doi: 10.52899/24141437_2026_02_241
УДК: 516.11.

Безопасные способы хранения водорода на подводном аппарате

Хруцкий О. В., Сеньков А. П., Крюков А. А., Глазырина Д. О.
Язык статьи:
Ссылка для цитирования: Хруцкий О.В., Сеньков А.П., Глазырина Д.О., Крюков А.А. Безопасные способы хранения водорода на подводном аппарате // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2026. Т. 5, № 2. С. 241–250. DOI: 10.52899/24141437_2026_02_241 EDN: NFIPIS

Аннотация

Переход подводного кораблестроения к энергоустановкам на топливных элементах требует решения ключевой проблемы — низкой плотности газообразного водорода и связанных с ним рисков взрывопожароопасности в герметичных отсеках. Известные способы хранения H₂ [сжатый газ, криогенная жидкость, металлогидриды, жидкие органические носители водорода (LOHC), адсорбция, химические доноры] разработаны преимущественно для наземного или надводного применения и не учитывают жёсткие ограничения подводного аппарата по объёму, массе, скрытности и безопасности в длительном автономном плавании. Настоящая работа впервые систематически оценивает эти методы именно по критериям подводной техники, выявляя не отдельные достоинства, а принципиальную невозможность достижения всех требований за счёт какого-либо одного способа. В результате сравнительного анализа шести направлений установлено, что максимальную объёмную плотность (108–150 кгH2/м3) и безопасность длительного хранения обеспечивают химически связанные формы — аммиак, LOHC и металлогидриды, однако металлогидриды имеют низкую массовую эффективность и медленное газовыделение, а аммиак требует высокотемпературного крекинга. Сжатый и криогенный водород, напротив, позволяют быстро подавать топливо, но сопряжены с постоянными утечками или риском катастрофической разгерметизации. На основе полученных данных предложена гибридная схема, отсутствующая в известных аналогах: основной запас водорода хранится в виде аммиака или LOHC (высокая плотность и безопасность), а пиковые нагрузки при маневрировании компенсируются аккумуляторными батареями, подзаряжаемыми от электрохимического генератора в ходе миссии. В статье количественно обоснована именно такая гибридная архитектура для обитаемых подводных аппаратов, приведены рекомендации по выбору буферных систем и направления дальнейшей разработки катализаторов низкотемпературной дегидрогенизации. Ключевые слова: водородная энергетика; подводные аппараты; хранение водорода; топливные элементы; металлогидриды; жидкие органические носители водорода (LOHC); криогенное хранение; сжатый водород; аммиак; взрывобезопасность; автономность

Список литературы

1. Савченко О.В., Половинкин В.Н. Современное состояние, проблемы и перспективы развития отечественного гражданского судостроения // Труды Крыловского государственного научного центра. 2022. № 3, С. 152–164. doi: 10.24937/2542-2324-2022-3-401-152-164 EDN: KQCNFY
2. Barbir F. PEM Fuel Cells: Theory and Practice. 2nd ed. London: Academic Press, 2013. 537 p.
3. Vielstich W., Lamm A., Gasteiger H.A. Handbook of Fuel Cells. Chichester: Wiley, 2010. 3856 p.
4. Бурков А.Ф., Миханошин В.В., Нгуен В.Х. Электрохимические источники энергии для судовых комбинированных гребных электрических установок // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 70-2. С. 97–100. doi: 10.18411/lj-02-2021-63 EDN: WTBNLX
5. Stolten D., Emonts B. Hydrogen Science and Engineering. Weinheim: Wiley-VCH, 2016. 1220 p.
6. Moradi R., Groth K.M. Hydrogen storage and delivery: Review of the state-of-the-art technologies and risk analysis // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. N 23. P. 12254–12269. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.03.041 EDN: WZBUFY
7. Ewan B.C., Allen R.W. A figure of merit assessment of the routes to hydrogen // International Journal of Hydrogen Energy. 2005. Vol. 30. P. 809–819. doi: 10.1016/j.ijhydene.2005.02.003
8. Алексин Е.Н. Способы хранения и получения водорода на подводной лодке: автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт Петербург. 2013. 21 с. EDN: SVDBND
9. Шаманов Н.П., Калмыков А.Н. Электрохимические транспортные энергоустановки с водородным топливом. Санкт Петербург: СПбГМТУ, 2006. 305 с. EDN: QNEKDN
10. Andersson J., Grönkvist S. Large-scale storage of hydrogen // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44, N 23. P. 11901–11919. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.03.063 EDN: WYOWCS
11. Курочкин Л.Е., Истомин В.И. Экологическая безопасность на морских судах. Москва: Центркаталог, 2020. 108 c. EDN: URWVZT
12. Züttel A. Materials for hydrogen storage // Materials Today. 2003. Vol. 6, N. 9. P. 24–33. doi: 10.1016/S1369-7021(03)00922-2
13. Тарасов Б.П., Бурнашева В.В., Лотоцкий М.В., Яртысь В.А. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов // Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 12. С. 14–37. EDN: HRUHYT
14. Teichmann D., Wolfgang A., Wasserscheid P., Freymann R. A future energy supply based on LOHC // Energy & Environmental Science. 2011. Vol. 4. N 8. P. 2767–2773. doi: 10.1039/C1EE01454D
15. Preuster P., Papp C., Wasserscheid P. Liquid Organic Hydrogen Carriers (LOHCs): toward a hydrogen-free hydrogen economy // Accounts of Chemical Research. 2017. Vol. 50, N 1. P. 74–85. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00474 EDN: YFSKTJ
16. Stolten D. Hydrogen and fuel cells. Weinheim: Wiley-VCH, 2010. 878 p. ISBN: 978-3-527-32711-9
17. Popper A.N., Hawkins A. Effects of noise on aquatic life. New York: Springer, 2016. doi: 10.1007/978-1-4419-7311-5
18. Патент RU № 2715053/ 27.04.2021. Цфасман Г.Ю., Дедков А.К., Деваев С.А., и др. Система криогенного хранения и подачи реагентов для энергетической установки с электрохимическими генераторами. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2715053C1/ru Дата обращения: 04.05.2026.
19. Патент RU № 2153622/ 04.05.2026. Федотов В.К., Воронцов В.В., Никитин В.А. Устройство для хранения и подачи криогенных продуктов. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2153622C1/ru Дата обращения: 04.05.2026.
20. Millet P., Grigoriev S. Water electrolysis technologies В кн.: Renewable hydrogen technologies: production, purification, storage, applications and safety. 2013. C. 19–41. doi: 10.1016/B978-0-444-56352-1.00002-7 EDN: UERAAN
21. Тарасов Б.П., Лотоцкий М.В. Водородные и металлогидридные энерготехнологии: учебное пособие / под ред. Б.М. Булычева,
М.В. Клюева. Черноголовка: Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук, 2024. 250 с. ISBN: 978-5-91845-114-4
22. Павлов Н.С., Крюков А.А. Перспективы применения интерметаллидных систем хранения водорода. В кн.: Лучшая исследовательская работа. Сборник статей Международного научно-исследовательского конкурса. Петрозаводск: Новая наука. 2026. С. 23–27. EDN: BVSQFI
23. Kojima Y. Hydrogen storage materials for hydrogen and energy carriers // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44, N 33. P. 18179–18192. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.05.119 EDN: TCURAE
24. Макарян И.А., Седов И.В., Максимов А.Л. Хранение водорода с использованием жидких органических носителей (обзор) // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93, № 12. С. 1716–1729. doi: 10.31857/S0044461820120038 EDN: TDRRGC
25. Макарян И.А., Седов И.В. Катализаторы гидрирования/ дегидрирования для систем хранения водорода на основе жидких органических носителей (обзор) // Нефтехимия. 2021. Т. 61, № 5. С. 591–605. doi: 10.31857/S0028242121050026 EDN: CUOBXX