«Наука в Сибири» ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
|
Лауреаты-сибиряки: Н.Ф. Уваров, О.Ф. Бобренок, В.А. Собянин, В.А. Садыков. |
В состав авторского коллектива лауреатов от НАН Беларуси вошли директор Института порошковой металлургии
В настоящее время более 80 % всей используемой в мире энергии вырабатывается с использованием ископаемых топлив. Учитывая постоянно растущее население планеты и спрос на энергоресурсы, особенно в крупных быстроразвивающихся экономиках, и ограниченность этих ресурсов (считается, что при нынешнем уровне потребления мировые запасы нефти будут истощены в течение 50 лет), особое внимание уделяется сегодня использованию «нетрадиционных» источников энергии, которые совсем недавно не рассматривались как коммерчески перспективные.
Исследования, связанные с водородной энергетикой, являются сегодня приоритетными во всех без исключения промышленно развитых странах. Понятие «водородная энергетика» объединяет очень широкую и разноплановую область деятельности, включающую разработку генерирующих устройств с высоким КПД и низким уровнем токсичных выбросов, использующих водород или другие топлива с высоким содержанием водорода (топливные элементы), разработку технологий получения водорода из углеводородных топлив (каталитические мембраны), разработку технологий переработки биотоплив в водород-содержащие топлива; разработку процессов получения синтез-газа из различных углеводородов и гидратов метана и многие другие.
Общей проблемой для большинства новых технологий и устройств водородной энергетики является разработка новых материалов и композитов на их основе, обладающих сложными комплексами функциональных и эксплуатационных характеристик: высокая электронно- ионная проводимость, каталитическая активность, термомеханическая и химическая стабильность в рабочих условиях в сочетании с конструкционной адаптируемостью, требуемыми физико-механическими и физическими свойствами.
Сотрудничество Института порошковой металлургии НАН Беларуси (ИПМ) и организаций СО РАН имеет многолетнюю историю и развивается параллельно по многим направлениям. В области разработки пористых проницаемых материалов со специальным комплексом свойств для использования в качестве носителей катализаторов, несущих подложек для топливных элементов и каталитически активных мембран основным партнёром ИПМ является Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН.
Серия работ, представленная на соискание премии им. академика В. А. Коптюга, была подготовлена в рамках интеграционного проекта, завершенного в 2011 году: «Фундаментальные основы дизайна среднетемпературных твёрдооксидных топливных элементов на пористых металлических подложках». Лауреаты премии — основные соавторы серии работ и соисполнители данного проекта — представляют четыре организации: одну от НАН Беларуси и три от СО РАН. Помимо ИПМ и ИК, значительный вклад в выполнение проекта и подготовку серии работ внесли представители ИХТТМ и ИТ СО РАН.
Серия включает 27 работ, объединённых единой тематикой: статьи в ведущих международных периодических изданиях, главы в коллективных международных монографиях и доклады, представленные на международных научно-технических конференциях.
В работах, представленных на конкурс, рассмотрены различные научные аспекты (как фундаментального, так и прикладного характера), касающиеся дизайна новых материалов для перспективных процессов и устройств водородной энергетики: синтез и характеризация оксидных нанокомпозитов со смешанной электронно-ионной проводимостью — катодных материалов топливных элементов и слоёв с селективной кислородной проницаемостью, реакционная способность и транспортные характеристики нанокомпозитов, структурированные носители катализаторов и несущих подложек для среднетемпературных тонкослойных ТОТЭ и каталитических мембран, дизайн высокоэффективных и устойчивых к зауглероживанию катализаторов трансформации углеводородов и спиртов в синтез-газ и водород, создание среднетемпературных твердооксидных топливных элементов с функционально структурированными катодами и анодами и кислородпроводящих мембран, характеристики тонкослойных ТОТЭ с композиционными катодными слоями на металлических подложках, дизайн и характеристики кислородпроводящих мембран на композиционных подложках.
Авторами создан новый перспективный тип материалов — функционально структурированные композиционные материалы, состоящие из слоёв с градиентом по составу и пористости, нанесённые на макропористые металлические носители (трубчатые, планарные), обеспечивающие необходимую термомеханическую стабильность и конструкционную адаптируемость. Ими успешно решены основные взаимосвязанные задачи создания таких материалов, включая дизайн носителей, синтез и оптимизацию составов нанокомпозитных активных материалов, разработку процессов их нанесения в виде функционально структурированных слоев на носители и испытания полученных материалов в устройствах разных типов (ТОТЭ, каталитические, в том числе мембранные, реакторы).
Несомненно, что плодотворное сотрудничество как институтов-партнёров по данному конкурсу, так и СО РАН — НАН Беларуси будет развиваться и дальше, обеспечивая передовые позиции наших стран в приоритетных областях науки и техники, включая водородную энергетику. Это и есть воплощение в жизнь идей В. А. Коптюга об устойчивом развитии.
Наш корр.
Фото В. Новикова
стр. 1, 2