Сколль. Холод и мгла

— Бронин Дмитрий. Кандидат химических наук. Институт высокотемпературной химии, лаборатория твердооксидных топливных элементов, — представился он. — Проект «Свартальфахейм» энергетически чрезвычайно затратен. По самым скромным оценкам на каждого человека потребуется сто семьдесят КВт установленных мощностей. Выработка за год составит запредельные 1 490 Мвт*часов, что в двести двадцать пять раз выше годового потребления электроэнергии на человека в России. Цена киловатт-часа генерируемых мощностей ключевой параметр, и по этому параметру наши метановые, твердооксидные топливные элементы вне конкуренции. При условии организации полного цикла производства, цена киловатта составит всего сорок долларов, против тысячи у считающейся очень «дешевой» газовой турбины. Срок службы электролита и катодов составил двадцать шесть тысяч пятьсот часов. В отличие от традиционных технологий, топливный элемент преобразует химическую энергию водорода в электрическую в процессе электрохимической реакции, напрямую. КПД топливных элементов в нашей разработке составляет восемьдесят пять процентов, из которых на электричество приходится шестьдесят два процента, а на тепло двадцать три. Отсутствие термодинамического ограничения коэффициента использования энергии делает их более эффективным, чем двигатели внутреннего сгорания и снимает ограничения цикла Карно.

Твердотельные оксидные топливные элементы, употребляемые в проекте, отличаются простотой конструкцией и позволяют использовать «грязное», неочищенное топливо, такое как природный газ, метан, пропан, биогаз или синтез-газ. Анод, катод и электролит изготовлены из смесей оксида циркония, оксида иттрия и бария, оксида церия-гадолиния. Все элементы выполняются в виде плоских плат, методом отливки, что позволяет автоматизировать производство. При подаче к аноду метана происходит его прямое окисление кислородом. На катоде образуются ионы кислорода, которые мигрируют через пористую кристаллическую решетку на анод, где взаимодействуют с ионами водорода, образуя воду и углекислый газ, попутно высвобождая свободные электроны. В батарее топливных ячеек вырабатывается неустойчивый постоянный ток, который отличается низким напряжением и большой силой. Для преобразования его в переменный ток, используется полупроводниковый преобразователь напряжения. Кроме этого, в состав блока входят ионисторы медь-графит, управляющие устройства и схемы защитной блокировки, позволяющие отключать топливный элемент в случае различных сбоев. Мощность типовых элементов от 1 кВт до 2 МВт. Из кубометра природного газа можно извлечь 6 кВт*часов электрической энергии и две с половиной тепловой. В нашей лаборатории есть и твёрдоокисные элементы с прямым окислением сероводорода и получение серной кислоты.

— Минуту, это что же получается, что у вашего топливного элемента цена киловатт*часа девяносто копеек? — оживился Тимур.

— С покупным газом где-то так.

— Если доведёте до ума, такие элементы будут улетать, как горячие пирожки.

— С таким-то финансированием обязательно доведём! Не сомневайтесь.

— Благодарю за доклад, Дмитрий, — я вновь взял слово. — Добавлю пару слов по теме энергетики. Топливный элемент потребляет кислород, что не есть хорошо. Параллельно мы будем развивать петротермальную энергетику, использующую теплоту горных пород.

Антон Игоревич предложил тепловой цикл с силиконовой жидкостью в качестве теплоносителя. При закачке жидкости насосами в глубинные скважины по системе труб, она нагревается там до двухсот сорока градусов, а затем на верхнем уровне попадает в теплообменники, где отдаёт тепло воде. Пар поступает в компактную турбину типа «ПТГ 800». Лицензию на производство мы купили, а производить её будет наш сосед — Калужский турбинный завод. С областью нам здорово повезло — заводы и технопарки кругом, на них до половины требуемых нам деталей возможно производить.

В дальней перспективе станем работать не с турбинами, а с двигателями Стирлинга и термоэлементами Зеебека. Подобные элементы за счёт разницы температур создают электрический потенциал, и чем она, разница, больше, тем больше вырабатываемый ток, а тепла и холода у нас в избытке. В прошлом году американские исследователи открыли новое формирование из соединений тантала, сурьмы и железа, которое вырабатывает двенадцать ватт электричества на сто ватт тепла. Очень неплохой результат, и главное, есть куда расти. Ещё один перспективный материал — сульфид самария. Он у нас станет основой для целого ряда датчиков — давления, температур, газов. Есть у него одно уникальное свойство: при нагреве до двухсот пятидесяти градусов концентрация носителей заряда скачкообразно увеличивается, и происходит перенос заряда из области образца с большей концентрацией дефектных ионов в зону с меньшей концентрацией.

— Так ему что, охлаждение не требуется? — спросили из атриума.