Научно-исследовательский центр «ТОПАЗ» при участии Центра компетенций национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ФИЦ «ИК СО РАН» разработал комплексную платформу энергоснабжения, работающую на водороде, получаемом из углеводородного топлива. Энергоустановку можно использовать в любых климатических условиях, сферы применения — от систем радиосвязи до робототехники. Разработка представлена на XI Международном форуме технологического развития «Технопром-2024».
Комплексная платформа энергоснабжения «Топаз» представляет собой продуктовую линейку модульных компактных электрохимических генераторов разных конфигураций с высокой удельной емкостью. Их можно использовать в любых климатических условиях — изготовитель провел испытания в диапазоне -60…+60 ℃. В ее основе — микротрубчатые твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) и структурированные катализаторы конверсии углеводородного топлива. На «Технопроме-2024» показана модульная стационарная энергоустановка «Топаз-Гамма М»: мощность единичного модуля составляет 0.1 кВт, работает она на водородсодержащем газе, получаемом непосредственно внутри энергоустановки из природного газа или пропан-бутановой смеси.
Энергоустановка «Топаз-Гамма М» и структурированные катализаторы на стенде Министерства науки и высшего образования РФАлександра ИмменМикротрубчатые ТОТЭ производят послойным формированием тонких пленок различной структуры, составляющих анод, электролит и катод, и за счет этого достигаются высокие скорости нагрева и длительный срок службы. Структурированные композитные катализаторы (они представлены на форуме наряду с энергоустановкой), которые создают ученые Института катализа СО РАН, отличаются легкостью масштабирования, высокой производительностью, долговечностью. Их используют в производстве водорода, риформерах для топливных элементов, каталитических горелках и разложении аммиака.
В процессе работы установки «Топаз» микротрубчатые ТОТЭ вырабатывают электроэнергию непосредственно за счет электрохимической реакции окисления водородсодержащего синтез-газа, в то время как структурированные катализаторы обеспечивают конверсию исходного углеводородного топлива в синтез-газ для питания ТОТЭ «по требованию».
Энергоустановка используется для работы автономных систем — обеспечения радиосвязи, мониторинга, видеонаблюдения, может применяться в транспорте и робототехнике, а также для обеспечения электроэнергией инфраструктурных объектов газопроводов, сотовой связи, комплексах обеспечения безопасности и навигации.
Руководитель Центра компетенций национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» Павел Снытников:
Павел СнытниковАлександра Иммен«Запуск серийного производства электрохимических генераторов «Топаз» — это наглядный пример успешного взаимодействия научно-исследовательских институтов и технологического предпринимательства. Институт катализа СО РАН работает с группой компаний ИнЭнерджи (куда входит НИЦ «ТОПАЗ», — прим.) с 2016 года — мы успешно выполнили ряд научных проектов, где ИнЭнерджи выступал в качестве индустриального партнера. Начиная с 2019 года мы — соисполнители проекта Национальной технологической инициативы «Комплексная платформа энергоснабжения «Топаз». За это время от единичных лабораторных образцов структурированных катализаторов и их испытаний в модельных условиях ИК СО РАН перешел к наработке опытных партий. На базе Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» мы создали мелкосерийное производство структурированных катализаторов, которые используются в серийных образцах ЭХГ «Топаз».
Важно подчеркнуть роль НИЦ «ТОПАЗ» как «квалифицированного заказчика» выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Правильное формулирование технического задания и понимание исследовательского процесса — немаловажные факторы в сокращении сроков разработки и вывода ее на рынок, и, в конечном итоге, получения запланированного результата».
Генеральный директор Научно-исследовательского центра «Топаз» Александр Сивак:
«На текущий момент мы находимся на стадии опытного производства компактных энергоустановок различной конфигурации выходной электрической мощностью от 50 Вт до 100 Вт, которые между собой объединяются в систему кратной мощности. Объем одного такого ЭХГ не более 7 л, и, по нашему мнению, это самый маленький из производимых в мире электрохимических генераторов на основе ТОТЭ и риформера углеводородного топлива. Дополнительно мы работаем над вариантом модульной системы киловаттного диапазона для нужд нефтегазовой отрасли, и в ней тоже не обойдемся без компетенций специалистов ИК СО РАН».