Телефон для Терминатора

В 2003 году губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер завершил кинокарьеру сценой, в которой Терминатор извлекает из груди последний аргумент в борьбе за спасение человечества — водородный топливный элемент. Так массовую аудиторию познакомили с энергетикой будущего — сегодня топливные блоки считаются, вероятно, самым перспективным типом автономного источника питания. Шесть лет спустя компания Medis Technologies построила в Ирландии завод, который в начале 2009 года первым в мире выпустил топливные элементы для массового рынка. Пластиковый блок размером с зарядник сотового телефона, работающий на щелочных растворах и соединении водорода с бором, позволяет в течение нескольких недель подзаряжать телефон без электрической розетки. Проект НГС.НАУКА, в свою очередь, оказался первым, кому доктор физико-математических наук Борис Илюшин рассказал, почему без ученых Института теплофизики СО РАН этого завода не было бы в Ирландии и почему его не будет в Новосибирске.

Как все начиналось? И что представляет собой первый массовый топливный элемент?

Путь был очень длинным, причем мы работали с компанией Medis Technologies над этим проектом практически с его основания. Все началось около семи лет назад. Тогда мы разработали рекомендации по проекту так называемого тороидального двигателя, который финансировался компанией Medis. Эти рекомендации попали в руки Геннадию Финкельштейну, выходцу из России, главе израильской дочерней фирмы этой компании. Он оценил эту работу, позвонил директору Института теплофизики и предложил сотрудничество по проекту топливного элемента. В итоге мы вместе прошли путь от разработки принципов его работы до промышленного выпуска.

Так или иначе, почти все источники энергии делают то же самое. Однако у большинства промежуточные этапы есть, а это приводит к неизбежным потерям энергии. Здесь таких потерь нет, а кислород для токообразующей реакции просто берется из атмосферы. Причем в нашем случае и топливо, и реагенты химической реакции — это экологически чистые вещества. Этот вариант был выбран еще и в силу эффективности — каждая такая реакция дает восемь свободных электронов, в отличие, к примеру, от чистой водородной реакции, где электронов всего два. Кроме того, это топливо безопасно — оно не взрывается и не горит. Фирма даже получила сертификат на провоз таких элементов в самолете.

Насколько хватит такого источника питания? Его можно перезарядить?

Первая выпущенная модель не перезаряжается. Вы снимаете ленту-предохранитель, сжимаете блок — и устройство готово заряжать телефон, фонарик или другое устройство.

Его достаточно, чтобы три-четыре раза полностью зарядить телефон. После этого блок можно выбрасывать. Это лишь первая серия, сейчас ведутся работы над следующими, в которых появятся сменные картриджи.

Завод пока работает не на полную мощность, а само устройство стоит около 40 долларов. Конечно, это дорого, и первая модель предназначена скорее для чрезвычайных ситуаций или экспедиций — к примеру, чтобы зарядить GPS-навигатор. Хотя бывают другие интересные варианты. Например, японский менталитет предполагает, что если вы разговариваете по мобильному телефону с начальником и у вас садится батарейка — это катастрофа. Поэтому полезно иметь под рукой такое зарядное устройство.

Принципы работы топливного элемента впервые описали еще в XIX веке. Почему понадобилось почти полтора столетия, прежде чем вы смогли выпустить их на массовый рынок?

Вопрос был в стоимости. Топливные элементы использовали еще в Советском Союзе — их успешно применяли на космических аппаратах, например. Однако цена оставалась слишком высокой — отчасти из-за того, что в качестве катализаторов использовали драгоценные металлы. Главным вопросом оставался переход на дешевые компоненты. Кроме того, система лишь на первый взгляд кажется простой: катод, электролит, анод. Однако на практике выясняется, что все далеко не так просто: в элементе протекает много сопутствующих процессов, например, паразитные реакции, которые приводят к потере энергии. Эти проблемы мы и решали. Кроме того, мы преодолели ряд «подводных камней»: например, во время реакции неизбежно выделяется газ и его нужно удалять. Однако внутри блока есть химические вещества, которые не должны вытекать. Раствор щелочи смачивает практически любые вещества и, как следствие, протекает через любые отверстия. Необходимо было создать мембрану, которая ей этого не позволяет, зато свободно выпускает газ. Одним из ноу-хау прибора стала такая мембрана — до этого момента их просто не существовало. В результате появился первый в мире промышленно выпускаемый топливный элемент. Кроме того, нам пришлось заново придумывать физические основы контроля качества производства на каждом этапе — потому что аналогов такого производства просто нет.

Почему до вас никто — даже на Западе — не добился успеха, создавая и пытаясь выпустить на рынок топливные элементы?

Пусть они и не добивались успеха, но они шли вперед. Выходили новые научные статьи, мысль двигалась. Однако сама проблема слишком серьезна. Ведь мы говорим о принципиальном технологическом скачке в использовании энергии — прямом получении электрической энергии из химической. Другие фирмы делали единичные изделия и продвинулись в этом направлении достаточно далеко. Но это, конечно, не выход на производство. Левша тоже подковал блоху, но только одну! Наладить серийный выпуск — это задача не менее сложная, чем создать лабораторный образец.

В итоге завод построили в Ирландии. У Новосибирска сегодня нет шансов разместить такие проекты?

Конечная сборка в Ирландии была размещена по соображениям коммерческой выгоды — эта страна установила очень серьезные налоговые льготы. Кроме того, там квалифицированные кадры — поэтому первое производство не разместили, к примеру, в Китае.

Почему такого завода нет в России? Здесь, как обычно, две беды. Главная — это коррупция. Очень сложно что-то сделать.

Попытки делались, сюда приезжали представители компании, однако как только дело доходило до конкретики, оказывалось, что проект будет стоить намного дороже, причем деньги придется тратить «нецелевым образом».

Вторая причина — наше законодательство. Вроде бы государство оказывает помощь, финансирует инновации. Но инновации не нужно финансировать, им нужно просто помогать. Финансировать их должен только бизнес: он тратит свои деньги и может качественно отследить, на что именно они потрачены. А государство должно создать условия для этого: налоговые льготы, инфраструктуру, информационное обеспечение, законодательную поддержку.

Поэтому серьезного интереса нет. Впрочем, мои зарубежные коллеги заинтересовались проектом технопарка в Академгородке — заинтересованы в создании здесь базы для разработки технологий, поскольку размер научного потенциала Академгородка они понимают. Однако пока непонятны правила игры, а аренда помещений, скорее всего, будет очень дорогой.

Кроме того, теперь проект технопарка урезали, строить будут за государственный счет, а площади будут довольно скромными...

Наверное, государство так и должно поступать — подвести коммуникации, построить помещения. Однако если уж речь идет о новых технологиях, то таким фирмам обязательно нужны налоговые каникулы первые два-три года. Хорошо известно, что отдача от инноваций возможна только через несколько лет.

А в России начинающей фирме приходится одновременно доказывать заказчикам свою востребованность, вкладываться в новое оборудование, платить аренду и платить налоги. Сдвинуть что-то с мертвой точки в таких условиях чрезвычайно трудно.

Помещения технопарков, конечно, кем-то будут заняты — но будут ли эти фирмы действительно заниматься инновациями?

Выходит, прорыв с топливными элементами ничего не даст ни России, ни Новосибирску?

Понятно, что нам платят деньги за работу — это возможность обновить оборудование института, повышать зарплаты, инвестировать в жилье для молодых сотрудников. За последние годы благодаря таким контрактам в нашей лаборатории четверо молодых сотрудников смогли приобрести жилье, четверо переехали в квартиры в общежитии, строительство которого финансировалось нашим подразделением. Однако, мне кажется, не менее важным приобретением стал опыт, который мы получили, пройдя путь от научной разработки до промышленного выпуска. Сейчас я понимаю, насколько важна квалификация инженеров и менеджеров, чтобы пройти этот путь. Конечно, хотелось бы, чтобы этот опыт был востребован и здесь. Пока, к сожалению, наш бизнес предпочитает вкладывать деньги в футбольные клубы, нежели в рискованные инновационные проекты.

Петр Малков