Разработка графитонаполненных полимерных материалов для композитных биполярных пластин твердополимерных топливных элементов

Проект направлен на разработку состава композиционного материала для создания отечественного производства композитных биполярных пластин для применения в экологически чистых системах генерации электроэнергии из водорода на основе топливных элементов широкого мощностного спектра. Проект соответствует Стратегии СНТР направлению б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии. Создание экологически чистых, эффективных и энергоемких источников энергии является важнейшим направлением научно-технического прогресса, условием развития автономных и необслуживаемых энергосистем распределенной энергетики, электроустановок для робототехники и транспортных применений. Согласно Энергетической стратегии развития Российской Федерации (РФ) на период до 2035 года, одним из приоритетных направлений является увеличение доли возобновляемых источников энергии в мировом и национальном топливо-энергетических балансах. Особенная роль в этом отводится водородным энергетическим технологиям, основной задачей которых является использование водорода и энергетических смесей на его основе в качестве накопителей и преобразователей энергии для повышения эффективности систем энергоснабжения различного назначения. Перспективным источником энергии являются топливные элементы, использующие водород в качестве топлива и кислород в качестве окислителя и имеющие значительно более высокую эффективность и экологичность по сравнению с традиционными источниками энергии. Важнейшее перспективное использование водорода - транспорт на водородных топливных элементах. Мировые и российские производители работают над созданием экологичных автомобилей на водородном топливе. Сейчас таких автомобилей в мире около 15 тысяч. По прогнозам, к 2030 году только в США и Европе будет более 9 миллионов таких авто и около 50 тысяч водоробусов. Ведущие автомобильные концерны уже выпускают вполне конкурентоспособные водородные модели автотранспорта. В частности, серийное производство автомобилей на водородном топливе есть у Toyota, Honda и Hyundai, разработкой таких автомобилей занимаются Daimler, Audi, BMW, Ford, Nissan и др. В транспортных и других мобильных приложениях наибольшее распространение получили низкотемпературные твердополимерные топливные элементы (ТПТЭ). Эффективность процесса преобразования химической энергии в электрическую в ТПТЭ зависит от многих факторов, реализация которых обеспечивается биполярными пластинами, в том числе от электропроводности между единичными ячейками ТЭ, равномерности распределения топлива и окислителя, отвода тепла от ячейки, механической прочности конструкции стека ТПТЭ. Поэтому требования к материалу и конструкции биполярных пластин очень высоки и должны учитывать электро- и теплопроводность, газопроницаемость, коррозионную стойкость, механическую прочность. В настоящее время в РФ производство любых БП для ТПТЭ отсутствует, что в том числе определяет импортозависимость нашей страны в области водородных технологий. Таким образом исследования материалов для биполярных пластин под задачи и специфику конкретного потребителя уже сегодня являются лимитирующим фактором при массовом производстве систем генерации электроэнергии из водорода, на основе топливных элементов, способных конкурировать не только на российском, но и на мировом рынке.