Проект «Разработка безмембранных щелочных спиртовых топливных элементов на основе двух несмешивающихся жидкостей с использованием наноструктурированных биметаллических и триметаллических катализаторов на металлических и углеродных носителях» коллектива разработчиков кафедры «Биотехнология и техносферная безопасность» (руководитель – д.т.н., профессор К.Р. Таранцева) получил грантовую поддержку Российского научного фонда.
«Грант в размере 1 400 000 рублей позволит нам продолжить работу над созданием высокоэффективных альтернативных источников энергии нового поколения, – рассказывает Клара Рустемовна. – На основе гибридных мультикаталитических систем с применением наноструктурированных электродов мы создаем безмембранные топливные элементы, работающие на возобновляем топливе».
Согласно данным Центра стратегического исследования проточные батареи, основанные на электрохимических реакциях, являются потенциально прорывными технологическими решениями в области систем накопления энергии следующего поколения наравне с «пост-литиевыми» технологиями; металл-воздушными аккумуляторами; гравитационными накопителями и др.
«Мы разработали топливный элемент, работающий по типу проточной батареи, основанный на электрохимических реакциях в системе двух несмешивающихся жидкостей «вода - этанол - гидрофобная ионная жидкость», – продолжает руководитель научного коллектива. – Новизна заключается в том, что в отличие от применяемых в настоящее время в мире проточных топливных батарей, в предлагаемом топливном элементе для поддержания границы раздела фаз не требуется протока (прокачивания) топлива и окислителя. Это существенно облегчает и удешевляет конструкцию, так как не требуются насосы для перекачки жидкостей и других комплектующих».
Как отмечают разработчики, размеры конструкции зависят только от требуемой мощности и напряжения. Элементы легко собираются в цепи (последовательно, параллельно, комбинированно) и встраиваются в существующие системы потребления энергии, как в режиме общего, так и раздельного резервирования. Кроме того, у предложенного ими варианта есть ряд преимуществ:
1) непроточный безмембранный топливный элемент существенно удешевляет и упрощает конструкцию, повышает ее надежность, обеспечивает его легкую интеграцию в портативные энергетические установки и дает возможность варьировать его мощности за счет изменения размеров;
2) используемый в качестве топлива этанол обладает гораздо меньшей токсичностью, является возобновляемым источником энергии и не требует особых условий хранения и транспортировки;
3) использование катализаторов на углеродных и металлических носителях и сильно щелочных электролитов позволит существенно сократить применение платины и палладия.
Проект направлен на проведение исследований в целях развития новой для нашего научного коллектива тематики и является логическим продолжением работ, выполненных нами в период с 2019 г. по 2021 г. в рамках международного исследовательского проекта РФФИ № 19-58-60002.
"Новый тип безмембранных топливных элементов на основе несмешивающихся жидкостей, предназначенный в основном для возобновляемого топлива" разрабатывался совместно с Университетом Южной Африки (UNICA, г. Йоханнесбург, ЮАР), – делится информацией профессор Таранцева. – Грант РНФ, рассчитанный на два года, позволит нам развить новую научную тематику, привлечь к нашей исследовательской команде новые молодые кадры и в итоге предложить коммерчески доступный, безопасный и надежный автономный портативный источник питания на основе этилового спирта. Он может использоваться для нужд электроники, беспроводных сенсорных сетей, медицины и других отраслей промышленности».
Поздравляем коллег и желаем успешной реализации проекта!