Деловая слава России


Новости


МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты



РАЗВИТИЕ НАУКИ В РОССИИ



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Наука » Накопители энергии большой мощности

Наука: Накопители энергии большой мощности - 19-07-2016, 22:03

Накопители энергии большой мощности

Вячеслав Михайлович ФИЛИН,

д.т.н., профессор, первый заместитель генерального конструктора РКК «Энергия» им. С. П. Королева;
Борис Александрович СОКОЛОВ,

д.т.н., профессор, советник президента корпорации;
Александр Алексеевич СМОЛЕНЦЕВ,

главный конструктор двигателей, двигательных и энергетических установок;
Андрей Николаевич ЩЕРБАКОВ,

заместитель начальника отделения — начальник отдела водородных энергетических установок;
Александр Викторович ЛЫСИКОВ,  ведущий конструктор;
Александр Семенович СТИХИН, директор ЗЭП ОАО УЭХК;
Владимир Иванович МАТРЕНИН, заместитель директора ЗЭП ОАО УЭХК, начальник ОКБ.

 

 

НАКОПИТЕЛИ ЭНЕРГИИ БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

 

Отечественные работы по водородной энергетике для космической техники были начаты  в СССР на предприятии, которое сегодня носит название «РКК «Энергия» имени С. П. Королева», в 1967 году в связи с необходимостью энергообеспечения Лунного орбитального корабля, создававшегося по программе Н1(Л3. В США аналогичная работа для систем энергоснабжения космических аппаратов (КА) «Джемини» и «Аполлон» началась на 5 лет раньше.  Исследования в области водородной энергетики привели к созданию в 80-х годах электрохимических генераторов (ЭХГ) РС-17C для «Спейс-Шаттл» и ЭХГ «Фотон» для системы «Энергия-Буран», доказавших высокую эффективность, надежность и безопасность в течение более 20 лет эксплуатации. Достижения в области создания ЭХГ стимулировали развитие за последние 10 лет композиционных баллонов и арматуры для хранения газов при давлении до 700 атм, электролизеров воды высокого давления, что привело к разработкам аккумуляторов энергии с водородным циклом, в котором суммируются достижения перечисленных технологий.

 

 

Уровень развития современных водородных технологий может быть определен следующими событиями:


• заканчивается более чем 20-летняя эксплуатация американских космических кораблей «Спейс-Шаттл», в которых энергопитание обеспечивается водород-кислородными ЭХГ «РС-17С» фирмы «UTC», обеспечившими работу космических кораблей без аварий. За прошедшее время ресурс генераторов был поднят, при этом генераторы были форсированы по мощности в два раза без существенной переделки;
• в 2004 году были поставлены на боевое дежурство германские лодки со вспомогательной анаэробной энергоустановкой на базе водород-кислородных ЭХГ;
• в Японии, США и Европе созданы опытные легковые автомобили и автобусы с водород-воздушными ЭХГ. Развернуты опытные сети водородных автозаправочных станций, заправляющие автотранспортные средства водородом как газообразным (350 атм в настоящее время, в перспективе до 700 атм), так и криогенным. Водород либо производится на месте в контейнерных электролизно-компрессорных установках, либо привозится на станцию в жидком виде, где газифицируется и компримируется. Заправка водородом осуществляется с помощью заправочных пистолетов. Таким образом, накапливается бесценный опыт, подготавливаются опытные кадры не только разработчиков, но и эксплуатационников, ремонтников;
• в России подтверждена (впервые в мире) работоспособность ЭХГ «Фотон» (аналог американского ЭХГ «РС-17С») после 16-летнего хранения. Генераторы были созданы в Советском Союзе (всего изготовлено 120 шт.) и в настоящее время сохраняют свои характеристики. Это позволило РКК «Энергия» в 2000-2010 годы кооперации, прежде всего с УЭХК, создать для различных заказчиков несколько образцов опытных ЭУ с модернизированными ЭХГ «Фотон». При этом мощность генераторов форсировалась в 2 раза, напряжение с 27В поднималось до 110В (ЭУ автомобиля «Антэл-1»), 60В (ЭУ «СУТЭ»  для РЖД). Для автомобиля «Антэл-2» был разработан вариант водород-воздушного ЭХГ «Фотон-ММВ», для автомобиля «Антэл-4» был создан ЭХГ, работающий на воздухе и водороде, полученном риформингом обычного углеводородного топлива. Чистый водород во всех случаях хранится в композиционных баллонах высокого давления (до 400 атм).

 

 

Ближайшая перспектива развития водородных технологий:


— создание ЭХГ нового поколения (со щелочными матричными или полимернообменными топливными элементами) с уровнем удельной мощности до 1 кВт/кг, достижимым ресурсом 10-40 тыс. ч при удельной стоимости батареи топливных элементов — 2000 долларов/кВт; при этом мощность блока батарей может достигать 2000 кВт;

— создание электролизеров воды высокого давления (ЭВД) с уровнем рабочего давления электролизных газов до 70 МПа при расходе генерируемого водорода до 500 нм3/ч, с ресурсом до 40 тыс. ч, с уровнем удельных затрат электроэнергии на производство водорода в конце ресурса не более 4,6 кВт·ч/нм3;
— создание аккумуляторов энергии с водородным циклом (АЭВЦ) — установок бесперебойного (аварийного) питания емкостью более 500 кВт·ч с удельной энергией более 500 Вт·ч/кг, включающих ЭХГ, электролизеры воды высокого давления, емкости для хранения очищенных электролизных газов и комплекс служебных систем;
— создание металл-композиционнных баллонов (например, для хранения водорода) с рабочим давлением до 700 атм, при относительной массе хранимого водорода 6% от массы баллона;

— разработка и создание водород-кислородной арматуры (запорная, регулирующая, заправочная, предохранительная и др.), датчиков измерения высокого давления (до 700 атм).

 

Необходимо отметить, что развитие водородных технологий в мире является весьма неравномерным, поскольку новейшие водородные технологии, в которые были вложены значительные средства, не передаются «опоздавшим» разработчикам, как это видно на примерах создания отечественных ЭХГ с полимерообменным электролитом. 

 

Межотраслевой альманах №29/2011 год




Ключевые теги: наука
 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУКИ


Календарь событий:

«    Апрель 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Архив новостей:

Февраль 2017 (1)
Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (7)
Октябрь 2016 (11)
Сентябрь 2016 (6)
Август 2016 (13)