НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО

Разработка Pd-содержащих
мембран для водородной
энергетики
Докладчик: Катерина Ходунова
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Москва, 2012 г.
Резюме Проекта
Цели и задачи
Конкурентные
преимущества
Продукция
Финансовые
параметры
Разработка технологии получения методом MOCVD водородопроницаемых
мембран на основе палладиевых композитов, обладающих необходимым
набором эксплуатационных характеристик (высокая пропускная способность
по водороду, газоплотность, селективность, коррозионная стойкость, высокая
каталитическая активность, длительный срок службы).
• Значительная (более 5 раз) экономия дорогих исходных соединений,
используемых при нанесении покрытия на мембрану вследствие
уменьшения толщины наносимого покрытия;
• Возможность выпускать мембраны сложной геометрической формы,
что способствует лучшему протеканию реакций;
• Собственная технология позволяет сократить себестоимость готовой
продукции.
Лицензия на технологию производства палладиевых мембран
•
•
•
•
Стоимость лицензии – 60 млн руб.
Инвестиции: 16,8 млн. руб.
NPV за 2 года – 19,3 млн. руб.
IRR – 176%
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Продукт проекта
Технология получения методом MOCVD водородопроницаемых палладиевых мембран.
Pd отличается избирательным поглощением водорода и является признанно лучшим материалом
для водородопроницаемых мембран. Основная проблема - дороговизна палладия.
 Мембраны являются составной частью генераторов очистки водорода. И служат для отделения водорода от
других составляющих газа-носителя. Конфигурации мембран – типовые.
 Благодаря свойствам Pd мембрана пропускает через свои поры только водород, задерживая все остальное.
 В состав генератора может входить от 3-х до нескольких десятков мембран. Их доля их стоимости в
стоимости генератора – около 50%.
 Мембраны могут являться конечным рыночным продуктом.
Газ-носитель
Слой ZrO2
Слой Pd+Cu
H2
H2
H2
Основа пористая трубка
из нерж. стали
Рис. 1. Водородопроницаемая мембрана
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Рис. 2. Генератор очистки водорода
Место проекта в мировой технологической цепочке
На схеме ниже обозначены отдельные игроки каждого из этапов цепочки
производства и использования сверхчистого водорода.
Производители
комплектующих
(мембран)
Интеграторы –
производители генераторов
очистки водорода
 IdaTech
 Linde (Германия)
 Johnson Mattew
 Power+Energy (США)
 Ходинг Алвиго…
 Xebeq (Канада)
 Топливные
элементы,
энергоустановки,
транспорт
 Химическая и
нефтехимическая пр-ть;
Air Product (есть контакт)
Air Liquid
GENERON® IGS
Hy9 Corporation
Технология производства мембран
Водородная
промышленность
 Производство
полупроводников
солнечных батарей.
Samsung (есть контакт)
General Electric (есть контакт)
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
и
Рынок палладиевых мембран
Рынок оборудования для очистки водорода (интеграторов)*
2015 ($5,4 млрд.)
2010 ($2,2 млрд.)
Прочее
11%
Прочее
11%
Производство
водорода
30%
Производство
энергии
59%
Производство
водорода
20%
20% в год
Производство
энергии
69%
Доля стоимости Pd мембран в этом оборудовании – не менее 5%-10%.
$110 млн. (2010)
$270 млн. (2015)
*Источник – Отчет Xebec Adsorption Inc. (май 2012)
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Конкуренты и потребители
Ida Tech (США) – с 1996 года разрабатывают и производят
готовые системы на топливных элементах для обеспечения
резервных запасов энергии для телекоммуникаций.
Холдинг Алвиго (РФ) – в частности, ОАО «Гиап»,
разрабатывает и реализует технологии производства
органических соединений, в том числе водорода.
Hy9 Corporation разрабатывает и производит
генераторы для производства и очистки
водорода, а также мембраны для генераторов.
Johnson Mattew (Англия) – специализируется на тонких
химических технологиях, в том числе продукции с
использованием металлов платиновой группы.
Наиболее интересный партнер для взаимодействия,
поскольку выпускает различную продукцию на основе
благородных металлов, по которым у ПК есть задел.
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Сравнение с конкурентами
Характеристики
(параметры)
S мембранного
элемента
Ед. изм
м2
Мембранный
сплав
Конструкция и
способ
изготовления
Толщина
покрытия
мкм
Решение
Участника проекта
Холдинг Алвиго
(РФ)
Ida Tech
(США)
Johnson Matthey
(Англия)
Hy9 Corporation
(США)
-
1-0,14
0,15
0,01-0,25
30
Pd/Cu, Pd/Ru
B1
Pd/Cu
Pd/23Ag
Pd/Cu
Трубка
Трубка, вытяжка
Плоская фольга,
травление
Трубка,
магнетронное
напыление
Плоская фольга
1-10
50
15
7,5-100
25
150-600
400-600
300-400
300-600
100-400
1-2
20
1-4
1-2
1-4
0.1-0.15
3,0
0,1-0,15
0,1
0,1-0,15
Температура
мембран
Тм, оС
Давление
на входе
МПа
Давление
на выходе
МПа
Удельная
произв-ть
мембран
Произв-ть модуля
фильтрующих
узлов
Удельный
расход Pd
JH2 (Тмакс.)
Нм3мм/м2 ч γМПа
4,2-6,8
1,6
0,9
3,4
0,92
QH2, м3/ч
при Тмакс, Рмакс
450-1300
325
115
60-320
6-280
0,3-0,05
40
0,9
0,6-0,28
7,7
5 тыс.$
-
10 тыс. $
12 тыс. $
10.5 тыс.$
Цена реализации
кв.м./$
г/(Нм3/м2ч γМПа)
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
Команда проекта
Генеральный директор
Лысак Олег Александрович
• Общее руководство проектом
• Поиск партнеров и взаимодействие с потенциальными клиентами
• Стратегическое развитие проекта
• Привлечение инвестиций
Директор по науке - Игуменов Игорь Константинович
• д.х.н., профессор
• работы в области оригинальных процессов осаждения оксидных и металлических покрытий
из газовой фазы, в том числе из благородных металлов.
• более 300 статей, а также 17 авторских свидетельств и патентов
• член Американского электрохимического общества
• эксперт ФЦНТП, РФФИ и региональных конкурсов.
Научный консультант - Гельфонд Николай Васильевич
• д.х.н., заместитель директора ИНХ СО РАН
• ведущий специалист в области разработки процессов осаждения пленок и покрытий
методом химического осаждения из газовой фазы
• более 90 статей в рецензируемых журналах.
Заместитель директора по науке – Морозова Наталья Борисовна
• д.х.н., ведущий научный сотрудник
• работы в области синтеза различных классов металлоорганических соединений, в том числе
комплексов металлов платиновой группы.
• более 100 статей в рецензируемых журналах.
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»
ГРУППА КОМПАНИЙ «СИГМА»
WWW.SYGMA.RU
НП «ЦТТ РАН и РОСНАНО»