Россия запустила промышленное производство редкоземельных магниевых сплавов, тогда как технология немецкой «магниевой водородной суспензии» подверглась систематическим сомнениям [опрос SMM]

Российский Соликамский магниевый завод запустил промышленное производство магниевых сплавов с редкоземельными элементами

Соликамский магниевый завод (СМЗ), дочернее предприятие российского «Росатома», недавно объявил о запуске промышленного производства магниевых сплавов с содержанием редкоземельных элементов, таких как неодим, церий и лантан. Эти материалы нового типа сочетают лёгкость и высокую прочность, позволяют значительно снизить массу конструкций и повысить энергоэффективность оборудования, а также подлежат переработке, что относит их к «зелёным» инженерным материалам. Продукция в основном ориентирована на аэрокосмическую отрасль, автомобилестроение, энергетику, а также нефтегазовую промышленность. Добавление редкоземельных элементов повысило стойкость материала к нагрузкам и продлило срок службы ключевых компонентов. Соликамский магниевый завод начал производство магния в 1936 году, а в 1958 году приступил к извлечению редкоземельных металлов из лопаритового концентрата. В настоящее время на предприятие приходится 100% российских мощностей по производству редкоземельных соединений, ниобия и тантала, а также 75% производства магния и 4% титана.

Технология Fraunhofer «магниевая водородная паста» вызывает вопросы по системной эффективности и стоимости

Технология Powerpaste, разработанная немецким Институтом Фраунгофера, недавно вновь вызвала активное обсуждение. Основанная на гидриде магния, эта технология выделяет водород при реакции с водой для использования в топливных элементах, стремясь избежать проблем безопасности и затрат, связанных с хранением водорода под высоким давлением. Однако независимый анализ показал, что её показатели на уровне полной системы значительно уступают заявленным в рекламных материалах.

Ключевые проблемы связаны с плотностью энергии и эффективностью. По оценкам, для получения 1 кг водорода требуется около 10 кг водородной пасты и 9 кг очищенной воды, то есть общий вес составляет 19 кг, что соответствует системной плотности энергии всего около 0,3–0,4 кВт·ч/кг — это сопоставимо с литиевыми аккумуляторами, а не превосходит их. Производство магния на предшествующем этапе потребляет от 80 до 110 кВт·ч на 1 кг водорода, в результате чего полная эффективность цепочки «электроэнергия — электроэнергия» составляет лишь около 10%. В ходе реакции выделяется большое количество тепла — около 19 кВт·ч на 1 кг водорода, что требует сложной системы терморегулирования. Скорость выработки водорода ограничена, и для совместимости с топливными элементами на протонно-обменной мембране требуется его очистка. С точки зрения затрат одно только энергопотребление при производстве магния увеличивает стоимость на 4–11 долларов за кг водорода, без учёта аппаратной части системы и логистики.

Заявленная Fraunhofer стоимость в 2 евро за килограмм водородной пасты покрывает только сырьё, тогда как полная стоимость системы на порядок выше. Цикл переработки также не замкнут, поскольку переплавка гидроксида магния обратно в магний требует больших энергозатрат. В анализе сделан вывод, что технология подходит лишь для демонстрационных сценариев в диапазоне от сотен ватт до киловаттов и не может удовлетворить крупные энергетические потребности, например судов. По сути, это «уничтожение энергии», а не её хранение, и никаких преимуществ на уровне системы не существует.