ПРЕССА В ИВТЭ

В Институте высокотемпературной электрохимии УрО РАН участников пресс-тура встретил научный руководитель ИВТЭ доктор химических наук, профессор Ю.П. Зайков. Поскольку детально ознакомиться со всеми разработками института в ходе короткой экскурсии невозможно, Юрий Павлович остановился на одном из самых перспективных направлений ИВТЭ — создании электрохимических источников тока на твердооксидных электролитах (ТОТЭ), которое имеет полувековую историю. Первый опытный образец электрохимического генератора на ТОТЭ мощностью 1 кВт был создан в далеком 1989 г., но в кризисные 1990-е эти работы затормозились и были возобновлены только в 2008 г. в сотрудничестве с дочерним предприятием Росатома — топливной компанией «ТВЭЛ». Исключительно заинтересован в разработках уральских электрохимиков и Газпром, ведь автономные источники тока просто незаменимы в удаленных от линий электропередач районах. На площадках ОАО «Газпром трансгаз Екатеринбург» испытания электрохимических генераторов на ТОТЭ идут с 2010 г. Последняя энергоустановка мощностью 1,5 кВт отработала уже больше года. 

На сегодняшний день в области создания автономных источников тока Институт высокотемпературной электрохимии лидирует в России. Сейчас ученые ИВТЭ работают по техническому заданию Газпрома, ориентированному на новый дизайн энергоустановок на основе топливных элементов. Они предназначаются прежде всего для электропитания станций катодной защиты магистральных газопроводов. Так, газопровод «Сила Сибири» не планируют электрифицировать, станции катодной защиты там будут обеспечиваться электричеством за счет ТОТЭ в рамках комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства автономных источников тока на базе отечественных высокоэффективных твердооксидных топливных элементов.

 Этот проект ученые ИВТЭ и реализуют вместе с коллегами из УрФУ в созданной весной нынешнего года совместной лаборатории материалов и устройств для электрохимической энергетики во главе с Ю.П. Зайковым и греческим ученым профессором Панайотисом Циакарасом. Тесное взаимодействие академического института и крупнейшего вуза региона позволяет активно привлекать в науку молодежь. По словам Юрия Павловича Зайкова, возглавляющего в УрФУ кафедру технологии электрохимических производств, выстраивается четкая система подготовки научных кадров  от бакалавриата до аспирантуры. 

Участники пресс-тура побывали в трех лабораториях института, где создаются электрохимические источники тока: электрохимического материаловедения, твердооксидных топливных элементов и электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах и таким образом получили представление о последовательных стадиях процесса — от разработки материалов для ТОТЭ, изучения кинетики электродных процессов до изготовления энергоустановок. 

По словам зав. лабораторией химического материаловедения кандидата химических наук Антона Кузьмина, ТОТЭ — это целостный организм, каждая деталь которого должна работать безотказно. Если продолжить аналогию, то сердце ТОТЭ — твердый электролит, и главная задача сотрудников лаборатории — поиск и исследование твердых электролитов для будущих перспективных устройств. В лаборатории разрабатываются передовые методы синтеза оксидных порошков с заданными размерами частиц и свойствами, газоплотной керамики, микро- и наноструктурированных пленок, ведутся исследования электродных материалов и стеклогерметиков. Гостям продемонстрировали оригинальные измерительные установки для всестороннего изучения процессов электропереноса в оксидных системах.

В лаборатории твердооксидных топливных элементов, которой заведует Максим Ананьев, недавно защитивший докторскую диссертацию в возрасте 31 года, журналистам показали приборы, входящие в центр коллективного пользования, а также уникальные установки для исследования кинетики электродных процессов методом изотопного обмена на базе квадрупольных масс-спектрометров, собранные руками сотрудников. В лаборатории разрабатываются основные «кирпичики», из которых состоят генераторы на основе ТОТЭ, — электрохимические ячейки, обеспечивающие работу всего устройства. Чтобы сделать эффективно работающую электрохимическую ячейку, поясняет Максим Ананьев, необходимо детально понимать механизмы всех процессов, которые в ней протекают, в том числе и в условиях длительной эксплуатации. В лаборатории твердооксидных топливных элементов недавно разработана технология формирования единичной ячейки с мощностью более 2 Вт/см².

В лаборатории электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах, которой руководит кандидат химических наук А.К. Демин, гостям продемонстрировали энергоустановку на 180 вт. Ее работу прокомментировал кандидат химических наук Алексей Вылков. Электрохимический генератор «потребляет» метан и вырабатывает электрический ток, но не только. Он еще может служить обогревателем помещений — ученые разрабатывают технологию съема тепла со стенки установки. Аналоги такого устройства есть только в США. В ближайшее время уральские электрохимики планируют сделать образец мощностью 3 кВт.

Побывав в лабораториях ИВТЭ, которые по составу без преувеличения можно назвать молодежными, участники пресс-тура убедились в том, что молодые люди, желающие всерьез заниматься наукой, могут здесь в полной мере реализовать эту позитивную амбицию.