Oxymet и д-р Илиян Попов от БАН

Текстът е публикуван в бр. 3/2021 на сп. Business Global

Д-р Илиян Попов от Института по електрохимия и енергийни системи „Акад. Евгени Будевски“ на БАН е един от двамата носители на наградата „Предприемач в науката“ на фондация „Карол знание“ за 2020 г. 15-те хиляди лева от нея са вложени в 3D принтер и консумативи за научно-приложна работа. Попов заедно със свои колеги работи върху електрическа батерия магнезий-въздух, по проект, наречен Oxymet (от съкращенията за кислород и метал). 

Оловните акумулатори са около 70% от акумулаторите в света, над 97% от тези батерии са рециклируеми. Да, те дават едва 40 ватчаса на килограм, но системата е евтина; има екопроблеми с оловото, но то се рециклира. Мобилната електроника се базира на литиево-йонната технология. Литият е най-лекият метал, енергохарактеристиките му са 10 пъти над оловния акумулатор, но e по-малко разпространен спрямо оловото, а има и етични проблеми– нерядко се използва детски и почти робски труд при добива му в Конго. 

Освен че теоретичните енергийни стойности на системите метал-въздух са много по-високи, огромното предимство на магнезия пред лития и оловото е, че се намира в огромни количества в природата и е безвреден. Към момента в Азия се произвеждат батерии магнезий-въздух, но само за аварийни цели – например след бедствие от цунами да можеш да захраниш фенерче или малко радио. 

При метал-въздух системите, обяснява д-р Попов, положителната електродна маса е въздухът, който се взема безплатно от природата и през газово-дифузионен електрод молекулният кислород се превръща в атомарен. На отрицателния електрод магнезият преминава в магнезиеви йони, а крайният продукт е магнезиев хидроксид - е безвредно съединение, което се съдържа дори в хранителните добавки. Газово-дифузионният електрод се прави от сажди и е много лек. 

Недостатък, но и предимство на системата е механичното ѝ презареждане. Когато магнезият се изхаби и батерията се разреди, не можем да превърнем магнезиевия хидроксид отново в магнезий. А трябва да излеем електролита или да го пречистим, да отделим гела и да сложим нов магнезий. Предимството е, че презареждането става за минута-две. На лабораторно ниво се търсят решения и за презареждане с неводен електролит по тертипа на литиево-йонните батерии. 

Предисторията в БАН 

Нашият институт още през 70-те години започва да работи върху батерии цинк-въздух, казва д-р Попов. Тогава е направен и първият български електромобил – „Москвич“, с батерии. Проф. Илия Илиев и доц. Анастасия Каишева пък са получили награда след тестване през 1996 – 1998 г. в САЩ за опит с малък автобус, задвижван с акумулаторна система цинк-въздух, който успешно е изминал 700 км. В института са разработвани и едни от първите в света литиеви батерии. 

Самият Илиян Попов не е търсил научна кариера. Роден е през 1980 г. в София. Завършва „Електрохимия и защита от корозия“ в Химико-технологичния и металургичен университет в София. Магистърската му тема е за перспективните анодни материали за литиево-йонни батерии. 

Работи за „СИА адвъртайзинг“ – в „Биг Брадър“ и в други риалити шоута, като техническа поддръжка на компютри, по които е самоук. През 2008 г. напуска и решава с колеги да правят соларни лампи за светодиоди, което тогава е новост. Изготвят прототип, но всичко е много скъпо и приключват. През 2012 г. Илиян се среща с ръководителката на магистърската си работа доц. Атанаска Трифонова, която работи в БАН и  му предлага да стане докторант в института. Той се съгласява, защото темата е литий-въздух, нещо ново и интересно за него. По-късно доц. Трифонова е поканена за ръководител лаборатория в Австрийския технологичен институт.



Така научната кариера на Илиян започва по случайност. На него винаги му е било интересно да се занимава с нещо, което има практическо приложение. Затова се насочва към батериите литий-въздух, после към магнезий-въздух. През 2015 – 2017 г. работи в Австрия по проект по системата литий-въздух при доц. Трифонова, а през 2017-а защитава дисертация в института на БАН на тема „Подбор на катализатор и конструкция на експериментална клетка литий-въздух“. Основната част от експериментите за нея са проведени в австрийския институт. В момента д-р инж. Илиян Попов е главен асистент в българския институт. 

В екипа, който работи по Oxymet, освен д-р Попов, който е практическият ръководител на основната част от разработките, участват колегите му от института доц. Ренета Букурещлиева и д-р Йовка Милушева (защитила докторат за магнезий-въздух батерия), докторантът Крум Банов, д-р Ирина Гочева, защитила докторат за литиевите батерии и работеща в Германия, австриецът Патрик Лугенбергер и финансовият специалист Десислава Бонева, която има банков опит в Швейцария. 

Комерсиализацията на продукта

Прицелили са се в тесен сегмент от пазара – малки електрически лодки, надуваеми и други леки плавателни съдове. И то за конкретно място – езерото Матзее край Залцбург, където е забранено за съдове с двигатели с вътрешно горене. Там се предлагат лодки под наем и бързото зареждане на магнезиевите батерии ще е предимство пред литиево-йонните, за които трябват 6 – 8 часа. Илиян се надява в близките 2 – 3 до 5 години да успеят да комерсиализират разработката си. 

Търсили са грантове и заеми от австрийска банка, но се искал много добър бизнес проект. Програмата на „Карол“ „Предприемач в науката“ помага много на Илиян да разбере как мисли инвеститорът. Например, че приоритет са не само кои са технологичните предимства на продукта, но кои са целевите му групи. Крайният клиент е много капризен и може дълго да не се откаже от продукта, с който е свикнал. Илиян дава пример как електромобилът предшества автомобила с двигател с вътрешно горене – първите прототипи на електромобили са още в 60-те години на XIX век, но едва от 15 години Илон Мъск успява да ги наложи с Tesla. За комерсиализирането на литиево-йонната технология са били необходими над двайсет години. Цялата мобилна електроника днес се базира на тази технология, налети са стотици милиарди долари и една нова технология, колкото и зелена да е, няма как бързо да я измести. Откровен е – на сегашното ниво на развитие магнезиевата батерия не може да замести нито оловния акумулатор, нито литиевите батерии. Но може да е тяхна алтернатива в някои сектори. 



От Зорница Йорданова, негов лектор и ментор в програмата на „Карол“, научава, че иновацията не е нещо абсолютно ново, а нещо, което просто още не е комерсиализирано. Планът на д-р Попов е той и колегите му до края на годината да направят спин-оф фирма съвместно с института. Така ще имат достъп до лаборатории и помещения за работа. Името на компанията ще е Oxymet, запазва се и като европейска търговска марка. Най-късно до началото на следващата година трябва да са готови с прототипа за промишлени цели и да го тестват на малки електрически лодки. Към 2022 г. продуктът трябва да е готов за дребно серийно производство – в Австрия или Германия, защото там има пазар за него. Тогава ще могат да кандидатстват за финансиране пред австрийската банка, с която вече имат контакт, както и по европроекти от Зелената сделка. Друго приложение на магнезиевите акумулатори е да бъдат източник на електричество на извънградските фестивали, където да заместят неекологичните дизелови генератори. 

Отговорът на въпроса защо д-р Попов не е напуснал България, може би е  очевиден – още не, но ще я напусне, следвайки проекта си. В неговия случай ниското заплащане и липсата на добра среда за развитие у нас са само временно неудобство пред окриляващата го цел.