Зеленый водород признан Европейской комиссией одним из столпов перехода к чистой энергетике, а ключевую роль в этом процессе играют топливные элементы и электролизеры. Наиболее зрелыми и коммерчески жизнеспособными на сегодня считаются технологии на основе протонообменных мембран (PEM), однако их производство неразрывно связано с использованием пер- и полифторалкильных веществ – так называемых «вечных химикатов» или PFAS.
Эти синтетические соединения, накапливаясь в окружающей среде и организмах, могут вызывать необратимые последствия для здоровья. Проблема в том, что PFAS обладают уникальным сочетанием химической стойкости и высокой проводимости, что делает их незаменимыми для мембран, каталитических слоев и электродов в современных водородных установках. Наиболее известный материал этого класса – Nafion. Отказ от PFAS без предоставления альтернативы способен разрушить отрасль, в которую только за последнее десятилетие было инвестировано около 30 миллиардов евро.
В ответ на этот вызов был запущен европейский проект PROMISERS, цель которого – разработка и внедрение новых материалов без содержания фтора для PEM-технологий. Проект объединил консорциум лидеров европейской промышленности и науки, включая Syensqo, Fumatech, De Nora и других, при поддержке программы Horizon Europe. Задача – создать конкурентоспособные, долговечные и эффективные компоненты, полностью исключающие использование «вечных химикатов».
Исследователи сосредоточились на двух перспективных направлениях. Первое основано на использовании специальных углеводородных полимеров, обладающих высокой термической, химической и механической стабильностью. Второе направление – биоразлагаемое, оно предполагает применение целлюлозы. Ее наноразмерные формы, такие как нанокристаллы и нанофибриллы, рассматриваются как многообещающее сырье для создания ключевых компонентов топливных элементов и электролизеров.
Проект уже демонстрирует первые успехи. Компания Syensqo разработала первый образец иономера на углеводородной основе, который передан партнерам для создания мембран и других компонентов. Параллельно компании Cellfion и Leitat оптимизируют материалы на основе наноцеллюлозы для повышения производительности мембран. Уже созданы первые образцы, которые проходят испытания.
Работа в рамках PROMISERS не ограничивается созданием материалов. Проект также включает оценку их жизненного цикла и экономической целесообразности, разработку стратегий масштабирования и проверку на соответствие европейским нормам безопасности и экологичности, включая регламент REACH. Конечная цель – довести технологию от фундаментальных исследований до лабораторных прототипов, готовых к демонстрации в реальных условиях.
Успешная реализация концепции PROMISERS позволит сократить использование PFAS примерно на 500 тонн к 2030 году только за счет применения в топливных элементах для транспорта. Еще 500 тонн удастся исключить благодаря внедрению новых материалов в электролизерах, что станет значительным шагом на пути к действительно «зеленой» водородной экономике.
