В Росатоме разработали модельный ряд электролизных установок для производства водорода

17.02.2022

Специалисты ООО «НПО «Центротех» (предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ» в г. Новоуральск Свердловской области) завершили разработку линейки электролизных установок производительностью от 5 до 40 нормальных  кубических метров в час (Нм3/ч) для производства водорода.

Уникальная разработка, выполненная по заказу АО «Концерн Росэнергоатом» в рамках инвестиционного проекта по созданию отечественных технологий для крупномасштабного производства и потребления водорода, не имеет аналогов в России, использует исключительно отечественные материалы и базируется на более чем полувековом опыте специалистов новоуральского предприятия в области создания электрохимических устройств.

Опытный образец электролизной установки производительностью 5 Нм3/ч прошел заводские испытания, в ходе которых были подтверждены его основные характеристики – удельное энергопотребление электролизной батареи для производства 1 Нм3 водорода с чистотой 99,9% и давлением 1,5 МПа составляет менее 4 кВт*ч, установка обеспечивает требуемые динамические характеристики и безопасную эксплуатацию от нулевого уровня (состояние «горячего резерва», позволяющего сократить время выхода на номинальную мощность) до 115% номинальной производительности.

«Разработанная импортонезависимая технология электролиза на анионообменной матрице является прорывной не только для России, но и для мировой практики. Ее особенность – сочетание ключевых преимуществ двух наиболее распространенных промышленных технологий электролиза – щелочной проточной и протонообменной. Российская технология, с одной стороны, обладает низким энергопотреблением и позволяет минимизировать содержание благородных металлов в катализаторах. С другой – установка имеет компактные габариты и эффективно работает при динамическом изменении производительности в широком диапазоне», - отметил Научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития «Водородная энергетика» Госкорпорации «Росатом» и Председатель Научно-технического комитета инвестиционного проекта АО «Концерн Росэнергоатом», Академик РАН Николай Пономарев-Степной.  

Отличительная особенность установки – решение разработчиков по подаче рабочей воды в виде пара, что значительно снижает требования к системе водоподготовки. В электролизной установке применены и другие разработки НПО «Центротех», например, компрессор сухого сжатия. Блочно-модульная конструкция и компактность основных элементов позволит оперативно приступить к изготовлению линейки электролизных установок первого поколения производительностью до 40 Нм3/ч.

Для подтверждения надежности и долговечности изделия разработчики приступают к ресурсным испытаниям и отработке режимов эксплуатации. 

«Создавая линейку электролизных установок малой производительности, мы решали две основные задачи. Первая – отработать технологические и конструкторские решения для перехода на электролизный элемент большей площади. Вторая – обеспечить потребности российских предприятий в установках небольшой производительности для технологических процессов, где применяется чистый водород. Это, в частности, атомные станции, где водород используется для охлаждения генераторов, предприятия атомной, пищевой, стекольной промышленности и других отраслей», - отметил директор Департамента развития и поддержки деятельности новых бизнесов АО «ТВЭЛ» Александр Штарев.

В настоящее время специалисты НПО «Центротех» ведут работу над созданием линейки электролизных установок большей производительности. Уже разработана универсальная электролизная батарея повышенной производительности и первая в линейке электролизная установка (производительностью 50 Нм3/ч или 4,5 килограмма водорода в час), ведется изготовление опытного образца. Установки большой мощности предназначены для крупнотоннажного промышленного производства товарного водорода и декарбонизации промышленных производств. Таким образом, на Новоуральском предприятии планируется организовать опытно-промышленное производство высокоэффективных отечественных электролизных установок двух типоразмерных рядов.

После полного цикла заводских испытаний и сертификации опытный образец, а также первые опытно-промышленные электролизные установки будут поставлены на Кольскую АЭС в Мурманской области, где планируется создать стендовый испытательный комплекс по производству водорода с использованием электроэнергии атомной станции. Ориентировочный срок поставки – конец 2023 года.

Для Справки: 

Водородная энергетика признана одним из приоритетных направлений научно-технологического развития Госкорпорации «Росатом». 

Бизнес интегратором по направлению «Водородная энергетика» в структурах Госкорпорации «Росатом» является АО «Русатом Оверсиз». В настоящий момент АО «Русатом Оверсиз».  прорабатывает ряд коммерческих проектов в области водородной энергетики, включая проект по производству водорода из природного газа на острове Сахалин, проекты по производству водорода для нужд промышленных предприятий с целью декарбонизации производственного процесса, в ряде которых предусматривается возможность использования электролизеров собственной разработки уже на пилотной стадии.

АО «Концерн Росэнергоатом» реализует масштабный инвестиционный проект по разработке технологий водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода. В рамках проекта ведется разработка технологических решений для создания атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР) и химико-технологической частью (ХТЧ) для производства водорода (включая разработку технологии производства топлива ВТГР и технологии конверсии метана), разработка линейки высокоэффективных электролизных установок, топливных элементов, систем хранения и транспортировки водорода, а также проводятся исследования по системному обеспечению функционирования и безопасности водородной энергетики. 

В том числе в рамках инвестиционного проекта АО «Концерн Росэнергоатом» на площадке Кольской АЭС для отработки и последующего тиражирования отраслевых технологических решений в области электролизного производства будет создан стендовый испытательный комплекс по производству водорода с использованием электроэнергии атомной станции.

ООО «НПО «Центротех» – предприятие Новоуральской промышленной площадки. Входит в состав Топливной компании Росатома «ТВЭЛ». Обладает уникальными компетенциями в атомной, военной, авиакосмической, нефтегазовой и приборостроительной областях. Специализируется на выпуске газовых центрифуг для обогащения урана, а также продукции общепромышленного назначения. Предприятие осуществляет полный технологический цикл продукции: от разработки до утилизации. https://centrotech.ru/

Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» (Топливный дивизион Госкорпорации «Росатом») включает предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации.

Созданная в 1996 году, сегодня компания является одним из крупнейших поставщиков топлива для мировой атомной энергетики, продолжает укреплять позиции, воплощая новые производственные проекты. За всю историю ТВЭЛ со стороны заказчиков не было ни одной рекламации на качество продукции. Являясь единственным поставщиком ядерного топлива для российских АЭС, ТВЭЛ обеспечивает топливом в общей сложности 75 энергетических реакторов в 15 государствах, исследовательские реакторы в девяти странах мира, а также транспортные реакторы российского атомного флота. Каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе ТВЭЛ.

Топливный дивизион Росатома является крупнейшим в мире производителем обогащенного урана, а также лидером глобального рынка стабильных изотопов. В Топливном дивизионе активно развиваются новые бизнесы в области химии, металлургии, технологий накопления энергии, 3D-печати, цифровых продуктов, а также вывода из эксплуатации ядерных объектов. В контуре Топливной компании ТВЭЛ созданы отраслевые интеграторы Росатома по аддитивным технологиям и системам накопления электроэнергии. http://www.tvel.ru