1-й СОВМЕСТНЫЙ СЕМИНАР ВНИИТФ – ИЭФ Развитие ТОТЭ Липилин А.С. ИЭФ УрО РАН, Екатеринбург,

1. 1-й СОВМЕСТНЫЙ СЕМИНАР ВНИИТФ – ИЭФ Развитие ТОТЭ Липилин А.С. ИЭФ УрО РАН, Екатеринбург, Амундсена, 106. 28 января 2010 начало 10-00

2. Конструкции элементов и батарей изготовленных и испытанных автором

3. Основной компонент ТОТЭ твердый электролит на основе ZrO2

4. Фианиты

5. Организационные формы разработки ТОТЭ • Примером разумной государственной политики в коммерциализации электрохимических генераторов на ТОТЭ являются США. В октябре 2001 года был сформирован Solid State Energy Conversion Alliance (SECA) и принята программа, целью которой является разработка и промышленный выпуск к 2010 году 5 кВт энергосистем на SOFC со стоимостью не более $400/кВт. Программа SECA включала шесть проектов SOFC наиболее близких к коммерциализации, разрабатываемых конкурирующими промышленными командами: Cummins-SOFCo, Delphi-Battelle, General Electric (GE), Siemens Westinghouse (SW), Acumentrics, and FuelCell Energy (FCE).

6. Компании, осваивающие промышленный выпуск энергосистем на ТОТЭ в США

7. FuelCell Energy 3 кВт

8. Вторая фаза Программы 2 фаза (2009-2010) включает в себя разработку 25 кВт стека, который затем собирается в модуль – 250 кВт и энергоустановку - 5МВт, работающую на синтез-газе из угля и отвечающую всем требованиям: - Электрохимическая часть ~ 100$US - 1 кВт установ. мощности < 400 $US - КПД – 45-50% - Коэффиц. использования топлива не менее 90% - NOx< 0.01 lb/MM Btu - Удаление SO2 – 99% - Удаление Hg– 90% - Наиболее экономная длительная удельная мощность ~ 300mW/cm2 - Другие требования Заказчика

9. Основные технологии Versa Power System

10. 4 июня 2008 года Министерство энергетики выделило Acumentric15,6 млн $US на 3,5 года на развитие трубчатых SOFC до 10 кВт идлительного срока использования. Для ЖКХ Германии Acumentric разрабатывает систему 1кВт электрической и 24кВт тепловой энергии. В США, Acumentrics и Jadoo Power Systemsдоговорились работать вместе, чтобы подготовить выпуск генераторов на топливных элементах, мощностью менее 5 кВт, для военных и коммерческих целей (в частности автономная, бесшумная электростанция на топливе НАТО JP-8 для разведгруппы имеет дополнительное финансирование от Минобороны). Эта мобильная система основана на Acumentrics' твердых оксидных топливных элементах, с заправкой типа «канистра» с возможностью использования нескольких видов топлива, что дает свободу от негибкой топливной инфраструктуры.

11. ЕВРОПА В Европе имеется проект “Towards a Large SOFC Power Plant” начатый в 2007 году. Общий бюджет проекта на первые три года составляет 11 млн. евро. Европейский союз предоставил грант в размере 5,8 млн. евро на европейский консорциум. В настоящее время быстро развиваются SOFC-электростанции. Мощность энергоблоков будет варьи-роваться от 20 - 50 кВт до 250 кВт и до 1 МВт. Эти энерго-системы будут пригодны как для ТЭС так и для распределенной энергетики. Первые энергосистемы, как ожидается, поступят в продажу в середине следующего десятилетия. Успех этих разработок опирается на преимущества SOFC-технологии: высокую топливную эффективность (КПД), низкий уровень выбросов, возможность использования различных топлив (использования биотоплива, в том числе газа из био-массы, продуктов газификации угля и природного газа).

12. Исследовательский консорциум включает в себя девять участников из стран Европы и координируется VTT Техническим исследовательским центром Финляндии : VTT Technical Research Centre of Finland, Wärtsilä Corporation, Rolls-Royce Fuel Cell Systems Ltd, Topsoe Fuel Cell A/S, Forschungszentrum Jülich GmbH, Dipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo "G.B. Bonino" - Università di Genova, BOSAL RESEARCH nv, Verteco Oy and Inmatec Technologies GmbH.

13. SECA Program at Siemens Westinghouse

14. Энергоустановка мощностью 1,3 МВт 5,7кВт/м3

15. Развитие трубчатой конструкции ТОТЭ (электрохимическая часть) Микро-трубчатая7,0-8,0 кВт/лПрогнозируемая 70кВт/л

16. Наш∆-трубчатый элемент

17. Нанотолщина электролита YSZ Использование метода, разработанного профессором Гарвардского университета Shriram Ramanathan, позволяет получить высококачественные твердые оксидные электролиты используемые в обычных SOFCs толщиной около 25 нанометров что позволяет снизить рабочую температуру топливных ячеек до 200 - 300 º С 20х20 нм

18. ПРОЕКТ В ГК «РОСНАНОТЕХ» «Создание промышленного производства энергосистем на основе твердооксидных топливных элементов» Научно-техническая цель проекта: Создание нового для России промышленного производства по изготовлению конкурентных на мировом уровне энергосистем с твердооксидными топливными элементами (ТОТЭ), адаптированными к российским материалам и условиям, с использованием промышленных технологий и нанотехнологий на основе промышленно выпускаемых этим производством сырьевых наноматериалов.

19. Базовая энергоустановка для станций катодной защиты магистральных газопроводов «Газпром трансгаз Екатеринбург»

20. Некоторые научные организации России, работающие над технологией топливных элементов Урал и Сибирь • ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ», г. Снежинск • ИЭФ УрО РАН, Екатеринбург • ИХТТ УрО РАН, Екатеринбург • Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Екатеринбург • УГУ им. А.М. Горького, Екатеринбург, • ИВТЭ УрО РАН, Екатеринбург • ИХТТМ СО РАН, Новосибирск • ИК (и. катализа) СО РАН, Новосибирск, • Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск • Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск • Центральный район • ИФТТ РАН, Черноголовка • Центральный институт авиационного моторостроения • МГУ • ИОФ РАН, Москва • С-Пб. ГУ, • Уфимский государственный авиационный технический университет

21. Спасибо за внимание ИЭФ УрО РАН