Ученым удалось оптимизировать геометрию каталитического реактора, предназначенного для получения водородсодержащих смесей из дизельного топлива для питания водородных топливных элементов. Подобные энергоустановки можно будет использовать в северных регионах для энергообеспечения изолированных объектов, например, вышек сотовой связи. Исследователи планируют к 2026 году получить прототип энергоустановки на полностью российской элементной базе.

Работа специалистов Института катализа (ИК) СО РАН и Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН была посвящена оптимизации геометрических параметров реактора с применением ранее разработанной математической модели, описывающей процесс преобразования дизельного топлива в водородсодержащую смесь на структурированном катализаторе.

Старший научный сотрудник ИК СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Потемкин

Старший научный сотрудник ИК СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Потемкин

 

«Мы уже несколько лет ведем совместные работы с ИХТТМ СО РАН по разработке энергоустановок на основе топливных элементов, работающих на водородном топливе. Но в настоящее время есть запрос на использование в топливных элементах более традиционных энергоносителей, например, дизельного топлива. В этом варианте для питания топливных элементов требуются промежуточные устройства – конвертеры дизельного топлива в водородсодержащую смесь, состоящую из водорода и угарного газа. Процесс преобразования происходит в присутствии катализатора. В нашей работе мы исследовали влияние геометрии каталитического блока и организации газовых потоков в реакторе на эффективность процесса конверсии дизельного топлива», – рассказывает старший научный сотрудник ИК СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Потемкин.

Использование топливных элементов для получения электроэнергии позволяет извлекать ее из энергоносителей прямым преобразованием энергии химических связей в электрическую. Эффективность этого процесса выше, чем при использовании стандартных дизель-генераторов, в которых энергия химических связей сначала преобразовывается в тепловую, затем в механическую и только потом – в электрическую.

Увеличение эффективности энергоустановок позволит уменьшить объемы ресурсозатратного завоза дизельного топлива в удаленные, арктические районы. Кроме того, применение разрабатываемых энергоустановок будет более экологичным за счет уменьшения объемов потребления дизельного топлива.

На следующем этапе работ ученые займутся воплощением оптимизированных математических моделей в реальных устройствах. В сочетании с топливными элементами, разрабатываемыми в ИХТТМ СО РАН, они составят прототип энергоустановки.

«В рамках Центра компетенций НТИ “Водород как основа низкоуглеродной экономики”, созданного на базе ИК СО РАН в 2021 году, мы рассчитываем через четыре года получить прототип такой энергоустановки на полностью российской элементной базе, после чего можно будет обсуждать ее промышленное производство», – подытожил Дмитрий Потемкин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal (импакт-фактор 13.273). Грант государственной поддержки центров компетенций НТИ выделен в рамках национального проекта «Наука и университеты», курируемого Минобрнауки России. Проект поддержан грантом РНФ.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Минобрнауки России