электрического тока на водород и кислород. Водород является продуктом, а кислород, как правило, выбрасывается в атмосферу. Разработанные в компании «Поликом» генераторы водорода построены на принципе электролиза на протонообменных мембранах. Его еще называют бесщелочным электролизом, или PEM-электролизом — от словосочетания Proton Exchange Membrane (протонообменная мембрана). Сейчас это наиболее современная технология электролиза.

В отличие от устаревших щелочных электролизеров в таком оборудовании в качестве электролита вместо раствора агрессивной щелочи используется протонообменная мембрана. Она представляет собой прочную пленку, способную пропускать протоны — ядра атомов водорода. Вместо разогретого раствора щелочи высокой концентрации в системе циркулирует только чистая вода. Благодаря этому такой электролизер более долговечен, поскольку в нем нет коррозии компонентов системы — клапанов, датчиков, трубопроводов. Если потребуется ремонт, воду можно просто слить и проводить работы без риска химического ожога.

magnifier.png Помимо применения в альтернативной энергетике такие установки востребованы в традиционных сферах. Например, водород используется на электростанциях для охлаждения мощных электрогенераторов, его применяют в металлургии для получения сверхчистых металлов, в производстве полупроводников, стекольной и пищевой промышленности

«Водород, получаемый на наших электролизерах, является сверхчистым не только из-за отсутствия в нем примесей щелочи, — поясняет Евгений Волков. — Благодаря особенности конструкции достигается так называемое дифференциальное давление, то есть давление водорода высокое, а кислорода — низкое. Это позволяет избежать примесей кислорода в водороде прямо в процессе его получения и избавиться от необходимости устанавливать систему доочистки водорода от кислорода, что значительно упрощает конструкцию».

Фактически единственная примесь в водороде, получаемом на оборудовании компании «Поликом», — это пары воды, и то они содержатся в нем в микроколичествах. При этом такая чистота получается исключительно за счет удачно примененных технологических решений и не требует дополнительных энергозатрат.

Технология бесщелочного электролиза широко известна за рубежом и последние пятнадцать-двадцать лет активно развивается. Как правило, потребители, перешедшие на такое оборудование, уже не возвращаются к щелочным электролизерам. Существует несколько западных компаний с опытом производства и поставок таких установок на различные предприятия.

«Мы хорошо знакомы с продукцией практически всех производителей, присутствующих на мировом рынке, — говорит Евгений Волков. — Отмечу, что с технической точки зрения наше оборудование не уступает им ни по одному параметру, а ремонтопригодность и локализованное производство является значительным дополнительным плюсом».


ДОБРОВОЛЬСКИЙ.jpg
Руководитель Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» Юрий Добровольский
«Поликом»

Создать систему заправок

Центр компетенций НТИ при ИПХФ РАН в Черноголовке организован для реализации разработок по сквозной технологии создания новых и портативных источников энергии. Руководитель ЦК НТИ, один из ведущих специалистов в области водородных технологий Юрий Добровольскийуже рассказывал «Стимулу» о перспективах водородной отрасли в России и мире. ЦК НТИ работает сразу по нескольким направлениям водородной энергетики, в том числе по созданию специализированных установок для получения водорода из воды с помощью электричества.

«В начале прошлого года мы с помощью наших немецких коллег спроектировали и установили модуль для заправки водородом. На Западе это еще малосерийное, но полноценное производство, и начинать делать подобный продукт с нуля здесь долго, дорого и бессмысленно. Этот заправочный модуль содержит стандартные части, которые оказалось легче купить, нежели разрабатывать с нуля. Кроме того, у нас нет опыта создания водородных заправок, и нам было интересно посмотреть, как это сделают по нашему техническому заданию германские коллеги. Кстати, выяснилось, что это очень близко к тому, как мы себе представляли. И, поскольку сроки изготовления нам тоже были очень важны (в тот момент мы уже тратили огромное время на заправку нашей техники), мы решили поручить работу специалистам», — пояснил в беседе со «Стимулом» Юрий Добровольский.

magnifier.png Вместо разогретого раствора щелочи высокой концентрации в системе циркулирует только чистая вода. Благодаря этому такой электролизер более долговечен, поскольку в нем нет коррозии компонентов системы — клапанов, датчиков, трубопроводов

Модуль состоит из системы компримирования водорода (сжатия с помощью компрессора) и заправочного блока с пистолетом для непосредственной подачи. Пока эта система работает на сжатом водороде, который покупается отдельно. По словам Евгения Волкова, сейчас работают над тем, чтобы совместить электролизер компании «Поликом» и модуль заправочной станции. Когда эти работы будут завершены, заправка сможет работать полностью автономно. При этом останется возможность также подключать баллоны в качестве резерва.

«Приобретение этого модуля помогло нам организовать быструю заправку наших собственных изделий, которые мы делаем в центре компетенций, — рассказал Юрий Добровольский. — Но мы также планируем заправлять с помощью этой системы и других потребителей. Например, водоробусы наших партнеров, которые должны вскоре прибыть в Москву. Кроме того, появляются собственные разработки и во многих организациях, занимающихся транспортом, таких как КамАЗ и НАМИ. Мобильная заправочная станция для их нужд уже готова».

Испытания заправки с электролизным модулем будут проходить на разных видах транспорта — беспилотниках, водородных автобусах, грузовиках и легковых автомобилях, в том числе на беспилотной транспортной платформе, водородный топливный элемент для которой также создан в центре компетенций.


ТАРАСОВ.jpg
Заведующий лабораторией материалов для водородного аккумулирования энергии ИПХФ Борис Тарасов
scientificrussia.ru

Черноголовка как водородная столица России

Водородная инфраструктура для нашей страны — значимый элемент национальной программы развития водородной энергетики. В планах специалистов из Черноголовки — перевести коммунальное хозяйство и транспорт города на водород. Именно отсюда начнется «водородный» путь развития. «Я убежден, что мы выбрали правильное направление. Когда сорок лет назад я только начал заниматься водородной энергетикой, я столкнулся с недопониманием и недоверием к этой сфере, — говорит Борис Тарасов, заведующий лабораторией материалов для водородного аккумулирования энергии ИПХФ. — А сегодня уже разработана государственная политика в этой области. Уверен, что в рамках поддержанной государством программы научная молодежь приложит все свое умение и задор для стремительного, целеустремленного и продуктивного развития водородной энергетики».

magnifier.png «Почему именно Черноголовка? Это наукоград, здесь собраны очень квалифицированные научные коллективы и расположен центр компетенций, то есть сложилось отличное профессиональное сообщество, необходимое для отработки водородных технологий»

В ЦК НТИ надеются, что эта станция станет первым элементом будущей программы «Водородная Россия — 2050» и на ней будет отрабатываться создание водородной инфраструктуры. Разработчики планируют, что такие заправки будут получать водород не только от электролизных модулей, но и используя природный газ и возобновляемые источники энергии. А Черноголовку хотят сделать пилотным городом для отработки водородных технологий в городском коммунальном хозяйстве.

«Почему именно Черноголовка? Это наукоград, где в основном живут люди с соответствующей высокой квалификацией, которые в состоянии и оценить, и помочь с продвижением подобной инициативы, — говорит Юрий Добровольский. — Кроме того, здесь собраны очень квалифицированные научные коллективы и расположен центр компетенций, то есть сложилось отличное профессиональное сообщество, необходимое для отработки водородных технологий. В Черноголовке молодой и очень позитивный мэр, который настроен на развитие города именно как наукограда с такими высокоинтеллектуальными технологиями, как водородные. И он готов их внедрять».

У Черноголовки очень удобное географическое положение: город не слишком удален от Москвы и находится недалеко от трассы Москва — Казань. Но при этом наукоград небольшой, компактный, в нем чуть более 20 тысяч жителей, и результаты внедрения новых технологий здесь будут заметны сразу — и в коммунальном хозяйстве, и на транспорте, и в таких уникальных вещах, как получение «зеленой» энергии из водорода или ВИЭ.

Темы: Инновации

Еще по теме:
17.06.2021
В сегодняшнем изощренном ландшафте киберугроз программы-вымогатели можно найти повсюду: они поражают как компьютеры отде...
16.06.2021
Российские ученые из Томского политехнического и Тюменского индустриального университета разработали систему отопления ц...
09.06.2021
Мировая схватка за удешевление производства экологически чистого водорода продолжается. На этой неделе свой «водородный ...
01.06.2021
Конец мая оказался плодотворным для специалистов по управляемому термоядерному синтезу. Важными технологическими достиже...
Наверх