Техническият университет - София, със суперпробив във водорода

• Учените създадоха своя технология, с която коефициентът на полезно действие не е както при сегашните системи между 40 и 60%, а се вдига до 76-78 на сто

• У нас за първи път се създават търсените от бизнеса диамантоподобни покрития и натриево-йонни батерии, които са могат да изместят литиевите

Не е за вярване, но Техническият университет - София, създава свои модерни мултифункционални адитивни технологии с различни приложения в индустрията, натриево-йонни батерии, които могат да заменят литиевите, съоръжения, изграждащи едни от най-ценните в момента диамантоподобни покрития и свои автоматизирани системи, способни да съперничат с тези в елитните учебни заведения и лаборатории по света.

Как става това ли?

Чудесата се случват в рамките на проекта "Изследователски университет", където на високи обороти работят и сътрудничат 10 висши учебни заведения.

"Голямата ни гордост е, че ние сами сме проектирали и създали нови технологии и системи - казва проф. Георги Тодоров от ТУ - София. - Изградената инфраструктура през последните години получи голям тласък с центровете за върхови постижения, с центровете за компетентност, по линия на различни европейски проекти." Благодарение на тях се създават интердисциплинарни групи, фокусирани върху отделни теми.

В ТУ - София, са сформирани 13 научни групи, като в три от тях са привлечени водещи в света топ учени.

"Примерно лабораторията за инженерни покрития си сътрудничи с проф. Красимир Марчев от Бостън, който ръководи нашата група, за да могат постепенно за период от 2 години нашите изследователи да достигнат световно ниво - половината от този период вече мина", отбелязва професорът, който вече е и член-кореспондент на БАН. 

Благодарение на контакта с един от най-добрите специалисти в света в тази област българските учени вече са получили първите диамантоподобни покрития, което за малка страна като България е значително постижение. Малцина могат да си представят колко задълбочени фундаментални знания в различни научни дисциплини са необходими, за да се постигне това. От една страна, покритието е съставено от въглеродни елементи с подобни на диаманта свойства, но заедно с това структурата му се състои от графитни атоми. Но освен това то се нанася като филм, който придава изключително висока твърдост, нисък коефициент на триене, устойчивост на износване, висока топлопроводност и т.н. Целият този необичаен "коктейл" от свойства прави тези покрития изключително ценни за различни области на приложение в индустрията.

В групите по микроелектроника и изкуствен интелект в ТУ - София, също са привлечени световни капацитети в тези области. Самият проф. Тодоров е ръководител на групата IDEA, фокусирана върху иновативни методи за дизайн и оптимизация.

"Концентрирали сме се върху ключови зелени технологии - едната е за добив и съхранение на енергия - казва известният учен. - Опитваме се да подобрим вече съществуващи водноелектрически централи, да удължим живота им и вече имаме няколко научни публикации във "висшата лига"."

Паралелно с това учените разработват и системи за съхранение на енергия в акумулатори. Но освен това те са фокусирани и върху едно много перспективно направление - как да извлекат повече енергия от технологии на базата на водород. При него, както е известно, основният проблем е, че се влага единица енергия, за да се получи между 40 и 60% енергия на изхода. Да, това звучи нелогично, но при ВЕИ-тата винаги има излишъци, които на този етап трудно могат да се използват или да се съхранят и затова се търсят начини те да се използват в различни проекти, свързани с водорода. И тъй като досегашният подход, изглежда, вече се е изчерпал, в ТУ - София, избират нов - високотемпературната електролиза. Различни екипи по света работят в това обещаващо ново направление, където коефициентът на полезно действие може да се повиши до 76-78%. "Това е много трудно, тъй като

високотемпера турните системи са по-сложни,

необходими са повече процеси, изискват се специфични материали - казва проф. Тодоров. - Ние работим много интензивно в тази област и вече имаме почти готов високотемпературен електролизьор. Изцяло по наш проект."

Единственото нещо в него, което екипът е купил от чужбина, това е една клетка от Финландия, но цялата високотемпературна екипировка е проектирана и създадена от изследователите в ТУ - София.

Другото направление, по което учените усилено работят, е виртуалният дизайн и в момента там интензивно вкарват изкуствен интелект и самообучаващи се невронни мрежи.

"Необходимо е да надграждаме с много бързи стъпки в тази посока, тъй като това ще е сред големите битки на световната сцена - който пръв овладее тези нови технологии, той ще получи ключово предимство", убеден е професорът.

След което усмихнат ни показва системата за 3D принтиране на метал, която не само може прецизно да добавя материала, но и механично да обработва изделието.

"Едната машина веднага бе продадена в Северна Македония, а другата - в България - казва професорът. - Тоест тази технология вече е приложена и за нея имаме два патента. В момента, така да се каже, "отглеждаме" тази иновация и готвим нови изследвания." С нея могат да се извайват сложни детайли и форми, при това с изключително висока точност. Нещо, което до момента изискваше различни видове машини, всяка със своите плюсове и минуси.

Според учени подобна технология е била внесена у нас преди време за целите на "София Тех парк", но производителността е близо десетина пъти по-ниска от тази на ТУ - София. Но специалистите правят и следващата крачка. Всички прототипи те ги тестват в камерата за термични тестове от минус 80 градуса до плюс 180 градуса, проверяват херметичността, киселинноустойчивостта, прахозащитата и др. и чак тогава сертифицират дадено изделие.

Именно такъв е случаят с пакета за литиево-йонните клетки, които са в батерията за електрическите автомобили, разработвана по европейски проект съвместно

с партньори като "Волво" и "Рено".

Това определено не е обикновена кутия, тъй като в нея се преплитат не само изключително сложни изчисления, а и различни научни сфери. Екипът на проф. Тодоров така е проектирал пакета с клетките, че да преминат през всички възможни тестове - дали са устойчиви на вибрации, на необходимите температури, на специфични условия, свързани с охлаждане, дали изолацията е удачна и т.н. Накрая идват краштестове, като се симулира удар на автомобил с 40 км в стена. Тоест изделието, приютяващо литиево-йонните клетки, трябва така да е изчислено като материали, геометрия и покрития, че да премине всички проверки с успех.

"Всъщност точно това е нашата мисия в "Изследователски университет" - разказва проф. Тодоров. - Целта е не само публикациите ни да бъдат цитирани от световната научна общност, а разработените технологии да ги трансферираме в индустрията и те по най-бързия начин да стигат до бизнеса".

Големият въпрос е дали индустрията ще се осмели да инвестира в тези високи технологии, които определят световния тренд, или ще продължи да залага на производствата, останали в XX век.