История развития твердооксидных топливных элементов.

«Разработки твердооксидных топливных элементов. начались у нас еще в 1950-60 гг. прошлого века. И «впереди планеты всей» был Советский Союз. В 1965 г. впервые в мире был испытан ТОТЭ с YSZ-электролитом и Pt-электродами в Институте электрохимии Уральского Научного Центра. ТОТЭ был мощностью 50 Вт и работал в течение 1000 часов. К концу десятилетия испытывались устройства мощностью 300-400 Вт».
В США системные исследования и разработки ТОТЭ начались позднее, в начале 1970-х годов (Westinghouse, Питтсбург, штат Пенсильвания) с единичного элемента мощностью 16 Вт. И только в 1986 г. американцы испытали батарею ТОТЭ (т.н. «стек») мощностью 400 Вт на 24 трубчатых топливных элементах нетрадиционной конструкции в течение 1250 часов. Начиная с 1980 г. заказчиком фирмы Westinghouse было Министерство энергетики США. С 1986-го по 2005 г. единичные элементы и стеки накопили время испытаний 88000 часов и выработали более 4000 МегаВт электрической энергии. При этом испытания продолжаются и сейчас. В 2010 г. единичные элементы перешагнут рубеж в 130 000 часов (15 лет работы с незначительной деградацией характеристик). Siemens после приобретения Westinghouse успешно продолжает разработку энергосистем и сейчас является признанным мировым лидером в технологии твердооксидных топливных элементов.

В 1989 г. в ответ на демонстрацию 3 кВт установки фирмы Westinghouse (для Tokyo Gas) в Рф силами сотрудников четырех институтов был изготовлен высокотемпературный электрохимический генератор мощностью 1 кВт с К.П.Д. около 43%, который прошел испытания в ИВТЭ УрО Р.А.Н.. Расположение элементов в модуле запатентовано и стало прототипом для последующих энергосистем с ТОТЭ. Энергоустановка до 92-го г. успела пройти испытания на нескольких объектах. После чего во время перестройки исследования были приостановлены на долгие годы, а лидерство в разработке твердооксидных топливных элементов  перешло к Западу.

В США в 2001 г. при поддержке правительства сформировался альянс Solid State Energy Conversion Alliance (SECA) для реализации программы промышленного выпуска к 2010-2012 гг. энергосистем (3-10 кВт) на твердооксидных топливных элементов себестоимостью $400 за 1 кВт установки. Ведущие американские фирмы уже в 2006 г. добились показателей $700 за 1 кВт установленной мощности, а одному из членов альянса SECA — компании General Electric — в том же г. удалось снизить цена до рекордных $254 за 1 кВт. В среднем, по оценкам эксперта Александра Данилова (журнал «Российские нанотехнологии»), продажная цена 1 кВт установленной мощности генераторов на ТОТЭ на сегодня составляет $3000.

Программа SECA включала до кризиса шесть проектов, разрабатываемых конкурирующими промышленными командами: Cummins-SOFCo, Delphi-Battelle, General Electric, Siemens-Westinghouse (в последние годы Siemens), Acumentrics и FuelCell Energy. Сейчас финансируются четыре проекта. Программа SECA включает три фазы. Первые две заключались в научно-конструкторских разработках, которые были закончены к 2008 г. С тех пор в силу вошел 3-ий этап – коммерциализация. Каждая из перечисленных фирм сегодня предлагает оборудование на ТОТЭ. Delphi совместно с Battelle Pacific Northwest Division в 2007 г. представили маленькие компактные (2,5 л, 9 кг) генераторы на ТОТЭ, которые могут быть использованы для различных транспортных средств или малоэтажных построек. Компания FuelCell Energy (США) сосредоточена на силовых установках на ТОТЭ для морских судов. Siemens начала производство ТОТЭ еще в 1998 г.. Пожалуй, на сегодня Siemens имеет самый широкий ряд генераторов на ТОТЭ. Это установки от 5 кВт до 300 кВт (гибрид с газовой турбиной). Наряду с Siemens в индустии твердоксидных топливных элементов специалисты признают также фирму Acumentrics.

Еще записи на эту же тему:



Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.