Ученые Центра компетенций Национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе Института катализа СО РАН разработали катализаторы, которые позволяют снизить энергозатраты при получении синтез-газа - перспективного водородсодержащего сырья. Благодаря разработке синтез-газ сможет иметь более однородный состав, а топливные элементы - стабильнее вырабатывать электроэнергию.

     Центр компетенций Национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" создан на базе Института катализа СО РАН в 2021 году. Ученые Центра занимаются созданием новых и развитием существующих технологий безопасного получения, хранения, транспортировки и использования водорода и его носителей. Центр реализует проекты "Водородная заправка", "Биоводород для электрогенерации", "Водород для E-химии и E-топлива" и "Крупнотоннажный водород для низкоуглеродной экономики". В созданный на базе Центра консорциум входят 37 организаций, среди которых - АО "Наука и инновации" (научный дивизион Росатома), "ИнЭнерджи", "Газпром Нефть" и "Татнефть".
     
     Синтез-газ - это водородсодержащий газ, который получают из природного газа (метана). При использовании его в высокотемпературных топливных элементах не требуется предварительного выделения H- водород и монооксид углерода являются топливом и реагируют в ходе электрохимической реакции. Еще один плюс использования синтез-газа вместо водорода в чистом виде - развитая масштабная сеть газопроводов в России. Ее общая протяженность составляет 179 тыс.км, в то время как длина водородных трубопроводов по всему миру - всего 4-5 тыс.км.

     Ученые Водородного центра компетенций НТИ разработали структурированный теплопроводный катализатор на основе фехралевой сетки и платины, который показал высокую устойчивость и активность в реакции получения синтез-газа.

     "Мы берем природный газ и перерабатываем его на месте с помощью катализатора в синтез-газ, который затем направляем в твердооксидный топливный элемент. Уже внутри него водород и монооксид углерода, входящие в состав синтез-газа, реагируют с ионами кислорода, и выделяется электроэнергия. Разработанный нами катализатор обеспечивает оптимальное распределение тепла в реакторе. За счет этого синтез-газ содержит минимальное количество побочных нежелательных продуктов, и электрическая энергия вырабатывается стабильнее. Кроме того, мы решаем логистическую проблему - можем использовать уже существующую инфраструктуру для природного газа", - рассказывает автор исследования, младший научный сотрудник Центра компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" Наталья Рубан.

     Синтез-газ производят несколькими методами, и исследователи сосредоточились на автотермическом риформинге метана: его смесь с водяным паром и кислородом в присутствии катализатора реагировала при температуре 700-800°С. Общий тепловой эффект этой реакции близок к нулю.

     "При автотермическом риформинге в начале реакционной зоны происходит выделение тепла, а в конце - охлаждение. Теплопроводный катализатор позволяет перенести тепло, которое генерируется в ходе реакции, из начала в конец. Благодаря этому эффективность проведения реакции улучшается, плюс удается избегать локальных перегревов и захолаживания, за счет чего процесс проходит стабильнее", - говорит ученый.

     По словам Натальи Рубан, топливные элементы, работающие на синтез-газе, можно использовать для генерации электроэнергии на мобильных и локальных станциях там, где есть газовые трубопроводы.

     "Мы планируем масштабировать технологию, чтобы можно было создавать более крупные реакторы для производства синтез-газа", - добавляет заместитель руководителя Водородного центра компетенций НТИ Дмитрий Потемкин.
     
     
     Источник:
     http://www.atomic-energy.ru