Источник: Академгородок

Недавно были подведены итоги конкурса получателей грантов на государственную поддержку Центров компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ). Одним из победителей конкурса из Академгородка стал проект Центра компетенций «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН». Подробности – в интервью с его руководителем, д.х.н. Павлом Снытниковым.

– Павел Валерьевич, какие цели ставит перед собой новый Центр?

– В работе центра особый акцент будет сделан на разработку технологий получения водорода с низким углеродным следом, а ключевыми направлениями станут проекты в области совершенствования низкотемпературных протонобменных мембранных топливных элементов, создания водородных заправок, автономных энергоустановок на основе высокотемпературных твердооксидных топливных элементов и технологий крупнотоннажного получения и хранения водорода, а также улавливания диоксида углерода. То есть, мы говорим о проектах, комплексное выполнение которых обеспечит использование водорода в качестве энергоносителя в промышленности, транспорте и в бытовых применениях с одновременным снижением роли полезных ископаемых в качестве топлива. А это именно то направление, по которому, хотим мы того или нет, но будет двигаться вся мировая экономика: снижение зависимости человечества от невозобновляемых источников углеводородов и их постепенное замещение возобновляемыми источниками энергии. Сокращение выбросов углерода в окружающую среду будет достигаться, в том числе, за счет технологий переработки сырья растительного происхождения, разработки технологий улавливания СО2 и последующего его использования для получения ценных химических продуктов и перспективных материалов.

– Почему базовой организацией Центра, который будет заниматься новым направлением энергетики, стал научный центр химического профиля?

– Дело в том, что современная водородная энергетика тесно завязана именно на химические процессы. Концепция примерно такая: накопленная с помощью возобновляемой энергетики (ветряков, солнечных батарей и тому подобного) энергия используется для получения водорода. Один из распространенных путей – делать это электрохимическим способом. Дальше, мы получили водород, но просто хранить его на протяжении длительного времени само по себе – сложная техническая задача, равно как и транспортировка куда-то в больших объемах. Проще и выгоднее на месте организовать получение с использованием водорода и СО2 каких-то более ценных химических соединений. Самый простой пример, синтетический метан, по сути, тот же природный газ, но полученный из другого источника. И у нас уже есть вся инфраструктура и отработанные технологии для его использования, не надо ничего заново строить. Но при этом мы не увеличиваем углеродную нагрузку, потому что произвели метан с помощью того СО2, что уже присутствует в нашей атмосфере. И у нас общий баланс по углероду в данном случае – нулевой, выделяется в атмосферу столько же, сколько перед этим из неё было уловлено. А можно получать не метан, а метанол, сырье для крупнотоннажного производства еще более ценных продуктов. Одновременно сам метанол получается декарбонизованым, диоксид углерода, задействованный в его производстве, изъят из атмосферы и связан в востребованных экономикой продуктах. Как видите, сценарии разные, но все они так или иначе завязаны на химическую промышленность. При этом все химические технологии, связанные с получением или преобразованием водорода, подразумевают использование катализаторов. Поэтому лидирующая роль Института катализа в работе нового Центра вполне логична и оправданна. Это никак не умаляет вклад остальных его участников, позволяя выполнять комплексные работы на стыке катализа, электрохимии, химической технологии, органической, неорганической и физической химии, материаловедения, физики конденсированного состояния, металлургии, тепло-массообмена, теплофизики, газодинамики и плазмохимии.

– Какие еще организации будут участвовать в создании и работе Центра?

– Консорциум объединяет 10 научных (ИК СО РАН, ИНХС РАН, ИПХФ РАН, ФИЦ КазНЦ РАН, ИФТТ РАН, ИХТТМ СО РАН, ИМЕТ УрО РАН, ИПНГ СО РАН, ИТПМ СО РАН, ИТ СО РАН), 13 образовательных (МГУ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, НГУ, ТГУ, МФТИ, НИУ ВШЭ, РХТУ им. Д.И. Менделеева, КНИТУ, ВятГУ, ЮРГПУ(НПИ), СамГТУ, СахГУ, АГНИ) и 10 инжиниринговых и производственных организаций, в том числе – ООО «Газпромнефть-Промышленные инновации», ПАО «Татнефть», АО «Наука и инновации» (ГК «Росатом»), ООО «Центр водородных технологий» (АФК «Система»), ООО «ИнЭнерджи» (единственный в России серийный производитель низкотемпературных топливных элементов), ООО «НИЦ «ТОПАЗ» (разработчик высокотемпературных микротрубчатых топливных элементов), ООО ФПК «Космос-Нефть-Газ», АО «Грасис», катализаторные заводы - ЗАО «Нижегородские сорбенты» и ООО «Салаватский катализаторный завод». Как видите, «география» участников охватывает всю страну, от Санкт-Петербурга и Новочеркасска до Южно-Сахалинска, и в совокупности они имеют весь набор компетенций, необходимый для выполнения заявленных задач. Кроме того, подчеркну, мы будем работать не только над новыми технологиями. Чтобы эти технологии стали вовлекаться в оборот, использоваться на производстве, необходимы специалисты, умеющие с ними работать, начинать готовить которых необходимо уже сейчас. Нужна переподготовка уже работающих в отрасли сотрудников. И, конечно, необходимо информировать общество о преимуществах разрабатываемой высокотехнологичной продукции и технологий. Поэтому существенная доля работы центра будет посвящена образовательному направлению, а также работе по привлечению новых партнеров как среди научных организаций и вузов, так и новых промышленных партнеров.

– Можете привести какие-то конкретные примеры проектов, которые будут осуществляться в рамках Центра?

– У нас есть довольно объемный «портфель проектов». Например, разработка технологии получения водорода из возобновляемого биосырья. Сейчас уже есть технологии получения биодизельного топлива (green diesel - «грин-дизель»), которое можно поначалу смешивать с обычным дизельным топливом. А в перспективе заменить первым второе. В принципе, сейчас это уже происходит. Но применяемые в настоящее время технологии нацелены на производство биодизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания. В рамках концепции водородной энергетики, такое топливо преобразуется в водородсодержащий газ (синтез-газ) для использования в высокотемпературных топливных элементах. И КПД такой установки будет сравним или даже больше, чем у обычных дизель-генераторов. Но генераторы на топливных элементах позволяют получать высокий КПД, независимо от мощности, что открывает возможность для производства достаточно компактных и при этом мощных автономных источников питания, которые могут выполнять функцию как основного, так и вспомогательного электроснабжения. Есть также серьезный задел в области низкотемпературных топливных элементов. В целом, повторю, работа Центра будет охватывать максимум направлений, связанных с водородной энергетикой, от получения водорода, до его транспортировки и дальнейшего использования. При этом основная цель - пройти весь путь, довести технологии от лабораторий до опытно-промышленного уровня, когда становятся понятными их преимущества и слабые стороны. Собственно, это та стадия, на которой новые технологии начинают вызывать интерес у крупных промышленных компаний. И мы хотим на опыте нескольких проектов выстроить систему, которая позволяла бы достаточно быстро проходить всю цепочку трансфера технологии конечному потребителю.

– Когда можно рассчитывать на получение первых конкретных результатов в виде работающих прототипов, технологий, готовых для внедрения в производство?

– Вообще, путь от отдельных компонентов технологии, полученных в результате научной работы через прототипы к полноценному масштабированию технологии в производство, занимает не менее трех-пяти лет, а зачастую и дольше. Но многое также зависит от стартового уровня проектов, которые будут реализовываться в рамках Центра. В одних случаях, нужно начинать работу практически с нуля, в других – часть пути уже проделана силами организаций, вошедших в консорциум. И теперь надо просто продолжить эту работу, используя те возможности, которые нам дает кооперация в рамках Центра. Соответственно, такие проекты будут завершены в более сжатые сроки. Там, где уже есть готовые демонстрационные образцы, мы рассчитываем начать показывать первые результаты, как говорится, «в железе» через год или два.

Автор: Сергей Исаев