«Мир всё равно будет зеленым: c нами или без нас». Так звучит эпиграф к интервью, который выбрала Дудорова Дарья, студент Института материалов современной энергетики и нанотехнологий Менделеевского университета. Она является опытным химиком-исследователем, создателем новых технологий для водородной энергетики, победителем конкурса «Студенческий стартап» и обладателем гранта в 1 млн рублей. Дарья рассказала о своей области научной деятельности, об успехе проекта по упрощению и удешевлению производства твердооксидных топливных элементов, а также с поделилась личным опытом и полезными советами.  

— Дарья, что представляет собой ваша область исследовательской деятельности?

— Мои научные исследования направлены на синтез, исследование и усовершенствование наноматериалов на основе иерархически самоорганизованных частиц NiO, предназначенных для получения эффективных и недорогих компонентов устройств альтернативной энергетики — твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).

Представленное научное направление весьма актуально и полезно как сейчас, так и в перспективе. Работы по водородной энергетике включены в перечень приоритетных направлений во многих странах, в том числе в России. Это обусловлено следующими факторами: поиск экологически чистых, энергоэффективных источников энергии и упрощение технологии производства их компонентов, потребность в снижении стоимости энергии, обеспечение энерго- и теплоснабжения Арктики, а также «камнем энергетического преткновения» является проблема неравномерности потребления электроэнергии в России. 

Твердооксидные топливные элементы — наиболее интересные и перспективные энергоустановки, которые могут стать основой энергетики будущего. Топливом для них служат водород (самый распространенный элемент Вселенной) и кислород. Они позволяют напрямую преобразовывать энергию химической реакции в электрическую и тепловую. При этом образуются такие побочные продукты как вода (водяной пар) и тепло, которые также могут быть использованы в дальнейшем, при этом выбросы CO2 снижаются на 100%.  КПД гибридных установок на основе ТОТЭ уже сейчас составляет более 60%, что уже больше, чем при сжигании углеводородов (КПД менее 30%).

— Расскажите подробнее о вашем проекте.

— Несмотря на существенное улучшение характеристик топливных элементов за последние годы, процесс их изготовления до сих пор остается весьма дорогим, технически сложным и наукоемким.  

Поэтому наш проект направлен на разработку технологии получения функциональных чернил на основе иерархически организованных наночастиц оксида никеля, подходящих по своим характеристикам для формирования анодных компонентов ТОТЭ с помощью печатных технологий.

Разработанные нами продукты (технология получения чернил и сами новые функциональные чернила) позволят упростить и ускорить процесс формирования анодных материалов, удешевить производство ТОТЭ, повысить гибкость технологии и расширить спектр возможностей при создании их компонентов, снизить количество отходов на производстве. Также планируются использование аддитивных технологий с целью коммерциализации технологии создания ТОТЭ и расширения области их применения.

— Став победителем конкурса стартапов, вы получили грант. С его помощью вы сможете провести доработку, коммерциализацию проекта?

— В этом году Фонд содействия инновациям в рамках программы «Студенческий стартап» отобрал 1000 команд молодых инноваторов и малых предприятий, которые занимаются высокотехнологичными разработками с потенциалом коммерциализации. Каждому победителю полагается 1 млн рублей сроком на 12 месяцев для развития бизнес-проектов и создания собственных наукоемких технологий.

В нашей команде двое исследователей-инноваторов. Я, студент ИМСЭН-ИФХ Дудорова Дарья, выступаю в роли заявителя и генерального директора. Студент ВХК Фисенко Никита является техническим директором.  Наш проект победил в номинации «Новые материалы и химические технологии», соответствующее финансирование мы получим в 2023 году.

— На какой стадии находится ваша работа сейчас? Что уже удалось сделать, на какое время запланированы следующие этапы развития?

— Уже сейчас имеющийся задел может свидетельствовать о достижимости уровня технологической готовности не ниже TRL3 (получение лабораторного образца, демонстрация его ключевых характеристик). Так членами команды проведены тестовые исследования по получению и изучению наночастиц NiO, освоены наиболее подходящие печатные технологии, результаты проведенных исследований представлены в научных журналах и на тематических конференциях.  Потенциальных партнеров мы нашли в лице РХТУ им. Д.И.Менделеева, а также в разработке заинтересованы научно-исследовательский центр «Топаз» группы компаний «Инэнерджи» и Объединенная авиастроительная корпорация.

В течение следующих после предоставления финансирования 12 месяцев планируется разработать технологию получения и оптимизировать состав новых функциональных чернил на основе наночастиц оксида никеля для формирования анодов ТОТЭ, изучить процесс нанесения оксидных пленок на поверхность различных подложек с помощью печатных технологий, исследовать электрофизические характеристики материалов. Также по договору гранта мы выполняем обязательные условия программы «Студенческий стартап»: создание юридического лица и сайта компании, разработка бизнес-плана проекта.

— Подход очень серьезный. Когда планируете выходить на рынок?

— Выход на рынок предлагаемых в нашем проекте функциональных чернил возможен со стоимостью, которая будет значительно ниже, чем для имеющихся косвенных аналогов. После завершения договора гранта «Студенческий стартап» мы планируем участвовать в других конкурсах Фонда содействия инновациям по программе «Старт», а также привлечь финансирование от фонда «Сколково». Гранты по программе «Старт» позволят завершить НИОКР, доработать и адаптировать технологию, оформить патент, доработать продукт до стадии MVP (когда продукт обладает минимальными, но достаточными для удовлетворения первых потребителей функциями), выйти на первые продажи. Финансирование от фонда «Сколково» даст возможность масштабировать наше инновационное предприятие, сформировать коллектив.

— Дарья, как вы стали химиком-исследователем, как нашли свое призвание? В каком возрасте появился интерес к химическим наукам, как он развивался и формировался? 

— Уже с первых уроков в школе у меня появился интерес к химии.  И я поняла, что хочу развиваться именно в этом направлении. И хотя до этого никто из моей семьи не был связан с химией и в целом с наукой, я всё равно решила поступить в Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева на академическое направление подготовки «Наноматериалы» Института материалов современной энергетики и нанотехнологий.

Непосредственно формирование и становления меня как химика-исследователя началось, когда я решила пройти собеседование в лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН и стать участником научной группы по направлению «Наноматериалы для альтернативных источников энергии» под руководством к.х.н. Симоненко Татьяны Леонидовны. Начались активные научно-исследовательские работы по выбранной тематике, которые продолжаются до сих пор. Довольно быстро появилась первая совместная с моим научным коллективом опубликованная статья, удалось не только впервые поучаствовать в конференции, но и получить свой первый диплом за лучший флеш-доклад в секции: «Новые неорганические материалы: методы получения и области применения». Уже в этом году мне посчастливилось победить в конкурсе на назначение именной стипендии от Неправительственного экологического фонда имени В.И.Вернадского и на финансирование проекта в рамках программы «Студенческий стартап».

— Что в вашей работе вам показалось реализованным удачно, а что, возможно, требует некоторой корректировки?  

На мой взгляд, правильный выбор тематики проекта в рамках систематически развиваемого направления научной группы – это уже половина успеха! Успешно с этой задачей и не только нам с товарищем по проекту помогли справиться наши научные руководители: к.х.н. Симоненко Т.Л. и к.х.н. Симоненко Н.П.

И, действительно, проведенный анализ российского и мирового рынков показал, что развитие новых подходов к созданию ТОТЭ в качестве перспективных устройств «зеленой энергетики», в частности водородной, является очень актуальным и перспективным. В то же время прогнозируется рост мирового рынка функциональных чернил на основе наночастиц различного состава, что может быть обусловлено постоянным ростом числа областей их применения. К ним относятся не только аноды ТОТЭ, но и электроды суперконденсаторов, компоненты газовых сенсоров, катализаторы, устройства электроники, биосенсоры и т. д. Таким образом, для продуктов нашего исследования открыты и дополнительные рынки.

— Можете дать совет другим студентам, начинающим исследователям?

— Изучайте мир вокруг вас. Не бойтесь пробовать что-то новое и воплощать идеи в жизнь. Найдите то, что будет приносить наибольшую радость. Искренне занимайтесь тем, что вызывает именно у вас подлинный интерес и увлекает день за днем. Верьте в себя и учитесь работать в команде. И тогда всё получится!