Проблема эта насущная в современном мире. Углеводороды, широко используемые сегодня, относятся к невозобновляемым источникам энергии. В то же время не всегда есть возможность протянуть линии электропередачи в отдаленные, малодоступные территории. Особенно актуально это для России, где таких районов много.

В настоящее время выпуском автономных источников тока озабочены в Газпроме. Дело в том, что безопасность магистральных газопроводов обеспечивают станции катодной защиты, которым для работы нужна электроэнергия. Как отметил научный руководитель ИВТЭ Юрий Зайков, тянуть по тайге и болотам линии электропередачи к газопроводам дорого и не всегда возможно. Их место могут занять автономные энергоустановки на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). В частности, станции катодной защиты газопровода «Сила Сибири» в недалеком будущем будут обеспечиваться электричеством именно таким образом. Разработкой ТОТЭ и технологией их производства заняты сейчас уральские ученые в рамках совместной лаборатории материалов и устройств для электрохимической энергетики ИВТЭ и УрФУ

ТОТЭ — это сложное многокомпонентное устройство, в котором сочетаются разнородные материалы, потоки массы и энергии. Как пояснил заведующий лабораторией твердооксидных топливных элементов ИВТЭ, доктор химических наук Максим Ананьев, в институте созданием эффективно работающего ТОТЭ заняты три лаборатории. Одна ведет подбор и синтез функциональных материалов. Вторая трудится над устройствами в целом: технологией подвода газовых потоков, распределением и утилизацией тепла, организацией электрической коммутации.

— Наша лаборатория (третья) занимается технологией формирования единичного топливного элемента и изучением процессов, происходящих при работе ТОТЭ, — пояснил Максим Ананьев. — Теоретическая группа занимается вопросами моделирования работы ТОТЭ. Проблемой всего научного сообщества, сдерживающей коммерциализацию таких топливных элементов, является деградация функциональных материалов ТОТЭ при длительной эксплуатации устройств. Причин деградации много: от отравления электродов из-за примесей в подаваемом газе до диффузионных процессов, возникающих между разными материалами устройства. Эти процессы протекают медленно, поэтому их сложно изучать. Один наш стандартный эксперимент длится 3000 часов. После выявления узких мест на них можно будет воздействовать и повышать эффективность работающих устройств. Здесь очень большое поле для поиска творческих и оригинальных решений, что привлекает молодых специалистов, работающих в совместной лаборатории ИВТЭ и УрФУ.

Ученые уже добились хороших результатов. Как отметил Юрий Зайков, уральцам единственным в России, а может, и в Европе, совместно с Росатомом удалось два года назад создать топливный элемент мощностью до 1,5 кВт, который безаварийно проработал свыше полутора лет на экспериментальном участке защиты газопровода и прошел контрольные испытания в «Газпром трансгаз Екатеринбург». Ранее эта разработка была продемонстрирована на выставке «День инноваций Министерства обороны РФ» в Москве, где отмечена наградой министра обороны за заслуги в области развития и внедрения инновационных технологий.

Производить автономные установки, вырабатывающие электроэнергию, будут на Новоуральском заводе газовых центрифуг. Это предприятие — основной индустриальный партнер совместной лаборатории ИВТЭ УрО РАН и УрФУ. К концу 2017 года планируется начать выпуск продукции.