Сахалинские ученые создают разборный топливный элемент для водородной энергетики

Южно-Сахалинск, 13 июл - Специалисты Сахалинского государственного университета (СахГУ) ведут разработку прототипа модульного топливного элемента, ключевой особенностью которого является разборная архитектура на основе титановых биполярных пластин.
Об этом сообщила пресс-служба вуза. В отличие от зарубежных сварных аналогов, полностью выходящих из строя при любой неисправности, новая конструкция допускает разборку и замену мембранно-электродного блока без повреждения самого ценного узла. Герметичность устройства выдерживает давление до 2 атм, а уплотнительные элементы рассчитаны на срок службы свыше 10 тыс. ч непрерывной эксплуатации.

Для оптимизации геометрии газовых и охлаждающих каналов задействовано вычислительное гидродинамическое моделирование (CFD). Целью является достижение однородности распределения тепла не менее 90%, что минимизирует вероятность локальных перегревов и повышает надежность.

Решается проблема водородного охрупчивания: на титановые пластины толщиной до 3 мм наносятся специальные покрытия, препятствующие проникновению водорода в структуру металла и его последующему разрушению. Степень готовности технологии соответствует уровням TRL 4-5 - это переход от лабораторного образца к испытаниям в условиях, приближенных к промышленным.

Ожидается, что новые топливные элементы будут востребованы в трех сферах: на транспорте (карьерные самосвалы, поезда, морские суда), в системах автономного энергоснабжения для отдаленных и арктических территорий, а также в качестве резервных источников на промышленных предприятиях.

Исполняющий обязанности ректора СахГУ А. Огнев заявил, что создание отечественного разборного топливного элемента означает формирование независимых водородных технологий, приспособленных к экстремальному климату - от засушливых зон до Арктики - и обладающих высокой экономичностью и ремонтопригодностью. Он отметил, что Сахалинская область как пилотный водородный кластер России станет полигоном для внедрения этих решений. А. Огнев подчеркнул, что для технологического прорыва необходимы квалифицированные инженерные кадры, поэтому на предстоящем международном форуме «Энергия Сахалина» планируется обсудить стратегию подготовки специалистов. Дискуссия объединит университет, работодателей и органы власти для синхронизации образовательных программ с реальными потребностями отрасли.

Работы выполняются в рамках стратегического проекта программы Приоритет 2030 при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 26-99-20053). Результатом станут комплект конструкторской и технологической документации, а также три опытных экземпляра.

Индустриальными партнерами выступают группа компаний ИнЭнерджи, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН и компания Инженерная Среда Трансфера Образовательных Компетенций, имеющая статус резидента территории опережающего развития.

Сахалинская область с 2020 г. реализует проект по формированию водородного кластера, нацеленного на производство и экспорт водорода. Сахалинский государственный университет является одним из ключевых научных участников этой инициативы, разрабатывая технологии для низкоуглеродной энергетики.