Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0124

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0124
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук
Название доклада
Разработка и создание водородной системы резервного электроснабжения и аккумулирования энергии
Докладчик
Тарасов Борис Петрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка новых технических решений, обеспечивающих повышение надежности электропитания телекоммуникационного оборудования и снижение экологической нагрузки на природу за счет применения водородных технологий аккумулирования энергии. Создание экспериментального образца водородной системы резервного электроснабжения и аккумулирования энергии.
Актуальность и новизна исследования
Для бесперебойного энергоснабжения критичных объектов, повышения надежности электропитания телекоммуникационного оборудования, выравнивания разницы между выработкой и потреблением электроэнергии, снижения экологической нагрузки на природу необходимы промежуточные средства аккумулирования энергии. Традиционные решения в области резервного электропитания включают электрохимические батареи или дизельные или бензиновые электрогенераторы. Однако электрохимические батареи не подходят для продолжительного резервного питания, не надежны при эксплуатации, чувствительны к температурам и экологически не безопасны. Дизельные и бензиновые генераторы могут обеспечить продолжительное резервное электропитание, но они трудоемки в техническом обслуживании, экологически вредны из-за возможности разлива топлива и токсичности продуктов сгорания, обладают высоким уровнем шума. Поэтому решение этой проблемы является актуальным.
Нами предлагается использовать в качестве энергоносителя водород, который при окислении в топливных элементах преобразует химическую энергию в электрический ток. Водородная система аккумулирования энергии состоит из электролизера, системы хранения водорода и водород-воздушного топливного элемента. Такая система гарантирует стабильность энергетических параметров, упрощает эксплуатацию и хранение, повышает эффективность и увеличивает надежность работы. Предлагаемый подход по разработке систем резервирования и аккумулирования электроэнергии и исследование по поиску новых материалов и созданию компактных и безопасных аккумуляторов водорода многократного действия обладают всеми признаками научной новизны и оригинальности.
Описание исследования

Для хранения водорода разработаны и изготовлены металлогидридные аккумуляторы водорода многократного действия. Установлено, что они могут заправляться водородом из баллонов высокого давления и из химических и электролизных генераторов. Изготовлена водородная система резервного электропитания, состоящая из металлогидридного аккумулятора водорода и водород-воздушного топливного элемента, в которой химическая энергия окисления водорода преобразуется в электрический ток. Проведенный экономический расчет показал, что водородные системы электропитания проигрывают по себестоимости дизельным генераторам тока и электрохимическим батареям, но выигрывают по совокупной цене владения через 5-6 лет.

Изготовлен экспериментальный образец водородной системы аккумулирования энергии, состоящий из электролизного генератора водорода, металлогидридного аккумулятора и водород-воздушного топливного элемента. При избытке электроэнергии электролизный генератор вырабатывает водород, который запасается в компактных и безопасных металлогидридных системах, а при нехватке энергии водород поступает в топливный элемент, где окисляется с образованием электроэнергии. Основными преимуществами водородной системы аккумулирования энергии являются отсутствие загрязнения окружающей среды, высокий КПД преобразования химической энергии в электрическую и надежность. 

Результаты исследования

Разработана программа испытаний макета металлогидридного аккумулятора водорода. Проведено испытание макета металлогидридного аккумулятора водорода. Разработана конструкторская документация на водородную систему аккумулирования энергии. Металлогидридный аккумулятор водорода интегрирован с электрохимическим генератором водорода и с топливным элементом. Выработаны рекомендации по усовершенствованию, масштабированию и использованию разработанного металлогидридного аккумулятора водорода. Изготовлен макет АСУ водородной системой резервного электроснабжения и аккумулирования энергии. Изготовлен экспериментальный образец водородной системы резервного электроснабжения и аккумулирования энергии. Разработан проект ОКР по теме «Создание водородной системы резервного электроснабжения и аккумулирования энергии». Опубликованы 5 статей в журналах, индексируемых в базе Web of Science. Зарегистрировано «ноу-хау» и подана заявка на изобретение. Результаты проекта доложены на 5 научных конференциях.

Содержание выполненных работ полностью соответствует календарному плану, изготовление образцов и макетов подтверждено актами, новизна разработок защищена заявками, научные результаты опубликованы в высокорейтинговых изданиях, мировой уровень научных достижений подтвержден статьями в зарубежных журналах.

Практическая значимость исследования
Водородные системы резервного электропитания могут быть востребованы для телекоммуникационной, транспортной и компьютерной инфраструктур и для энергообеспечения автономных объектов с высокими требованиями по экологичности и шумности.
Водородные системы аккумулирования электроэнергии необходимы для повышения эффективности использования как традиционных, так и возобновляемых источников энергии, а также для снижения экологической нагрузки на природу. Такие системы могут использоваться для выравнивания суточного графика нагрузки в промышленных и бытовых электросетях или для сглаживания неравномерностей в графиках выработки и потребления электроэнергии.
Область применения результатов проекта: резервное электропитание вместо дизельных генераторов и электрохимических аккумуляторных батарей, электропитание оборудования с повышенной надежностью, бесперебойное питание ключевых узлов корпоративной сети и критичных объектов, высокоэффективные солнечные и ветровые электрогенераторы, выравнивание суточного графика нагрузки в бытовых и промышленных электросетях. Внедрение результатов проекта приведет к снижению эксплуатационных затрат, повышению надежности работы, уменьшению экологических проблем.
Презентация

Tarasov_14.604.21.0124_итог.pptx