17 февраля 2022

Росатом разработал импортонезависимую линейку малых электролизных установок для пилотного водородного производства на Кольской АЭС

Специалисты ООО «НПО «Центротех» (предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ» в г. Новоуральск Свердловской области) завершили разработку линейки электролизных установок производительностью от 5 до 40 нормальных  кубических метров в час (Нм3/ч) для производства водорода.

Уникальная разработка, выполненная по заказу АО «Концерн Росэнергоатом» в рамках инвестиционного проекта по созданию отечественных технологий для крупномасштабного производства и потребления водорода, не имеет аналогов в России, использует исключительно отечественные материалы и базируется на более чем полувековом опыте специалистов новоуральского предприятия в области создания электрохимических устройств.

Опытный образец электролизной установки производительностью 5 Нм3/ч прошел заводские испытания, в ходе которых были подтверждены его основные характеристики – удельное энергопотребление электролизной батареи для производства 1 Нм3 водорода с чистотой 99,9% и давлением 1,5 МПа составляет менее 4 кВт*ч, установка обеспечивает требуемые динамические характеристики и безопасную эксплуатацию от нулевого уровня (состояние «горячего резерва», позволяющего сократить время выхода на номинальную мощность) до 115% номинальной производительности.

«Разработанная импортонезависимая технология электролиза на анионообменной матрице является прорывной не только для России, но и для мировой практики. Ее особенность – сочетание ключевых преимуществ двух наиболее распространенных промышленных технологий электролиза – щелочной проточной и протонообменной. Российская технология, с одной стороны, обладает низким энергопотреблением и позволяет минимизировать содержание благородных металлов в катализаторах. С другой – установка имеет компактные габариты и эффективно работает при динамическом изменении производительности в широком диапазоне», - отметил Научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития «Водородная энергетика» Госкорпорации «Росатом» и Председатель Научно-технического комитета инвестиционного проекта АО «Концерн Росэнергоатом», Академик РАН Николай Пономарев-Степной.  

Отличительная особенность установки – решение разработчиков по подаче рабочей воды в виде пара, что значительно снижает требования к системе водоподготовки. В электролизной установке применены и другие разработки НПО «Центротех», например, компрессор сухого сжатия. Блочно-модульная конструкция и компактность основных элементов позволит оперативно приступить к изготовлению линейки электролизных установок первого поколения производительностью до 40 Нм3/ч.

Для подтверждения надежности и долговечности изделия разработчики приступают к ресурсным испытаниям и отработке режимов эксплуатации. 

«Создавая линейку электролизных установок малой производительности, мы решали две основные задачи. Первая – отработать технологические и конструкторские решения для перехода на электролизный элемент большей площади. Вторая – обеспечить потребности российских предприятий в установках небольшой производительности для технологических процессов, где применяется чистый водород. Это, в частности, атомные станции, где водород используется для охлаждения генераторов, предприятия атомной, пищевой, стекольной промышленности и других отраслей», - отметил директор Департамента развития и поддержки деятельности новых бизнесов АО «ТВЭЛ» Александр Штарев.

В настоящее время специалисты НПО «Центротех» ведут работу над созданием линейки электролизных установок большей производительности. Уже разработана универсальная электролизная батарея повышенной производительности и первая в линейке электролизная установка (производительностью 50 Нм3/ч или 4,5 килограмма водорода в час), ведется изготовление опытного образца. Установки большой мощности предназначены для крупнотоннажного промышленного производства товарного водорода и декарбонизации промышленных производств. Таким образом, на Новоуральском предприятии планируется организовать опытно-промышленное производство высокоэффективных отечественных электролизных установок двух типоразмерных рядов.

После полного цикла заводских испытаний и сертификации опытный образец, а также первые опытно-промышленные электролизные установки будут поставлены на Кольскую АЭС в Мурманской области, где планируется создать стендовый испытательный комплекс по производству водорода с использованием электроэнергии атомной станции. Ориентировочный срок поставки – конец 2023 года.

Водородная энергетика признана одним из приоритетных направлений научно-технологического развития Госкорпорации «Росатом». Бизнес интегратором по направлению «Водородная энергетика» в структурах Госкорпорации «Росатом» является АО «Русатом Оверсиз». В настоящий момент АО «Русатом Оверсиз».  прорабатывает ряд коммерческих проектов в области водородной энергетики, включая проект по производству водорода из природного газа на острове Сахалин, проекты по производству водорода для нужд промышленных предприятий с целью декарбонизации производственного процесса, в ряде которых предусматривается возможность использования электролизеров собственной разработки уже на пилотной стадии.
АО «Концерн Росэнергоатом» реализует масштабный инвестиционный проект по разработке технологий водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода. В рамках проекта ведется разработка технологических решений для создания атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР) и химико-технологической частью (ХТЧ) для производства водорода (включая разработку технологии производства топлива ВТГР и технологии конверсии метана), разработка линейки высокоэффективных электролизных установок, топливных элементов, систем хранения и транспортировки водорода, а также проводятся исследования по системному обеспечению функционирования и безопасности водородной энергетики. В том числе в рамках инвестиционного проекта АО «Концерн Росэнергоатом» на площадке Кольской АЭС для отработки и последующего тиражирования отраслевых технологических решений в области электролизного производства будет создан стендовый испытательный комплекс по производству водорода с использованием электроэнергии атомной станции.