Знание-сила, 2004 № 02 (920)

Эра водородной энергетики все ближе

В майском номере "Знание — сила" за 2003 год мы уже писали о перспективах использования водородных технологий в энергетике. Возвратиться к этой теме нас заставило заседание Президиума РАН, состоявшееся 10 ноября 2003 года. На нем было подписано соглашение между Российской академией наук и горно-металлургической компанией "Норильский никель". В соответствии с ним предприниматели собираются выделять до сорока миллионов долларов в год на работы по созданию коммерчески выгодного топливного элемента и развитие ключевых элементов водородной инфраструктуры. Программа рассчитана на десять лет.

Итак, состоялось знаменательное событие. Впервые крупный отечественный капитал решил профинансировать научные исследования. "Будущее страны зависит от того, как будет использован наш интеллектуальный потенциал, — заявил президент РАН Юрий Осипов. — Мы всячески приветствуем стремление крупного бизнеса сотрудничать с наукой".

Что же такое топливный элемент? Что в нем особого, выгодного? Это — батарея, которая преобразует химическую энергию топлива сразу и в тепловую. и в электрическую, например, греет трубы и тут же освещает дом. Подобное устройство вырабатывает электрический ток без использования турбин.

Наиболее перспективным считается водородный элемент. Он состоит из двух емкостей с водородом и кислородом, разделенных электролитом. Эта "перегородка" мешает образованию гремучей смеси. Реакция протекает под контролем. При работе такой батареи выделяются лишь вода или вода и углекислый газ, поэтому ее считают экологически чистой. Работает она бесшумно — еще один плюс.

За строками схемы рождается видение. В будущем мире водородной энергетики по улицам помчатся бесшумные автомобили, выбрасывая в окружающую среду водяной пар. Линии электропередачи и теплосети исчезнут — их заменят газопроводы. В каждом доме будет стоять топливный элемент, снабжающий дом теплом, электричеством и горячей водой...

Вопрос только в том, когда наступит это "светлое водородное будущее". Схема топливного элемента известна давно. Но тут начинаются проблемы. Цена энергии пока непомерно высока. Так, один киловатт мощности батареи для легкового автомобиля стоит 5000 долларов. Конкуренцию же с другими источниками энергии эта батарея выдержит, когда цена снизится до 100—200 долларов. Чтобы добиться этого, надо разработать дешевый полимерный электролит.

Батареи, оснащенные им, можно применять в качестве источника питания в бытовых электроприборах, в том числе самых маленьких — мобильных телефонах или видеокамерах. На их основе будут созданы также экологически чистые энергетические установки.

Сейчас монополистом на рынке полимерных электролитов выступает американская компания "Дюпон", и стоит этот материал очень дорого. У нас в стране подобный электролит (МФ-4СК) выпускает НПО "Пластполимер". Российские ученые разрабатывают и другие электролиты, например, жидкий оксидный и твердый щелочной.

"Во время работы по нашей программе мы будем развивать все имеющиеся заделы: с щелочными, полимерными и оксидными электролитами, — говорит вице-президент РАН Геннадий Месяц, возглавивший академическую программу по водородной энергетике. — Одни институты займутся созданием маленьких батарей, например для оргтехники, другие же — системами большой мощности".

Еще одна проблема — это сам водород. Его хранение и доставка представляют собой большую проблему. Создатели водородной энергетики планируют использовать имеющуюся топливную инфраструктуру — газопроводы или бензозаправки. В этом случае рядом с батареей нужно разместить еше одно устройство — топливный процессор, который будет превращать бензин, спирт, метанол, природный газ или иное топливо в водород. Для этого используются различные катализаторы.

Проблемы, проблемы, проблемы... Их решением и займутся участники новой программы РАН. Предусмотрено несколько основных направлений работы.

* Разработка топливных элементов с твердыми полимерными и оксидными электролитами.

* Создание инфраструктуры водородной энергетики, то есть устройств для получения и хранения водорода, а также сети для доставки его потребителям.

* Проектирование топливных процессоров для превращения углеводородного топлива в водород.

Выбор в качестве партнера компании "Норильский никель" не случаен. Важным элементом водородной технологии является использование катализатора. В этом качестве особенно эффективно зарекомендовал себя палладий — платиновый металл, добываемый главным образом из сульфидных медно-никелевых руд. Без него невозможно также создавать оборудование для получения и хранения чистого водорода.

"В области водородной энергетики у России есть два преимущества перед всеми остальными странами — фундаментальная наука и наша компания, которая производит не только почти весь никель и кобальт страны, но и более половины палладия в мире", — сказал на церемонии подписания генеральный директор компании "Норильский никель" Михаил Прохоров.

Подобные преимущества нельзя не использовать. "Сейчас наступил исторический момент — работа ученых наконец-то востребована, — говорит Геннадий Месяц. — В нашей программе мы планируем объединить усилия примерно двух десятков институтов и через три-пять лет получить коммерчески пригодный продукт".

Ирина Прусс