Водород-воздушные топливные элементы сегодня рассматриваются как перспективные энергетические системы из-за относительно высокого электрического КПД (50-75%) и отсутствия вредных выбросов. Этот источник энергии открывает перед военными новые возможности использования портативной аппаратуры в местах удаленных от сетей.

В России и мире активно ведутся разработки и внедрения на основе низкотемпературных водород-воздушных топливных элементов. Принцип их работы заключается в процессе расщепления молекул водорода на аноде на протоны и электроны. Химическая энергия молекул водорода  и  кислорода (из  воздуха)  преобразуется  в  электрическую  энергию  (с  КПД  до  60%), а «выхлопом» является чистый водяной пар.

В целом надо признать, что Россия пока отстает от Японии, США, Китая и Сингапура в этом вопросе на 3-7 лет, однако российские компании сейчас догоняют конкурентов семимильными шагами. Компания «Энерджин» является одной из 17 научных групп, которые занимаются этой технологией в России.

На прошедшей в начале сентября выставке Министерства обороны РФ «Армия-2016» эта компания представила вниманию военных портативный водородный электрогенератор «Энерджин». Он представляет собой автономный источник электроэнергии, предназначенный для питания широкого спектра портативных устройств с потребляемой мощностью до 30 Вт.

Газовый баллон вместо аккумулятора

Как пояснил сайту телеканала «Звезда» главный специалист отдела компании «Энерджин» Станислав Грудинин, в блоке электрогенератора используется низкотемпературный топливный элемент, представляющим собой химический источник тока, работающий на водородном топливе и кислородном (воздушном) окислителе.

«Энерджин» содержит в своем составе перезаряжаемый металлогидридный картридж в виде минибаллона. Этот съемный картридж снабжен газовым клапаном, который исключает утечку водорода», - рассказал Грудинин.

Водород хранится в нем на поверхности частиц металлгидрида в связанном состоянии под давлением 1,2-1,5 атмосфер. Такое хранение водорода называется безопасным. При этом баллон энергоёмкостью 100 Вт*ч и весом не более 0,6 кг позволяет закачать от 80 до 100 литров водорода. От этого баллона устройство может работать 2 часа на мощности 50 Вт. Запас энергоемкости составляет 100 Вт*ч.

«Если пересчитать это на обычный usb выход, где напряжение составляет 5 В, то энергоемкость составит 20 000 mAh, что сравнимо с энергоемкостью современных энергобанков. Это позволяет зарядить телефон порядка 15 раз», - рассказал Грудинин.

Будущее за водородом

По словам разработчика, «Энерджин» обладает удельными характеристиками, многократно превосходящими по мощности и энергоемкости любые типы аккумуляторных систем. Устройство в текущем технологическом решении весит порядка 2 кг и пока слабо конкурирует с литий-ионными аккумуляторами. Однако нужно отметить, что это не просто аккумулятор, это генератор, реализующий принцип «розетка в кармане» или «розетка в поле». Ему не нужно обслуживание, а значит, он может быть применен для автономного питания и подзарядки портативной аппаратуры в местах, удаленных от сетей энергоснабжения.

Например, им можно будет питать системы разведки и контроля. Уже сейчас для военных создано универсальное переносное зарядное устройство на основе электрохимического генератора для зарядки аккумуляторных батарей и портативных электронных устройств.

Он позволяет одновременно заряжать 8 аккумуляторов типа АА. При этом время зарядки 8 аккумуляторов составляет до 1 часа. Для стандартного военного комплекта предусмотрено два баллона, что соответствует примерно энергоемкости 40 000 mAh при напряжении 5 В. При напряжении в 1,2 В энергоемкость соответственно составит примерно в пять раз больше. Набором же топливных ячеек, их масштабированием по площади можно достигать необходимую мощность.

Платформа  «Энерджин»  разрабатывается с  универсальным  выходным  портом  и предполагает подключение к одному источнику питания различных съемных «головных» частей с требуемыми  потребителю  преобразователями  напряжения, выходными  разъемами, источниками света.
В отличие от других  альтернативных химических источников энергии «Энерджин», работающий на водороде, позволяет в течение двух минут запустить генератор. При этом диапазон рабочих температур составляет -20...+50 градусов С.

Именно поэтому использование низкотемпературных водород-воздушных топливных элементов является очень перспективным направлением. По словам специалистов, буквально через 5 лет водородные топливные элементы заменят литий-ионные батареи.

Автор: Дмитрий Юров