ФИЦ «Институт катализа СО РАН» выиграл грант государственной поддержки центров компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ). Уже в этом году здесь начнет работать Центр компетенций «Водород как основа низкоуглеродной экономики». Он объединит более 30 научных, образовательных и производственных организаций и сосредоточится на разработке и совершенствовании технологий получения водорода с низким углеродным следом.
Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса на предоставление грантов господдержки центров компетенций Национальной технологической инициативы на базе вузов и научных организаций. ФИЦ «Институт катализа СО РАН» получил грант на создание и развитие центра компетенций НТИ по направлению «Водородные технологии». В рамках гранта на проект в течение пяти лет будет выделено до 650 миллионов рублей.
Центр займется разработкой и модернизацией технологий получения, хранения и транспортировки водорода, использования его в производственных процессах. Кроме того, ученые будут создавать и совершенствовать водородные технологии для транспорта, энергетики и безопасности.
«Особый акцент мы сделаем на разработке технологий получения водорода с низким углеродным следом. Ключевыми станут проекты по созданию водородных заправок, автономных энергоустановок на основе твердооксидных топливных элементов и технологий крупнотоннажного получения и хранения водорода», — отмечается в пресс-релизе ФИЦ ИК СО РАН.
Программа центра подразделяется на четыре больших проекта. Первый из них — это водородная заправка. Здесь ученые будут модернизировать существующие технологии для получения водорода из природного газа путем химической конверсии.
«Для того чтобы сделать водород низкоуглеродным, нужно научиться улавливать углекислый газ, который выделяется в процессе этой конверсии. Соответственно, будут исследоваться и дорабатываться технологии, позволяющие это сделать. Также рассматриваются различные варианты по утилизации, захоронению либо использованию этого CO2 в других химических процессах, где он мог бы выступать в качестве сырьевого ресурса», — рассказывает руководитель Центра компетенций «Водород как основа низкоуглеродной экономики», заведующий отделом гетерогенного катализа ФИЦ ИК СО РАН доктор химических наук Павел Валерьевич Снытников.
Второе направление предполагает работу с твердооксидными топливными элементами, функционирующими при высоких температурах (порядка 800—900 °C). В качестве электролита в таких топливных элементах выступают различные керамики, проводящие ионы кислорода.
«В этом случае в качестве топлива в энергоустановках можно использовать не только чистый водород, но и водородсодержащие смеси, например синтез-газ, содержащий большое количество СО. Мы будем исследовать различные варианты получения синтез-газа из возобновляемых источников. Например, тех, что получают при переработке различных сельскохозяйственных отходов», — комментирует Павел Снытников. Даже выбрасывая CO2 в атмосферу, такие энергоустановки смогут сохранять углеродную нейтральность. Ведь количество этого СО2 не будет превышать то, которое растения накапливают во время роста.
Третье направление связано с вовлечением в оборот углекислого газа. Предлагается использовать его для получения ценных химических веществ. Здесь во главу угла будут ставиться процессы, связанные с получением зеленого водорода (то есть водорода, полученного электролизом за счет энергии от возобновляемых источников), пригодного для низкотемпературных топливных элементов. Кроме того, ученые сосредоточатся на декарбонизации индустриальных процессов, в которых образуется СО2, и технологиях трансформации возобновляемого сырья в ценные химические соединения и топлива.
«На сегодняшний день уровень готовности таких технологий меньше, чем остальных. Но потенциально это очень перспективное направление. Если через несколько лет удастся получить результаты, которые возможно масштабировать или тиражировать, это будет интересно всему научному сообществу и коммерческим компаниям для дальнейшего внедрения», — говорит Павел Снытников.
Четвертое направление сконцентрировано на модернизации технологий, уже сейчас использующихся в промышленности. «Например, есть технология получения водорода на нефтеперерабатывающем заводе. Но она идет без улавливания и утилизации CO2. Мы хотим посмотреть, какими методами можно эффективно выделять CO2, и сделать так, чтобы затрачивать на этот процесс минимальные дополнительные ресурсы. А возможно, найти и такие сопряженные процессы, которые позволят получать дополнительную прибыль за счет генерации востребованного продукта», — рассказывает ученый.
Центр компетенций НТИ по направлению «Водородные технологии» объединит более 30 научных, образовательных, инжиниринговых и производственных организаций, в том числе Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Институт проблем химической физики РАН, ООО «Газпромнефть — Промышленные инновации», ПАО «Татнефть», ООО «ИнЭнерджи», АО «Наука и инновации» (ГК «Росатом»), ООО «Центр водородных технологий» (АФК «Система») и другие.
«В рамках обозначенных четырех направлений мы отобрали проекты и технологии, имеющие уровень готовности 3—4, то есть те, у которых уже есть серьезная лабораторная проработка (всего существует 9 уровней готовности, где 1 — это идея, а 9 — отлаженное производство). За пять лет планируется довести их до уровней 5—7, которые обозначают выход на опытные образцы, — рассказывает Павел Снытников. — Кроме того, мы будем искать новые направления и начинать разрабатывать новые технологии с уровня идеи, а через несколько лет выходить как минимум на 3-й уровень готовности технологии. Мы постараемся, чтобы такие циклы были воспроизводимыми и обеспечивали дальнейшую работу нашего центра компетенций».
Коммерческие компании будут подключаться к работе на разных этапах жизненного цикла технологий. Среди них есть как большие корпорации, так и технологические предприниматели и заводы, которые готовы производить эту продукцию либо масштабировать имеющееся сейчас мелкосерийное производство.
Помимо исследований, планируется уделить внимание образовательной деятельности. Будут созданы программы повышения квалификации для специалистов, которые уже работают на предприятиях — участниках консорциума, и для потенциальных новых партнеров центра, а также новые курсы в структуре вузов, чтобы готовить молодых специалистов для области водородных технологий.
Центр компетенции «Водород как основа низкоуглеродной экономики» начнет работу уже в этом году. До конца 2021 года будет заключен договор с Фондом поддержки проектов Национальной технологической инициативы, а уже с января ИК СО РАН привлечет членов консорциума для выполнения запланированных в программе центра работ.
«Так как наш центр компетенций НТИ создан в структуре федерального исследовательского центра, мы не ставим задачу наладить у себя серийное производство той или иной продукции. Однако хотим максимально подготовить эти технологии для освоения нашими партнерами на своих площадках, где возможно организовывать мелкосерийное производство и испытывать опытные образцы. Это позволит выявить преимущества и недостатки технологий и сделать первые шаги к полноценному внедрению», — отмечает Павел Снытников.
Диана Хомякова
Фото из открытых источников
