Российский Научный Центр Курчатовский Институт ПЕРСПЕКТИВЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В.Н.Фатеев Директор Института Водородной Энергетики и Плазменных. - презентация

1 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ПЕРСПЕКТИВЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ _____________________________________________________________________________ В.Н.Фатеев Директор Института Водородной Энергетики и Плазменных Технологий РНЦ «Курчатовский институт» Семинар «Альтернативные моторные топлива» 25 апреля 2008, Москва ПЕРСПЕКТИВЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ _____________________________________________________________________________ В.Н.Фатеев Директор Института Водородной Энергетики и Плазменных Технологий РНЦ «Курчатовский институт» Семинар «Альтернативные моторные топлива» 25 апреля 2008, Москва Российский Научный Центр Курчатовский Институт

2 ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА и ТЕХНОЛОГИИ – основные направления Новые технологии производства водорода Хранение, транспортировка и распределение водорода Применение водорода для производства энергии Водородная безопасность, коды и стандарты Образование (подготовка и переподготовка специалистов)

3 Российский Научный Центр Курчатовский Институт Водородная энергетика – решения проблем экологии и энергетической безопасности Топливные элементы обеспечивают: -снижение выбросов автотранспорта -резервное энергообеспечение особо важных объектов (госпиталя, вычислительные терминалы, подразделения МЧС и т.п.) -автономное энергообеспечение (предприятия инфраструктуры, расположенные в экологически охраняемых зонах (национальные парки и т.п.), возобновляемая энергетика)

4 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОРОДА, КАК ТОПЛИВА В ДВС Бензин +водород СНГ СПГ Метанол Водород Выброс СО, % Выброс СН, % Выброс NOх, % Удельные выбросы, % Вид применяемого топлива ТЭ

5 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА Конверсия ископаемых и синтетических топлив (включая биомассу) Электролиз воды Термохимические и термоэлектрохимические циклы Фотохимический синтез Фотоэлектрохимические методы и т.д. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ Топливные элементы Двигатели внутреннего сгорания Турбины (паро перегрев)

6 Российский Научный Центр Курчатовский Институт СРАВНИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ТОПЛИВНОМ ЭЛЕМЕНТЕ И «ТРАДИЦИОННОЙ» ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ

7 Российский Научный Центр Курчатовский Институт HYDROGEN UTILIZATION in PEM FUEL CELLS

8 Российский Научный Центр Курчатовский Институт

9 В 2006 году в рамках федеральной программы выпущен опытный образец энергоустановки на основе твердо полимерных топливных элементов (10 к Вт) – РНЦ «Курчатовский институт», ЦНИИ СЭТ. Ведутся интенсивные разработки компанией НИК НЭП. Применение водорода для производства энергии НИК НЭП

10 Российский Научный Центр Курчатовский Институт Для успешной коммерциализации топливных элементов даже на начальном этапе необходимо: Стоимость: транспортные энергоустановки – около 100 долларов США за 1 к Вт стационарные энергоустановки (включая промышленную энергетику) долларов США за 1 к Вт источники питания для портативной электроники – долларов США за 1 к Вт Реальная цена имеющейся на рынке продукции – более 2000 долларов за 1 к Вт. Ресурс непрерывной работы: транспортные энергоустановки - не менее часов стационарные энергоустановки – не менее часов источники питания для портативной электроники – не менее 8000 часов Гарантированный ресурс имеющихся на рынке топливных элементов – не более 2000 часов.

11 Российский Научный Центр Курчатовский Институт СНИЖЕНИЕ ЦЕНОВОГО УРОВНЯ ПРИ МАССОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ! (?)

12 Российский Научный Центр Курчатовский Институт Нанотехнологии для водородной энергетики нанокатализаторы для электролизеров и топливных элементов (увеличение удельной производительности, снижение расхода металлов платиновой группы, кардинальное повышение срока службы); наноструктурированные мембраны и элементы (для систем получения и очистки водорода, для водородных сенсоров); нанопленки, наноструктуры, нанопокрытия для пассивных элементов водородной безопасности.

13 Российский Научный Центр Курчатовский Институт Электронные фотографии (х 5000) различных разработанных нанокатализаторов для электролизеров и топливных элементов Стендовая водородно- воздушная ТПЭ ТЭ батарея мощностью 1 к Вт Увеличение производительности на 30% Снижение расхода металлов платиновой группы в 2-3 раза Повышение срока службы электрокатализаторов на 30-50% Промышленный образец ТПЭ электролизера Производительность 2 нм 3/час Рабочее давление 3 МРа Мощность 8,3 kW Нанотехнологии для водородной энергетики

14 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ТВЕРДОПОЛИМЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ ДЛЯ СТАНЦИЙ ВОДОРОДНОЙ ЗАПРАВКИ (3,0 МПа и 13,0 МП (разработка) Performances of PEM water electrolysers - Power consumption kW*hour/m 3 of H 2 - Voltage on the cell V at i=1 A/cm 2 and t=90 C - Operating pressure up to 30 bars and more - Hydrogen purity > 99.99% - Noble metal content in catalytic layer: anode mg/cm 2 cathode mg/cm 2 - Life time (average) > hours

15 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ПЛАЗМЕННАЯ И МЕМБРАННО-КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТОПЛИВ В ВОДОРОД (СИНТЕЗ-ГАЗ) ОЧИСТКА ВЫХЛОПА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА БЕНЗО – ВОДОРОДНОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНГИЯ БОРТОВОЙ ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ДЛЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ВОДОРОДНОГО ТРАНСПОРТА - СУДА, ЛОКОМОТИВЫ (ПЕРСПЕКТИВА) ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДСТВА, ХРАНЕНИЯ, ТРАНСПРТИРОВКИ И ЗАПРАВКИ ЖИДКИХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОДОРОДОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ТРАНСПОРТА КОМПАКТНЫЙ ПЛАЗМЕННЫЙ КОНВЕРТОР ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ВКЛЮЧАЯ СТАНЦИИ ВОДОРОДНОЙ ЗАПРАВКИ

16 Российский Научный Центр Курчатовский Институт ПЕРЕХОД К ВОДОРОДНОЙ ЭКОНОМИКЕ США НИОКР и демонстрационные проекты – гг. Коммерциализация (начальная стадия) – гг. Создание инфраструктуры, развитие рынков – гг. Переход к водородной экономике – гг. РОССИЯ (финансируемые проекты) НИОКР гг. Коммерциализация (начальная стадия) гг. (ТЭ гг.) Создание инфраструктуры, развитие рынков - ????? Переход к водородной экономике - ????? Государственная поддержка проектов останется доминирующей до гг.! Отсутствие мотивации регионов и бизнес-структур; отсутствие программы демонстрационных проектов водородной энергетики в регионах и России в целом – ведет необратимому отставанию в темпах перехода к водородной экономике!

17 Российский Научный Центр Курчатовский Институт Acknowledgement to FASI (Rosnauka) THANK YOU FOR YOU ATENTION СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ