«Росатом» разработал электролизеры для производства водорода

«Центротех» разработал две линейки электролизеров. Первая — производительностью от 5 до 40 нормальных кубических метров в час (Нм³/ч). Вторая — ​50 Нм³/ч и выше. Все полностью из российских материалов, а технология — ​прорывная для мировой практики.

«Росатом» считает водородную энергетику одним из приоритетных направлений и разрабатывает решения для атомной энерготехнологической станции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и химико-­технологической частью для получения водорода, создает топливные элементы, системы хранения и транспортировки водорода и проч. Организация производства электролизеров — ​часть этой масштабной работы.

Самые распространенные электролизеры в мире — ​проточные щелочные и протонообменные. Особенность сделанного по заказу «Росэнергоатома» электролизера «Центротеха» — ​анионопроводящая матрица из неорганического материала собственной разработки и изготовления. Через протонообменную мембрану проходят протоны Н+. Через анионопроводящую матрицу — ​группа ОН–. Такая матрица прочнее, срок службы выше. Еще одна особенность — ​подача рабочей воды в виде пара, это снижает требования к водоподготовке и повышает энергоэффективность.

Первый макетный образец электролизной батареи в «Центротехе» изготовили в 2019 году для отработки основных параметров, затем специалисты предприятия сконструировали электролизную установку. Ее удельное энергопотребление для производства 1 Нм³ водорода чистотой 99,9 % и давлением на выходе из установки 1,5 МПа — ​меньше 4 кВт·ч. Это лучше показателей большинства существующих технологий.

«Импортонезависимая технология электролиза на анионообменной матрице — ​прорывная не только для России, но и для мировой практики. С одной стороны, установка обладает низким энергопотреблением и позволяет минимизировать содержание благородных металлов в катализаторах (металлы платиновой группы — ​одна из значимых статей расходов при производстве электролизеров. — «СР»). С другой — ​она компактная и эффективно работает при динамическом изменении производительности в широком диапазоне», — ​отметил научный руководитель приоритетного направления научно-­технологического развития «Водородная энергетика» «Росатома» и председатель научно-­технического комитета инвестиционного проекта «Росэнергоатома» академик РАН Николай Пономарев-­Степной.

Следующий этап — ​ресурсные испытания и отработка режимов эксплуатации. «Росэнергоатом» требует, чтобы срок службы установки был 10 лет. После полного цикла заводских испытаний и сертификации опытный образец мощностью 50 Нм³/ч и первые опытно-­промышленные электролизные агрегаты ориентировочно в 2023 году отправят на Кольскую АЭС. Там «Росэнергоатом» намерен создать стендовый испытательный комплекс производства водорода.

Установками небольшой производительности можно оснащать предприятия атомной отрасли (на АЭС, например, водород используется для охлаждения генераторов), пищевой, стекольной индустрии и др. Электролизеры большей мощности нужны для крупнотоннажного производства товарного водорода и декарбонизации промышленности.