В России разработан первый отечественный водородный аккумулятор. Он позволит хранить газ в максимально компактном и безопасном виде, что даст возможность отказаться от использования крупных хранилищ и снизить риск возникновения пожаров.
Созданием водородных аккумуляторов в стране занимается несколько групп разработчиков, однако ученым из Института проблем химической физики РАН удалось выпустить рабочие образцы такой техники. Их уже используют для систем резервного электропитания. На основе инновационных аккумуляторов также может быть создано новое поколение заправочных станций для экологичного водородного транспорта. В России их пока нет, однако мировые производители, в том числе Hyundai, Toyota и Mercedes, уже создают водородные машины.
Водород можно получить с помощью электролиза воды и в дальнейшем использовать в качестве экологичного топлива, при сжигании которого не образуется вредных веществ. Однако широкому распространению техники, работающей на этом газе, мешают высокая взрывоопасность и необходимость постройки крупных сооружений для его хранения.
Повлиять на решение этих проблем может внедрение нового российского аккумулятора, который способен хранить большое количество водорода в безопасном — химически связанном — виде.
— В нашей системе водород выделяется из воды с помощью электролиза, после чего вступает в химическую реакцию с интерметаллическим соединением (LaNi5), в результате которой образуются его гидриды, — отметил ведущий научный сотрудник Лаборатории материалов для водородного аккумулирования энергии Института проблем химической физики РАН Павел Фурсиков. — Причем этот процесс может проходить при различных давлении и температуре (условия варьируются путем подбора интерметаллида — в зависимости от назначения устройства).
В связанном виде водород можно хранить длительное время. Причем его объемная концентрация будет превышать соответствующий показатель для сжиженного газа, хранящегося при криогенных температурах, поддержание которых требует значительных затрат энергии. Затем в нужный момент водород можно легко высвободить из гидридов (для этого нужен небольшой нагрев), после чего произойдет перезарядка аккумулятора новым газом.
По словам ученых, основным предназначением разработки будет аккумулирование водорода, вырабатываемого электролизом воды с помощью возобновляемых источников энергии (в частности, солнечных батарей), и его дальнейшее использование для генерации электричества в топливных элементах — в ситуациях, когда необходимо резервное питание. Например, такие установки планируется применять на вышках сотовой связи для их бесперебойной работы во время возможных отключений электричества.
— Сейчас для этой цели используются, например, дизельные генераторы, однако они менее экологичны и требуют больших затрат на долговременное обслуживание, — пояснил Павел Фурсиков.
В настоящее время одна из вышек сотовой связи уже оснащена новой системой резервного питания в качестве эксперимента.
В дальнейшей перспективе технику, работающую по новой технологии, можно будет использовать при создании заправочных станций для автомобилей на водородном топливе. В случае такого варианта реализации системы, она позволит создать доступную инфраструктуру для экологичного транспорта. Производством автомобилей на водороде занимаются сразу несколько крупных производителей — так, среди серийных машин, работающих на этом виде топлива, можно выделить корейский Hyundai NEXO, немецкий Mercedes GLC F‑Cell, а также японские Honda Clarity и Toyota Mirai.
— Помимо компактности хранения водорода, устройство, состоящее из предлагаемых аккумуляторов, будет способно создавать высокое давление газа после его выделения (от 300 до 800 атмосфер), которое необходимо для заправки современных автомобилей, — пояснил заведующий Лабораторией водородных энергетических технологий Объединенного института высоких температур РАН Василий Борзенко. — Для этого нужно создать многоступенчатую систему, состоящую из нескольких аккумуляторов с различным составом материалов, — она позволит постепенно наращивать давление до необходимых значений.
По словам ученого, такое решение станет хорошей заменой громоздким механическим компрессорам. Однако до создания переносных аккумуляторов еще далеко.
— Аккумуляторы на основе интерметаллидов уже используются в нескольких странах, и их создание в России можно считать важным шагом в плане импортозамещения, — полагает директор по техподдержке и развитию технологий компании BMPower Сергей Шубенков. — Вместе с тем использование подобной техники значительно ограничено ее большим весом, что подразумевает лишь стационарное применение разработки.
Высказался эксперт и относительно перспектив внедрения водородных технологий в автомобильную отрасль.
— На одной заправке водородный автомобиль может проехать в 2–2,5 раза больше, чем электромобиль, — пояснил Сергей Шубенков. — При этом, несмотря на отсутствие выбросов во время езды, машины, работающие на электричестве, нельзя считать полностью экологичными, поскольку до сих пор не решены проблемы, возникающие при утилизации батарей.
По словам специалиста, в будущем эти особенности помогут водородным автомобилям вытеснить все другие типы транспортных средств — при условии построения для них необходимой инфраструктуры. На данный момент большинство водородных заправок находятся в США, Канаде, Японии, Китае и Германии.
О наличии серьезных перспектив у автомобилей на водороде «Известиям» сказал и руководитель проектов по бизнес-процессам ГК «АвтоСпецЦентр» Константин Авакян.
— Для России развитие данного вида транспорта актуально не только за счет значительного запаса хода, но и благодаря хорошим показателям работоспособности при низких температурах (по сравнению с электрическими аккумуляторами, которые быстро разряжаются) и большей экономичности в обслуживании, — считает автоэксперт. — На эти преимущества обращают внимание производители техники — так, в 2020 году на рынок планируют выйти сразу 12 крупных изготовителей водородных двигателей, а разработкой новых автомобилей, работающих на экологичном топливе, занимаются компании BMW и Daimler — причем некоторые тестовые версии уже эксплуатируются в Азии, Америке и Европе.
Однако, по мнению эксперта, водородному транспорту присущи и недостатки, которые необходимо будет устранить до начала его широкого использования. При аварии бак с водородом может не выдержать удара и воспламениться, а инфраструктура для внедрения нового вида транспорта пока не развита и требует значительных вложений, отметил он.
