«Росатом» разработал новую электролизную установку по производству водорода

Специалисты «Центротеха» (входит в топливную компанию «Росатома») изготовили опытный образец электролизной установки производительностью 50 Нм³/ч (нормальных кубических метров водорода в час).

Разработка выполнена по заказу «Росэнергоатома» в рамках инвестиционного проекта по созданию российских технологий для крупномасштабного производства и потребления водорода. Ранее в «Росатоме» была создана линейка электролизных установок производительностью от 5 до 40 Нм³/ч.

Оборудование работает на базе импортонезависимой технологии электролиза воды с применением уникальной анионопроводящей матрицы. Матрица, изготовленная из обработанного специальным образом неорганического и не содержащего фтор материала с внедренными в процессе изготовления катионами калия (обеспечивающими анионную проводимость), имеет малое удельное электрическое сопротивление, низкий уровень деградации анионной проводимости в процессе эксплуатации, высокую коррозионную стойкость и механическую прочность, обеспечивая перепад давлений между сухими кислородной и водородной полостями до 1 атм.

Установка отличается компактностью, низким удельным энергопотреблением электролизной батареи (не более 4 кВт∙ч на один нормальный кубометр производимого водорода), высокими динамическими характеристиками и проч. Оборудование обеспечивает требуемую чистоту товарного водорода (99,9 % без учета паров воды на выходе из электролизной батареи). Конструкцией предусмотрена возможность использования дополнительной системы осушки и очистки водорода для получения товарного продукта сверхвысокой чистоты.

«Особенность новой электролизной установки в том, что она изготовлена в контейнерном исполнении со всем комплектом вспомогательного оборудования. Кроме того, для изготовления концевых фланцев электролизных батарей впервые использовалась 3D-печать. Это позволило нам существенно снизить массу, а также кратно сократить трудоемкость и сроки изготовления фланцев», — отметил главный конструктор электролизеров «Центротеха» Константин Большаков.

Установка сочетает конкурентные преимущества двух наиболее распространенных промышленных технологий — щелочной проточной и электролиза на основе протонообменной мембраны. При этом электролизные батареи на анионообменной матрице, созданные новоуральскими специалистами, примерно в 9-10 раз меньше, чем проточные щелочные батареи аналогичной производительности. Кроме того, требования к степени очистки воды для электролиза существенно ниже, чем при использовании установок на основе протонообменной мембраны. При этом электролизные элементы «Центротеха» имеют существенный потенциал для повышения эффективности, что позволит в дальнейшем создавать установки большей производительности в существующих компоновочных решениях.

В настоящее время ведется подготовка опытного образца к определительным ресурсным испытаниям.

Предполагается, что первые опытные и опытно-промышленные установки «Центротеха» используют:

• в Центре водородного инжиниринга с опытным полигоном на Сахалине,
• на стендовом испытательном комплексе по производству водорода на Кольской АЭС,
• на водородном заправочном комплексе для поездов на водородных топливных элементах на Сахалине.

«ТВЭЛ реализует масштабный инвестиционный проект по созданию в Новоуральске опытно-промышленного производства электролизного оборудования. Предприятия новоуральской площадки имеют все технологические компетенции и необходимый опыт для освоения полного цикла производства оборудования от электролизных элементов до комплектных установок в блочно-модульном и контейнерном исполнении. Этот проект входит в единую дорожную карту, утвержденную межведомственной рабочей группой по развитию  водородной энергетики в Российской Федерации и должен быть завершен к концу 2026 года», — подчеркнул директор департамента развития и поддержки деятельности новых бизнесов ТВЭЛ Александр Штарев.