В СПбГАСУ ведётся разработка транспортного средства на электротяге с системой топливных элементов на основе протонообменных мембран (PEMFC). Исследование направлено на поиск решений для грузового транспорта, которые позволят сократить экологическую нагрузку и повысить энергоэффективность автомобилей.
Научно-исследовательскую работу возглавляет кандидат технических наук доцент Сергей Воробьёв. Исполнитель – аспирант кафедры технической эксплуатации транспортных средств Евгений Трофимов. Он обучается по направлению 2.9.5 Эксплуатация автомобильного транспорта, является автором более 25 научных публикаций, обладателем шести патентов на изобретения и победителем конкурсов современных технологий альтернативной энергетики и инновационных силовых установок в Китае в 2023 году.
В основе разработки – использование водорода для выработки электрической энергии. В топливном элементе электрохимическая реакция позволяет получать электричество, которое используется для работы электродвигателя. В результате непосредственно при работе системы образуется вода.
Схема подачи кислородаДля грузового транспорта такая технология представляет особый интерес из-за возможности сочетать электрическую тягу с быстрой заправкой и большим запасом энергии. Именно поэтому исследователи рассматривают водородные топливные элементы не как альтернативу аккумуляторам во всех случаях, а как ещё один вариант электрической силовой установки.
«Мы рассматриваем водородные топливные элементы не как замену аккумуляторам, а как дополнение к ним – там, где нужны большая дальность и быстрая заправка. Наша задача – создать работающую и воспроизводимую отечественную технологию для грузового транспорта», – отмечает Сергей Воробьёв.
Исследование начинается с цифровой модели
Сейчас значительная часть работы проходит в формате компьютерного моделирования. В среде ENGEE специалисты создают модели автомобильной системы топливных элементов, исследуют электрохимические процессы и рассчитывают массовые и энергетические балансы.
Исследователям предстоит определить, как должна быть устроена силовая установка, чтобы она могла эффективно работать в составе грузового автомобиля. Для этого рассматриваются различные варианты компоновки и создаются прототипы модификаций подвижного состава.
Ещё одна важная задача – оценить экологический эффект от перехода на водородное топливо. Для этого разрабатывается аналитическая модель, которая позволит определить изменение экологической нагрузки при использовании топливных элементов на колёсных транспортных средствах с учётом условий эксплуатации в крупных городах.
Таким образом, исследование объединяет сразу несколько направлений – от изучения процессов внутри топливного элемента до проектирования транспортного средства и оценки его эксплуатационных характеристик.
От моделирования – к испытаниям
В дальнейшем разработчики планируют перейти к следующим этапам работы. В частности, будут созданы модели батарей топливных элементов для грузового транспорта и систем хранения альтернативных топлив на борту автомобиля.
Отдельное внимание уделят эксплуатации водородных систем в холодном климате. Исследователи планируют разработать метод регулирования топливных систем с использованием материалов с изменяемым фазовым составом.
На основе результатов работы также предполагается разработать научно-методические подходы к оценке эксплуатационных характеристик грузового транспорта на альтернативных видах топлива и гибридных силовых системах.
Финальным этапом должны стать эксплуатационные испытания грузового транспорта на топливных элементах. Полученные результаты могут быть использованы при дальнейшем проектировании грузовых автомобилей на альтернативных видах топлива, разработке гибридных силовых систем и создании систем хранения топлива.
Исследование продолжает направление работ СПбГАСУ в области современных транспортных технологий и альтернативной энергетики, объединяя научное моделирование, инженерное проектирование и перспективу создания отечественных решений для грузового транспорта.
Новость публикуется по результатам исполнения гранта СПбГАСУ 2026 года.
