В конце 2022 года завершили первый цикл своей жизни Центры компетенций НТИ первой волны. Государственное финансирование завершилось, и дальше они будут жить на собственные деньги. Редактор порталов Indicator.Ru и Inscience.News поговорил с руководителем одного из первых Центров — Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН в Черноголовке Алексеем Левченко.
— Начнем с предыстории. Вы в центре с самого начала? Расскажите, как он появился и что было до него.
— До него был Отдел функциональных материалов для химических источников энергии Института проблем химической физики РАН, который занимался материалами, которые можно использовать для разработки технологий различных источников тока. Мы работали там с материалами для литий-ионных и прочих металл-ионных аккумуляторов, для топливных элементов, для электрохимических сенсоров, проточных батарей — то есть для целого спектра электрохимических устройств. И все это было хорошим заделом для перевода работы в прикладной формат.
Конечно, заделов, которые были и у нашего института, и у нашего отдела, было не так много, чтобы единолично получить большой проект Центра компетенций. Поэтому мы создали большой консорциум, который включил в себя целый ряд научных организаций со сходными задачами. Наши самые сильные партнеры — это Сколтех и МГУ, у которых есть существенные наработки в области литий-ионных и пост-литий-ионных аккумуляторов. Также нельзя не отметить работы, которые выполняются в РХТУ, и группу компаний «ИнЭнерджи» — нашего очень сильного индустриального партнера, обеспечившего софинансирование целого ряда работ, которые выполнялись в Центре компетенций.
Благодаря мощному консорциуму, в который входит еще целый ряд научных и производственных организаций, мы подготовили серьезную заявку с планом реализации проектов в части повышения уровня технологической готовности технологий, применяемыхв химических источниках тока. Заявка была принята, и это позволило нам реализовать целый ряд технологий в рамках программы Центра.
— Я правильно понимаю, что отдел, на базе которого был «собран» Центр, перешел в своей работе от НИР к НИОКР?
— Во многом именно так работа и строилась. До этого работы у нас были в основном НИР. Единственное, близко к НИОКР в отделе были работы по топливным элементам, поскольку мы уже применяли наши разработки в беспилотной технике. Но по остальным направлениям как раз и получился переход от НИР к НИОКР. Хочу отметить, что программа Центра позволила качественно улучшить разрабатываемые нами технологии в направлении топливных элементов. Здесь действительно уже можно говорить о технологиях, поскольку на данный момент у нас есть опытное производство топливных элементов, которое мы применяем в различной технике, готовится к запуску и пилотная линия по аккумуляторам.
— В публичном поле и в массовом сознании ЦК (несмотря на то, что носит более общее название «Новые и мобильные источники энергии») приравнивается к Центру по водородным технологиям. Так исторически сложилось. Давай поговорим о том, что за пять лет удалось сделать в области водорода.
— Центр действительно во многом стал центром по водородным технологиям по той простой причине, что в этой областиу нас был самый большой технологический задел — реальные примеры устройств. Конечно, по характеристикам они были хуже, чем то, что мы сделали за прошедшие пять лет. Но поскольку мы с самого начала могли предложить заказчикам конкретные технические устройства в области водородных технологий, это выглядело солидно.
В первую очередь мы повысили качество и технологичность топливных элементов с воздушным охлаждением, которые применяются для робототехники. Были улучшены удельные мощностные характеристики топливных элементов— в зависимости от их размеров — от полутора до почти двух раз. На мой взгляд, это очень серьезный показатель. И этого улучшения нам удалось добиться за счет технологической составляющей: разработка собственного катализатора, нового состава каталитических слоев, определение условий их нанесения, применение различного оборудования. Все это улучшило их итоговые функциональные свойства.
Плюс мы очень серьезно поработали по конструктиву топливных элементов с воздушным охлаждением и применили ряд решений, которые позволили снизить их массу при сохранении мощности. Все это позволило нам улучшить характеристики и стало серьезным шагом в развитии технологий топливных элементов у нас в стране.
Мы, естественно, работали и по направлению хранения и получения водорода. По программе Центра в первую очередь это направление связано с различными химическими источниками водорода. Здесь у нас тоже был весьма серьезный технологический задел: разработаны образцы химических генераторов водорода на основе различных неорганических соединений. С использованием этих соединений мы создали химические генераторы, где удельное содержание водорода больше, чем в большинстве современных баллонов, при этом они сопоставимы с баллонами по габаритам.
Если дорабатывать конструкцию и технологию изготовления таких генераторов, то можно получить цифры по удельному количеству водорода, заметно превышающие подобные в современных баллонах. Учитывая, что водород в химических генераторах можно долго и безопасно хранить, их можно использовать в качестве резервных систем, либо там, где необходимо очень длительное хранение водорода без использования. Например, для резервных источников тока.
В рамках программы Центра у нас есть два проекта,касающихся именно прикладного применения топливных элементов — это применение на транспорте и летающей технике. Под эти задачи были разработаны энергоустановки на топливных элементах с жидкостным охлаждением, они были испытаны в реальных условиях на технике, которая была разработана в том числе и нашими партнерами. В этой области мы смогли наработать достаточно большой научно-технологический задел, как по конструктиву, так и по условиям эксплуатации.
— Сотрудники центра принимают активное участие в создании нормативной базы технологий, связанных с водородом. Можете ли поподробнее рассказать про это?
— Росстандарт передал технический комитет ТК-29 «Водородные технологии» в наш ФИЦ (тогда еще ИПФХ РАН). И, естественно, сотрудники института и Центра были активно вовлечены в работы по корректировке нормативной базы и разработке стандартов в области водородных технологий.
— В центре ведутся работы по литий-ионным и пост-литий-ионным аккумуляторам. Можно рассказать подробнее как про фундаментальные работы, так и про практическое применение?
— Работы по литий-ионным аккумуляторам — это первый по количеству проектов, но второй по общим нашим внешним интересам. Кстати, о наших работах правильно говорить «металл-ионные аккумуляторы». Они были поделены между тремя организациями: наш ФИЦ, МГУ и Сколтех. Каждая организация занималась собственным направлением, и наша общая задача состояла в том, чтобы создать набор российских технологий для изготовления литий-ионных аккумуляторов. Здесь мы сосредоточились в основном на разработке материалов, но также было два проекта по новым типам аккумуляторов — по натрий-ионным работы выполнялись в МГУ, по калий-ионным — в Сколтехе. Конечно, эти работы имеют более фундаментальный характер, однако я хочу отметить, что работы по натрий-ионным аккумуляторам были закончены реально работающим прототипом, который показал весьма неплохие характеристики. И я считаю, что дальнейшие работы в этом направлении приведут к созданию весьма перспективных накопителей энергии, которые будут дешевле, чем литий-ионные аккумуляторы.
Еще одно направление работ — это проточные батареи (еще их называютпроточными накопителями или проточными аккумуляторами). Эти работы выполнялись в четырехорганизациях: в Сколтехе, в РХТУ, «ИнЭнерджи»и в нашем ФИЦ, — и были сосредоточены по разным направлениям и разным технологиям проточных батарей. В Сколтехе применялись технологии литий-ионных проточных батарей, в РХТУ и у нас были работы по проточным батареям с ванадиевым электролитом. Уровень технологической готовности, естественно, разный: в Сколтехе это были более фундаментальные исследования, а работы, которые делались у нас, в РХТУ и «ИнЭнерджи», носили более прикладной характер. И у нас есть образцы накопителей энергии на основе проточных батарей, которые эффективно работают. Мы считаем это направление перспективным именно с прикладной точки зрения — для создания крупномасштабных накопителей энергии.
— Центр компетенций, в отличие от многих других, ведет еще и широкомасштабную образовательную деятельность. Расскажите о ней подробнее.
— В программе Центра есть весьма серьезный раздел по образовательному направлению. И мы это сделали сознательно: если говорить про базовые знания и базовые технологии, то их развивает целый ряд образовательных организаций. Есть много вузов, где дают прекрасные знания по электрохимии, материаловедению, но потом эти знания нужно применить с точки зрения разработки итоговых устройств. Поэтому свои образовательные курсы мы как раз и строили в таком формате, чтобы показать обучающимся, как разрабатывать эти устройства. То есть наши курсы и образовательные программы носили более прикладной характер, чтобы не только обеспечивать дополнительное образование студентов и аспирантов, но еще и проводить обучение специалистов из промышленных организаций. У нас есть реальный опыт подготовки специалистов ПАО «КАМАЗ» в области технологии топливных элементов. Мы подготовили уже порядка сорока человек. Обучающиеся приезжали к нам, проходили теоретические курсы, мы им рассказывали об устройстве топливных элементов, о том, как они работают, какая специфика технологий применения и технологических составляющих. Показывали, как топливные элементы изготавливаются, собираются, тестируются, отмечали особенности с технологической точки зрения.
То есть образовательная программа у нас ориентирована в первую очередь на подготовку специалистов, которые были бы интересны прикладному заказчику.
— В 2021 году Центр — пока что единственный из всей структуры НТИ — был удостоен призового места премии за популяризацию науки «За верность науке». Как вы видите задачу Центра в этом направлении? Почему вы этим занимаетесь?
— На самом деле это очень важное направление, без которого не было бы и такой активной жизни Центра, его активного развития. Популяризация наших разработок — это важная составляющая нашей работы. Она велась как основателем нашего Центра —Юрием Добровольским, так и всей нашей очень крутой пиар-командой. Мы всегда показывали, что мы делаем, как мы это делаем, какие интересные результаты получаем, как они могут быть применены в промышленности. То есть все это мы стараемся преподносить грамотно, красиво, и это позволило нашей пиар-команде вместе с основателем Центра получить эту премию.
— Пятилетний период госфинансирования закончился. Что дальше? Есть ли жизнь после гранта?
— Жизнь после гранта, бесспорно, есть. Практически все технологии и материалы, которые разрабатываются врамках программы Центра, востребованы. Сейчас, конечно, сложная политическая ситуация, которая влияет на нашу работу, но мы продолжаем развивать технологическую составляющую. И здесь можно описать несколько векторов развития.
В рамках Центра компетенций была создана молодежная лаборатория, которая продолжает ряд работ центра, в первую очередь в части НИР-составляющей разработки новых материалов и подходов к их использованию в химических источниках тока. Мы продолжаем активную работу с нашими индустриальными партнерами, в частности с компанией «ИнЭнерджи», которая была нашим партнером с момента организации центра. И здесь работы сосредоточены в первую очередь в области водородных технологий, литий-ионных аккумуляторов и проточных батарей.
Также я хочу отметить нашу новую активность, которая развивается в последний год. Она связана с интересом компании АФК«Система»к водородным технологиям. И с использованием ряда результатов интеллектуальной деятельности, которые были наработаны в Центре, было создано совместное предприятие — «Центр водородной энергетики», куда входит наш ФИЦ. И это предприятие сейчас активно начинает свой путь в области уже совсем прикладной разработки целого ряда водородных технологий уже для конкретных задач.
Источник: InScience
