https://indicator.ru/engineering-science/aleksei-levchenko-zhizn-posle-granta-razumeetsya-est.htm
Интервью с
руководителем Центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии»
В конце 2022 года
завершили первый цикл своей жизни Центры компетенций НТИ первой волны.
Государственное финансирование закончилось и дальше они будут жить на
собственные деньги. Порталы Indicator.Ru и Inscience.News поговорили 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. Ты в центре с самого начала?
Расскажи, 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 как раз материалами, которые можно
использовать для разработки технологий различных источников тока. Мы занимались
там 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 того, чтобы запустить эти работы в более прикладном формате.
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», она является нашим очень сильным индустриальным
партнером, и обеспечивала 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, применяемых в
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. И в направлении
топливных элементов хочу отметить, что программа Центра позволила качественно
улучшить разрабатываемые нами технологии. 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
ЦК, несмотря на то, что носит более общее название «Новые и мобильные источники
энергии», в массовом сознании приравнивается к Центру по водородным
технологиям. Так исторически сложилось и давай поговорим о том, что за 5 лет
удалось сделать в области водорода.
Центр
действительно во многом стал центром по водородным технологиям по той простой
причине, что в этой области у 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 в силу того, что мы с самого начала
могли предложить заказчикам конкретные технические устройства в области водородных
технологий, это выглядело солидно.
В первую очередь
мы улучшили 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 это 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 было направление, связанное с различными химическими
источниками водорода. Здесь у нас тоже был весьма серьезный технологический
задел – разработаны образцы химических генераторов водорода на основе разливных
неорганических соединений. С использованием этих соединений мы создали
химические генераторы с удельным содержанием водорода больше, чем в большинстве
современных баллонов, при этом сопоставимых 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 то, что водород в химических генераторах может
храниться долго и такая система безопасна при хранении, 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. Можно ли
поподробнее 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 – это
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 и 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 называют проточными
накопителями или проточными аккумуляторами. Эти работы выполнялись в четырёх
организациях – 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. Расскажи о ней подробнее.
В программе Центра
есть весьма серьёзный 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 обеспечивать дополнительное
образование не только 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 40 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 уже прикладному, по сути, заказчику.
В 2021 году Центр
– пока что единственный из всей структуры НТИ – был удостоен призового места
премии за популяризацию науки «За верность науке». Как ты видишь 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 PR-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 в рамках 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, 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.