Химик + конструктор + программист
А процесс научного поиска продолжается. Магистрант УГНТУ Анна Мельникова укладывает в нижнюю половину прочного металлического корпуса темный пористый кружок - положительный электрод на основе серы с добавлением углерода, на него - мембрана, тут же ставшая прозрачной (вы, конечно, помните, что принцип действия батарей и аккумуляторов - отсутствие прямого контакта между электродами). Затем заливается электролит, сверху укладывается отрицательный электрод - чистый металлический литий (кружочек, вырезанный из литиевой фольги). Все манипуляции проделываются в специальном боксе: металлический литий активно реагирует с водой, содержащейся в воздухе, а сегодня (к примеру) относительная влажность воздуха - 40% (при температуре плюс 20 градусов Цельсия это означает, абсолютная влажность составляет (то есть в кубическом метре воздуха содержится) 6,9 граммов воды. В боксе же содержание воды доведено до 10 миллионных долей на кубометр.
Верхняя половина металлического корпуса становится на место, прототип аккумулятора будущего подключается к батарейному тестеру, где, как и в жизни, будет разряжаться и вновь заряжаться – или, как говорят ученые, подвергнется зарядно-разрядному тестированию.
Батарейный тестер изобретен и создан здесь же и подключен к интернету - так что сотрудники лаборатории, находясь в любой точке мира, могут подключаться к нему, наблюдать, что происходит, и вмешиваться в процессы, происходящие в ячейках (что они и делают по несколько раз в день, как в будни, так и в праздники). Все программы для этого, кстати, тоже написаны местными химиками-универсалами.
- Каждый эксперимент нацелен на проверку какой-то новой идеи, новой гипотезы, - что введение в электрод (или в электролит) какого-нибудь нового компонента может дать эффект: улучшить работу литий-серного аккумулятора - объясняет Анна. - То есть увеличить количество зарядно-разрядных циклов, повысить удельную энергию. В данном случае мы добавили кое-что новое и в положительный электрод, и в электролит.
- Бывает, что ничего не получается, процесс идет не так, как задумано - тогда мы разбираем ячейку, ищем причину, выдвигаем новую гипотезу, - добавляет Владимир Сергеевич. - Ведь это в математике от перестановки мест слагаемых сумма не меняется, а в химии и от порядка сливания реагентов зависит многое. Что-то получилось - значит, мы сделали шаг вперед. При самом удачном нашем эксперименте ячейка выдержала 1500 зарядно-разрядных циклов.
Кстати, когда мы принимаем на работу сотрудников, я всегда интересуюсь, любит ли человек готовить. Ведь рецепты одинаковы для всех - и тем не менее у одного человека получается нечто едва съедобное, а у другого - вкусное блюдо. Так вот, если человек любит готовить и готовит хорошо - обычно из него получается хороший химик.
Ньютон бы заценил
В 1990-х годах вывозить российские технологии за рубеж, дорабатывать их и коммерциализировать было, можно сказать, модно. Именно для этого и была в Англии создана небольшая компания Intellicraft. Однако технология, которую они приобрели, не пошла, и тогда инвесторы потребовали от практически единственного оставшегося сотрудника найти другую российскую технологию, которую они могли бы развивать. И он нашел разработки команды Владимира Колосницына. В 2004 году они прошли первую проверку в Кембридже - в том самом Тринити-колледже, где некогда работал Ньютон. Англичане были впечатлены и начали вкладывать деньги в развитие компании, которая стала называться Oxis Energy (Oxford - Sulfur - Energy, «Оксфорд - Сера - Энергия»). За 15 лет в нее инвестировали порядка 60 миллионов фунтов (или 80 миллионов долларов, или 6 миллиардов рублей). И в настоящее время компания строит первый в мире завод по производству литий-серных аккумуляторов в Бразилии.
- А почему завод будет построен в Бразилии?
- Они собираются производить аккумуляторы для электромобилей и рассчитывают, что там на них будет хороший спрос: в Бразилии
численность населения гигантская (более 200 миллионов человек); это юг, жара, и выхлопные газы очень отравляют существование. К тому же, чтобы построить аналогичный завод в Европе, денег нужно раз в 5-10 больше: намного строже экологическое законодательство, дороже рабочая сила.
Сегодня мы сотрудничаем с английской же Sigma Lithium ltd. - она тоже была создана не без нашего участия, с корейской LG Chemical, китайскими компаниями. Словом, мы делаем науку - они используют наши достижения для создания конечного продукта. Для того, чтобы наши разработки использовались у нас, регулярно пишем различные программы и предложения. Но при том уровне финансирования науки, который есть сейчас, это не работает. Ведь, например, наша лаборатория сегодня на три четверти обеспечивает себя сама. Четверть - это зарплата (причем у аспирантов и молодых ученых зарплата такая, что молодежь к нам не идет, на приобретение приборов и материалов деньги практически не выделяются), и три четверти - гранты РФФИ, РНФ и ФПИ - мы их получали неоднократно - и договоры с зарубежными компаниями. Вот за счет этого и можем продолжать работу.
Даешь свой аккумулятор!
- А может, нужно просто найти инвестора?
- Инвестор готов подключиться тогда, когда есть прототип продукта - иначе рисковать своими деньгами он не станет. А для разработки и изготовления прототипа аккумулятора тоже требуется сложное научное и технологическое оборудование. Скажем, что минимальная сумма, которая нам нужна - 300 миллионов рублей, это не так уж и много. А гранты Фонда Бортника - 15 миллионов на 3 года. Словом, требуемые средства на разработку и продвижение новой высокотехнологичной продукции может дать только государство, которое в конечном итоге и становится главным выгодоприобретателем.
Вообще продвижение научных разработок в промышленность - мировая проблема. Очень правильная система их продвижения была в СССР: Академия наук и ее институты с задачей проведения фундаментальных исследований; разработкой технологий на базе их результатов занимались технологические институты при отраслевых министерствах. И на каждом предприятии были опытно-исследовательские цеха, иногда - опытное производство. Но сейчас всего этого нет; вообще у нас нет механизма для использования научных достижений. За рубежом для этого существуют венчурные фонды. Я беседовал с руководителями многих из этих фондов.
Средняя доходность у них - 6-7 процентов (это при том, что «выстреливает» где-то 20-30 процентов финансируемых проектов). А в банке на депозите - 3-4 процента, поэтому граждане несут свои средства в эти фонды. Но 50 процентов средств фондов - от государства. Государству нужны новые технологии.
Также за рубежом создаются специализированные исследовательские центры. В Англии есть город Варвик, известный благодаря замку, построенному Вильгельмом Завоевателем. А еще там очень хороший технологический университет, где создана программа Catapult для переноса новых идей и разработок. Имеется и крупный центр разработки «батарейных» технологий, куда можно прийти с небольшим количеством перспективного вещества и сделать на его основе прототип аккумулятора, проверить его характеристики.
Россия могла бы стать лидером в разработке и производстве литий-серных аккумуляторов - для этого есть все предпосылки. Что для этого необходимо предпринять? Читайте в следующей части исследования Екатерины Климович
