Начиная с 60-х годов прошлого века в нашем институте проводились основополагающие исследования и разработки в области создания твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). В лаборатории физико-химических свойств твердых электролитов, возглавляемой С.Ф. Пальгуевым, под непосредственным руководством ст.н.с. А.Д. Неуймина осенью 1965 года было проведено испытание первого в мире экспериментального образца ТОТЭ мощностью 50 Вт. ТОТЭ успешно проработал в течение 1000 часов, он имел трубчатую конструкцию с платиновыми электродами, твердым электролитом служил YSZ (0.9ZrO2+0.1Y2O3), в качестве топлива использовался баллонный водород, в качестве окислителя – воздух, рабочая температура 1000ºС.
Для сравнения, фирма Вестингауз (США) испытала аналогичный топливный элемент лишь в 1978 г. Элемент фирмы Вестингауз также был трубчатой конструкции, но большей мощности (около 200 Вт) и был испытан в течение 750 часов.
В последние годы в ИВТЭ проводятся работы по созданию энергоустановок на твердооксидных топливных элементах в сотрудничестве с ОАО «ТВЭЛ» (РОСАТОМ). Были разработаны, изготовлены и испытаны опытные образцы топливных элементов мощностью от 100 до 1500 Вт. Экспериментальный образец энергоустановки мощностью 1,5 кВт для электроснабжения объектов магистральных газопроводов разработан в сотрудничестве между ИВТЭ УрО РАН, ООО «Завод электрохимических преобразователей» – дочерняя компания ОАО «ТВЭЛ» (РОСАТОМ) и ЗАО «УРАЛИНТЕХ» при финансовой поддержке и по заказу ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Многомодульная энергоустановка ЭХГ-ТОТЭ-1500 имеет полезную электрическую мощность 1500 Вт, общую электрическую мощность 1800 Вт, ее электрический КПД составляет около 40%. Полевые испытания установки проходят на ГРЭС-4 Екатеринбурга, она снабжается газом из газопровода и будет испытываться (нарабатывать ресурс) не менее одного года (8000 часов).
Внешний вид экспериментального образца энергоустановки ЭХГ-ТОТЭ-1500
Энергоустановки на базе ТОТЭ имеют неоспоримые преимущества по сравнению с установками, работающими на других принципах: высокий КПД, широкий спектр используемых топлив, в частности, любые углеводородные топлива, экологичность и бесшумность работы, позволяющие устанавливать их как в промышленных, так и в жилых помещениях. ТОТЭ не зря называют энергоустановками ХХI-го века.
