В ТПУ нашли способ продлить срок эксплуатации водородных энергоустановок.

По словам исследователей, использование тонких электролитов позволяет на 100 градусов Цельсия понизить температуру работы установок и, тем самым, уменьшить скорость деградации материалов
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) при помощи применяемого в промышленности метода магнетронного распыления нашли способ создавать электролиты или части топливных элементов, на которых работают водородные батареи. Получаемые таким образом электролиты толщиной меньше человеческого волоса, что позволяет увеличить мощность топливного элемента и срок его эксплуатации, сообщили в четверг журналистам в пресс-службе ТПУ.
"Обычно твердооксидные топливные элементы работают в среднем при температуре 850 градусов Цельсия. Наши - при 750 градусах за счет тонкого электролита (толщина 5 микрон, что в 20 раз меньше толщины человеческого волоса - прим. ТАСС). Снижение рабочей температуры влияет на срок службы батареи топливных элементов, так как при меньшей температуре снижается скорость деградации материалов. Также тонкий электролит позволяет повысить плотность мощности - это значит, что при том же размере топливного элемента можно получать больше энергии. Чтобы выяснить, насколько можно увеличить срок службы элементов, необходимо провести долгосрочные ресурсные испытания", - цитируется в сообщении доцент Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга ТПУ Андрей Соловьев.
Как поясняет пресс-служба, твердооксидные топливные элементы - это устройства для превращения энергии топлива в электрическую энергию (и частично - в тепловую) без его сжигания. Топливный элемент представляет собой пластину из трех слоев: катода, анода и электролита между ними, на которые подаются водород и воздух, чтобы генерировать энергию. Электролит в топливном элементе играет роль барьера между молекулами водорода и кислорода - если смешать их напрямую, может произойти взрыв.
"У твердооксидных топливных элементов есть два серьезных преимущества. Во-первых, их электрический коэффициент полезного действия достигает 60%, в то время как у тепловых, газотурбинных или атомных электростанций КПД на уровне 40%. Во-вторых, они экологичные, именно поэтому на них сегодня обращают внимание во всем мире. Однако до сих пор такие элементы широко не распространены. Ученые во всем мире ищут способы, как получать еще более эффективные, надежные и дешевые топливные элементы, чтобы приблизить их внедрение", - приводятся в сообщении слова Соловьева.
Как ученый пояснил ТАСС, для России данные исследования уникальны. В мире применяют другие методы для получения сверхтонких электролитов, однако метод ТПУ - при помощи магнетронного распыления или нанесения атомов электролита на анод - уже применяется в других отраслях промышленности, соответственно, проще внедряется в производство (для него не нужно создавать отдельное оборудование). Кроме того, этот метод позволяет достаточно быстро наносить подобное покрытие при создании крупных топливных элементов, а значит - для создания крупных водородных энергетических установок.
Соловьев добавил, что сейчас перед учеными РФ стоит задача создать помимо топливных элементов технологии производства недорогих и долговечных отечественных водородных батарей. Эту задачу намерены решить ученые ТПУ совместно с коллегами из консорциума "Технологическая водородная долина" и совместно получить грант на исследования для их разработки.
О российской "водородной долине"
В 2020 году шесть научных учреждений РФ объединись в первый в стране научный водородный консорциум "Технологическая водородная долина". Инициировано объединение было Томским политехническим университетом, также в него вошли Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический университет и Сахалинский государственный университет. Участники консорциума договорились вести совместные разработки по всей "водородной цепочке": от технологий его получения до использования.
Водород считается одним из самых перспективных видов топлива будущего, который помимо высокой эффективности не наносит вреда окружающей среде. По оценкам Международного водородного совета, к 2050 году на водород будет приходиться 18% от общего мирового спроса на энергию.