От Новая разработка позволит создавать компактные комплексы для заправки водородным топливом по всей стране. Это может стать значимым шагом к развитию экологически чистой энергетической инфраструктуры на основе водорода. Однако, по мнению экспертов, для реализации этого проекта необходима государственная поддержка.
Как новый катализатор поможет получить чистый водород
Сотрудники Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ им. В.И. Ульянова (Ленина) создали специальный катализатор в виде гранул для улучшения реакции получения водорода из природного газа в малых реакторах. Новый материал позволит создавать компактные установки, способные работать автономно.
Разработка ориентирована для применения на водородных заправочных станциях, как мобильных, так и стационарных, которые будут производить топливо непосредственно на месте его использования. По мнению исследователей, это может стать основой для создания в России сети водородных заправочных станций.
— Этот газ считают одним из наиболее перспективных энергоносителей будущего. В частности, его можно получать различными способами, хранить в разных формах и эффективно преобразовывать обратно в энергию. Однако внедрение таких технологий сегодня сдерживают высокая стоимость оборудования, требования к безопасности и долговечности материалов, — пояснила «Известиям» одна из разработчиков, старший научный сотрудник лаборатории материалов и процессов водородной энергетики ФТИ РАН Анна Матвеева.
По её словам, в промышленности водород в основном получают на крупных производствах, где используют дорогие катализаторы и сложную инфраструктуру. При этом для России с её огромной территорией, развитой газотранспортной сетью и разрозненными потребителями больше подходят небольшие производства, размещённые непосредственно в местах потребления. Под такие параметры и был создан новый катализатор.
— Мы работали над тематикой мобильных заправочных станций — размером со стандартный контейнер. Устройствами, которые можно привезти, подключить к магистральному газопроводу и запустить процесс получения водорода. Сердце такой станции — установка для получения водорода. Её высота — с человеческий рост. Катализаторы в виде больших гранул, которые применяют в промышленных реакторах, для них не подходят, — сообщил младший научный сотрудник той же лаборатории Шамиль Омаров. — Поэтому были разработаны гранулы меньшего размера (около 3–5 мм), определённой формы и с заданными свойствами. Например, они устойчивы к «отравлению» вредными примесями, которые присутствуют в природном газе. Также материал адаптирован к режимам работы, когда установка работает днём, а ночью простаивает или эксплуатируется на пониженных оборотах.
Другое преимущество катализатора — отсутствие необходимости в постоянном контроле при долгой работе. Это важно для автономных станций, которые функционируют без оператора.
— Мы последовательно подбирали геометрию гранул, пористость и режимы термообработки, поскольку даже небольшие отклонения этих параметров существенно влияют на кинетику реакции и срок службы катализатора, — отметила Анна Матвеева.
Как создать сеть водородных АЗС
В перспективе разработка позволит развивать водородную инфраструктуру вдоль автотрасс, в промышленных зонах и логистических центрах — без зависимости от импорта и с учетом российских условий, задач и приоритетов, рассказал «Известиям» руководитель проекта, заведующий лабораторией материалов и процессов водородной энергетики ФТИ РАН и доцент кафедры физической химии СПбГЭТУ ЛЭТИ Вадим Попков. Важно, что исследования учёные ведут совместно с предприятиями, которые в будущем начнут изготавливать заправочные комплексы и выпускать гранулы. Такой формат позволяет адаптировать свойства катализатора и параметры реактора под инженерные решения. Следующий шаг — собрать опытную установку и испытать катализатор в реальных условиях.
Развитие водородной энергетики открывает пути для создания экологичного и высокомощного электротранспорта, отметила завлабораторией технологий ионообменных мембран и кафедрой электрохимической энергетики Института электродвижения МФТИ Софья Морозова. В основном интерес представляют водородные электромобили и поезда, но возможны морские и воздушные аналоги таких транспортных средств. По её словам, создание водородного транспорта — это комплексная задача, которая объединяет решения по производству, хранению и транспортировке водорода. Несмотря на то что представленный катализатор — важный шаг в этом направлении, ещё не решены вопросы в смежных сферах.
— Водород позволяет получить высокую энергетическую плотность, которая сопоставима с бензиновыми двигателями. Однако проекты водородной энергетики не получили широкого распространения из-за проблем с безопасностью, поскольку этот газ взрывоопасен, и отсутствия инфраструктуры, — считает управляющий директор центра развития системы технологических конкурсов Фонда НТИ Юрий Молодых.
По его словам, внедрению этого вида транспорта должны предшествовать инвестиции, направленные в создание сетей быстрых зарядных станций.
— Высокая чувствительность катализаторов к серосодержащим примесям — важный барьер на пути создания компактных установок для получения водорода. Разработка ученых закрывает уязвимость начального этапа технологической цепочки и позволяет создать более надежный модуль предварительной очистки сырья, — поделился мнением ассистент кафедры Э4 «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, сотрудник ООО «Центр водородной энергетики» Павел Ситников.
Однако внедрение полнофункциональных водородных заправочных станций с локальной генерацией на месте требует преодоления целого ряда инженерных и экономических вызовов. Кроме того, капитальные затраты на такие системы остаются высокими, а себестоимость водорода, произведённого на малотоннажной установке, будет существенно превышать стоимость газа крупных централизованных заводов.
Поэтому для старта таких проектов важна государственная поддержка. Также требуется разработка нормативных документов, которые регламентируют размещение и эксплуатацию комплексов.
Текст: Андрей Коршунов.
Источник: «Известия».
https://new.ras.ru/press-center/s-gazu-na-gaz-novyy-katalizator-pomozhet-sozdat-set-vodorodnykh-azs/