Восточные науки: ученые создают батарейки из курильского бамбука и первый водородный поезд

В России создают первые в мире аккумуляторы из курилського бамбука, в случае успешных испытаний они позволят сократить использование графита, запасы которого исчерпаемы. А этой осенью будут завершены работы над корпусом первого отечественного поезда, который работает на водороде. Эти и другие разработки для сохранения экологии и сокращения вредных выбросов в атмосферу ведут ученые Сахалина. Подробнее о том, как регион выходит на углеродную нейтральность с помощью инноваций — в материале «Известий».

Батарейки из курильского бамбука

На столе в лаборатории «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» Сахалинского государственного университета (СахГУ) лежат широкие ленты водорослей и необычные, похожие на сушеный бамбук, ветки. Кажется, что сейчас начнется кулинарный мастер-класс по приготовлению блюд японской кухни, но, готовят тут не суши или роллы, а батарейки.

— Наша лаборатория занимается получением катодных и анодных материалов. Как вы знаете, у каждой батарейки есть плюс и минус. Так вот, в катоде сосредоточен весь металл (минус), а в анод он мигрирует (плюс), туда стекается ионный заряд. Мы разрабатываем и те, и другие элементы. В частности, делаем анодные материалы из курильского бамбучника и водорослей, — рассказала «Известиям» инженер-исследователь лаборатории Полина Мармаза.

На первом этапе ученые собирают сырье — проще говоря, растительность из Охотского моря на сахалинских пляжах, а также поднимаются в горы. Там растет уникальный эндемик — саза курильская, или курильский бамбук, или бамбучник — вид вечнозеленых цветковых растений рода, который считается единственным коренным видом бамбука на территории России. Затем растения подвергают пиролизу, то есть воздействуют на них с помощью высоких температур, изготавливают анодную массу и изучают ее электрохимические свойства.

В будущем курильский бамбучник может стать пригодным для изготовления практически любых твердотельных аккумуляторов, преимущества которых в том, что для их изготовления нужны природные материалы, ресурс которых неисчерпаем, в отличие от графита, рассказали ученые. Это полезно с точки зрения экологии и выхода на углеродно-нейтральную экономику, когда достигается баланс между вредными выбросами и их поглощением.

Это исследование уникально, так как никто в мире еще не использовал для таких целей растения-эндемики Сахалина, в частности курильскую сазу. Работы по созданию таких батарей поддержаны федеральной программой «Молодежные лаборатории» нацпроекта «Молодежь и дети».

Первый водородный поезд

Сбережение экологии и внимание к природе в целом можно назвать одной из ключевых особенностей края. Уже в сентябре этого года будет представлен корпус первого образца пассажирского поезда на водородных топливных элементах, который будет курсировать на Сахалине после 2027 года. Плюс такого транспорта в том, что он не выделяет вредных веществ в атмосферу. В выхлопах водородного поезда содержится только конденсированная вода в виде пара, которая и так присутствует в окружающей среде.

Создание такой машины — экспериментальный опыт, который, в случае успеха испытаний, в дальнейшем будет тиражироваться на другие регионы, рассказал «Известиям» председатель правительства Сахалинской области Алексей Белик. Проект разрабатывается совместно с компанией «Трансмашхолдинг».

— В соответствии с законом России, мы участники пилотного проекта по углеродной нейтральности. И все мероприятия в рамках этого проекта в совокупности будут давать возможность и качество по условиям жизни и сокращению выбросов CO₂. На сегодняшний момент мы реализуем экспериментальный проект по созданию поезда на водородной тяге. И уже в сентябре планируется осмотр корпуса данного локомотива. А в следующем году запланированы его комплектация, завершение строительства, и доставка на территорию региона, чтобы здесь его можно было поставить для опытной эксплуатации, — добавил Алексей Белик.

Сейчас прорабатывается вопрос подготовки специалистов, которые смогут работать с водородными поездами, рассказал проректор по научной работе СахГУ Алексей Огнев. Совместно с Дальневосточным государственным университетом путей сообщения (ДВГУПС) будет разработана учебная программа и внедрено специальное ученое депо, в котором сотрудники смогут обучаться обслуживанию и эксплуатации водородной техники.

Дроны для контроля паводков

Для решения экологических проблем в регионе широко применяются дроны. Кроме того, под руководством опытных педагогов-наставников школьники обучаются конструировать дроны во всех школах области. Например, в новой школе № 25 имени А. П. Чехова, которая строится в южной части Южно-Сахалинска и открытие которой запланировано на 1 сентября, будет класс, оборудованный наборами-конструкторами с дронами «Вжик», «Аэросим» и «Чижик» и другими.

— Дети обучаются беспилотным системам с начальной школы. В дальнейшем, в зависимости от уровня сложности сконструированных ими БПЛА, ученики выходят на соревнования, — рассказала директор школы Татьяна Кофман.

Сами же беспилотники, созданные школьниками, используются для различных целей, в частности для мониторинга экообстановки. Так, в Молодежном конструкторском бюро Передовой инженерной школы СахГУ разработали специальные модульные БПЛА, которые легко собирать под определенные задачи и можно оснастить любой полезной нагрузкой, будь то датчики-газоанализаторы или видеокамеры. Серию таких дронов в экспериментальном порядке использовали для мониторинга паводковой обстановки на реке Побединка. И эту практику будут масштабировать.

— В другом случае это может быть уже иная задача, например, мониторинг состояния воздуха на содержание углекислого газа, — рассказал «Известиям» директор АНО «Сахалинский областной центр инновационного творчества» Артур Берендяев.

Работы над созданием дронов ведутся в рамках нацпроекта «Беспилотные авиационные системы». Исследования новых лабораторий СахГУ проходят в рамках Десятилетия науки и технологий в России.