Международная научно-образовательная лаборатория «Технологии водородной энергетики»

Торстейнн Инги Сигфуссон

Научный руководитель лаборатории


 

 

Создана в рамках Постановления № 220  Правительства РФ (приказ 135/од от 09.12.2010 (на основании решения Совета по Грантам Правительства РФ (протокол от 30.10.2010), решения Ученого Совета ТПУ № 10 от 03.12.2010)).

Цель деятельности лаборатории

Развитие фундаментальных и прикладных научных исследований в области технологий водородной энергетики, материаловедения для водородной энергетики, физики конденсированного состояния вещества, а также физики плазмы, пучковых и плазменных технологий  в соответствии с мировыми аналогами.  

Главные преимущества водорода как энергоносителя:

  • неограниченные запасы сырья, если в качестве источника водорода рассматривать воду;   
  • экологическая  безопасность, поскольку продуктом сгорания водорода  является вода;
  • высокий кпд   водородных топливных элементов - от 60 до 70% энергии топлива    
  • непосредственно превращается в электроэнергию;
  • уникальные экологическая чистота источников энергии,  использующих в качестве топлива водород;
  • решение проблем  энергетической безопасности.

Задачи

  1. Развитие научных исследований  по направлению «технологии водородной энергетики», являющихся продолжением  работ, выполняемых в ТПУ в 2007-2008 гг. в рамках реализации инновационной образовательной программы (ИОП)  национального проекта «Образование» и программы развития  ГОУ ВПО «Томский политехнический  университет» на 2009-2018 гг. в категории «Национальный исследовательский университет».
  2. Разработка проекта и пуск в эксплуатацию промышленно-демонстрационных образцов  электростанций различной мощности,  работающих на сбросовом водороде и природном  газе.
  3. Использование  пучково-плазменных технологий для создания  опытного образца  твердооксидного топливного элемента с тонкопленочным электролитом, работающего при температуре 600 – 7000С, и имеющего плотность мощности не менее  0,5 Вт/см2.
  4. Использование  трековых ядерно-физических технологий для  увеличения протонной проводимости  полимерных мембран   водородных топливных элементов.
  5. Разработка и создание  материалов, устойчивых к длительному воздействию водорода. 
  6. Реализация неразрушающих методов  контроля водородного «охрупчивания»  конструкционных материалов.
  7. Оптимизация   методов радиационного, низкотемпературного удаления водорода из конструкционных материалов.

Участие в выставках  и презентациях

  • Золотая медаль 67-й Международной технологической ярмарки (Болгария, г. Пловдив) за разработку и внедрение ФТИ ТПУ «Технологии и оборудование для осаждения плазменных наноразмерных покрытий на материалы и изделия».
  • IV Международная вы­ставка   «Перспективные технологии XXI века» в рамках 3-его Международ­ного форума по интеллек­туальной собственности «Expopriority'2011», (ЦВК «Экспоцентр», г. Москва, Россия).
  • Петербургская техническая ярмарка, 13 – 15 марта  2012 г. Диплом II степени с вручением серебряной медали.
  • Ганноверская техническая ярмарка, 23 – 27 апреля 2012 г. Диплом Ганноверской ярмарки-2012.
  • Организация и проведения Дня  России по теме научных исследований «Пучково-плазменные технолоии в водородной энергетике» на Международной Ганноверской ярмарке-2012  24 апреля  2012 г.
  • Организация и проведение Летней научной школы в Исландии по возобновляемым источникам энергии для молодых ученых, студентов и аспирантов ТПУ в августе с 18 по 27, 2012 г. под руководством  профессора Сигфуссона Т.И.

Сотрудничество с зарубежными партнерами

  • Венский Технологический университет,
  • Saarland University, Saarbrücken, Germany,
  • Massachusettes University (США),
  • Фраунгоферовский Институт неразрушающего контроля (Германия, г. Саарбрюкен),
  • Инновационный центр (Исландия, г. Рейкьявик),
  • Миланский политехниче­ский университет (Италия, г. Милан),
  • Доноста международный физический центр   (Испания, г. Сан-Себастьян).
  1. Изготовлено пучково-плазменное оборудование с программным обеспечением для производства многослойных структур ячеек твердооксидных топливных элементов.
    Максимальная плотность мощности изготовленных с применением вышеуказанных методов топливных ячеек при температуре 650°С составила 200-250 мВт/см2. Это в несколько раз превышает значения плотности мощности, характерной для топливных элементов с несущим электролитом в данных условиях.
  2. Изготовлен стенд  для производства и исследования многослойных структур топливных ячеек и батарей твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).
    Стенд  и пучково-плазменное оборудование готово к коммерческой реализации.
  3. Изготовлена лабораторная установка  для пучковой обработки и магнетронного нанесения защитных покрытий на металлы и сплавы, используемые в инфраструктуре водородной энергетики. Пучково-плазменная обработка существенно увеличивает ресурс работы материалов взаимодействующих с водородом.
    Установка позволяет:
    • производить очистку поверхности образцов ионным пучком;
    • наносить защитные и модифицирующие покрытия на поверхности исследуемых материалов;
  4. Создан новый вид  ионообменных мембран для топливных элементов, обладающих высокими технико-экономическими параметрами, превышающими известные аналоги в мире.
    • Реализация данной части проекта основана на использовании уникальной ускорительной техники ТПУ – циклотрона Р7М и электростатического генератора ЭСГ 2,5. 
  5. Разработаны  способы накопления водорода в субмикрокристаллических образцах титана  и  низкотемпературного удаления водорода и восстановления свойств конструкционных материалов.
  6. Реализована подготовка магистров по направлению «Физика», по программе «Водородная энергетика».