Новости

Твердооксидные топливные элементы, не уступающие западным аналогам, но стоящих значительно меньше, разрабатывают специалисты Института сильноточной электроники СО РАН, передаёт inotomsk.ru.

Твердооксидные топливные элементы – разновидность устройства для преобразования химической энергии в электрическую за счет реакции водорода и кислорода. Топливный элемент состоит из плотного слоя керамического электролита, к которому с двух сторон прилегают пористые анод и катод, также выполненные из керамических материалов. На катод подается воздух из атмосферы, на анод – водород, полученный из топлива (природного газа, биогаза и др.). При взаимодействии ионов кислорода с водородом образуется электрическая энергия и вода.

«За счет прямого преобразования химической энергии в электрическую, без промежуточных стадий превращения энергии в тепловую и механическую, КПД такого элемента может достигать 60 процентов, тогда как для обычной электростанции это порядка 30 процентов, – говорит руководитель лаборатории прикладной электроники ИСЭ Андрей Соловьев. – Кроме того, в твердооксидных топливных элементах выделяется тепло, использование которого может повысить суммарный КПД до 80 процентов».

«Самая перспективная конструкция топливной ячейки – это пористая металлическая пластина (основа), на которую нанесены тонкие слои катода, анода и электролита. Топливные элементы с несущей металлической основой обладают лучшей механической прочностью, термической стойкостью, и они дешевле в изготовлении», – объясняет Андрей Соловьёв.

Специалисты ИСЭ с коллегами из отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН предложили изготавливать металлические основы для топливных элементов из никель-алюминиевого сплава методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Кроме высокого КПД, к достоинствам твердооксидных топливных элементов относятся экологичность, возможность применения в труднодоступных районах (не оснащенных линиями электропередач), а также широкий диапазон применений: такие элементы могут использоваться как для бытовых нужд (от зарядки гаджетов до энерго- и теплоснабжения зданий), так и на электростанциях, подводных судах, самолетах, космических станциях.

«К концу 2015 года совместно с коллегами из Томского политехнического университета мы должны сделать батареи топливных элементов мощностью несколько киловатт, которые планируется использовать в автономных энергоустановках для объектов «Газпрома», – добавляет Андрей Соловьев из ИСЭ. – Газопроводы часто идут через ненаселенные местности, где нет линий электропередач. Поэтому для питания электрического оборудования газопроводов нужны энергоустановки, которые позволяют преобразовывать часть газа, идущего по трубе, в электроэнергию».

По словам Андрея Соловьева, параметры томской разработки приближаются к западным аналогам, однако стоимость отечественных топливных элементов благодаря ряду предложенных ноу-хау будет существенно дешевле.