«Тепло из холода» - новый способ адсорбционного преобразования низкопотенциальной теплоты: исследование нового цикла, адсорбента и прототипа преобразователя

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-19-10259

Название«Тепло из холода» - новый способ адсорбционного преобразования низкопотенциальной теплоты: исследование нового цикла, адсорбента и прототипа преобразователя

Руководитель Аристов Юрий Иванович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-402 - Гидроэнергетика, новые и возобновляемые источники энергии

Ключевые слова химические методы преобразования теплоты, адсорбционные термотрансформаторы, термодинамические циклы преобразования теплоты, целенаправленный синтез адсорбентов, возобновляемые источники энергии, адсорбционное равновесие, динамика адсорбции, теплота окружающей среды, рациональное использование тепловой энергии

Код ГРНТИ44.31.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Энергосбережение и энергоэффективность определены как приоритетные направления, в которых России нужен технологический прорыв. Существенный потенциал энергосбережения в России связан с использованием низкопотенциальной теплоты. Актуальность проблемы связана, в первую очередь, с тем, что методы использования низкотемпературной теплоты окружающей среды существенно отличаются от таковых для "обычных", высокотемпературных циклов преобразования теплоты и требуют развития новых подходов на основе глубокого научного анализа и высокотехнологичных решений. Развитые в проекте методы могут быть в дальнейшем полезны и для рационального использования низкотемпературных тепловых отходов промышленности, транспорта и жилищно-коммунального хозяйства, огромные потоки которых сейчас выбрасываются. Проект направлен на разработку и исследование нового метода преобразования возобновляемой низкопотенциальной теплоты, который может быть эффективен в климатических условиях России. Его эффективность повышается при более низкой температуре окружающей среды, поэтому он может быть особенно интересен для регионов Восточной Сибири, Крайнего Севера и Арктики. Научная новизна проекта связана c термодинамическим и кинетическим анализом нового цикла, подбором или целенаправленным синтезом эффективных адсорбентов метанола для реализации этого цикла, созданием, испытанием и оптимизацией соответствующего прототипа. Особенностью нового метода является то, что регенерация адсорбента осуществляется не обычным путём его нагрева, а понижением давления адсорбтива над ним, причем последнее обеспечивается за счет низкой температуры окружающей среды. Таким образом, регенерация, которая обычно является наиболее энергозатратным процессом, осуществляется только с использованием условий окружающей среды, без подвода теплоты, имеющей коммерческую стоимость. Достижимость решения поставленной задачи основана на результатах предварительного теоретического и экспериментального анализа предложенного способа, высокой квалификации коллектива и его большом опыте работы в области адсорбционного преобразования низкотемпературного тепла.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. М.М. Токарев, А.Д. Грекрва, Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов A new cycle "Heat from Cold" for upgrading the ambient heat: the testing a lab-scale prototype with the composite sorbent CaClBr/silica Applied Energy, v. 211, pp. 136-145 (год публикации - 2018)
10.1016/j.apenergy.2017.11.015

2. Л.Г. Гордеева, М.М. Токарев, А. Шкатулов, Ю.И. Ариствов Testing the lab-scale "Heat from Cold" prototype with the "LiCl/silica –methanol" working pair Energy Conversion and Management, v. 159, pp. 213-220 (год публикации - 2018)
10.1016/j.enconman.2017.12.099

3. Л.Г. Гордеева, М.М. Токарев, Ю.И. Аристов Новый адсорбционный цикл преобразования теплоты окружающей среды Теоретические основы химической технологии, т. 52, N 2, cc. 171-182 (год публикации - 2018)
10.7868/S0040357118020057

4. А. Сапиенца, А. Фраццика, А. Френи, Ю.И. Аристов Dynamics of Adsorptive Systems for Heat Transformation Springer International Publishing, Cham (год публикации - 2018)
10.1007/978-3-319-51287-7

5. Н.М. Воскресенский, Б.Н. Окунев, Л.Г. Гордеева Термодинамический анализ нового цикла адсорбционного теплового насоса «Тепло из холода»: влияние рабочей пары на эффективность цикла Теплоэнергетика, n 8, cc. 39-46 (год публикации - 2018)
10.1134/S004036361808009X

6. И.С. Гирник, Ю.И. Аристов A new HeCol cycle for upgrading the ambient heat: the dynamic verification of desorption stage Applied Thermal Engineering, v. 146, pp. 608–612 (год публикации - 2019)
10.1016/j.applthermaleng.2018.10.040

7. Б.Н. Окунев, Н.М. Воскресенский, И.С. Гирник, Ю.И. Аристов Thermodynamic analysis of a new adsorption cycle for ambient heat upgrading: Ideal heat transfer Journal of Engineering Thermophysics, Vol. 27, No. 3, pp. 1–12 (год публикации - 2018)
10.1134/S0040601518080098

8. Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов Adsorptive heat storage/amplification: new cycles and adsorbents Energy, v. 167, pp. 440 - 453 (год публикации - 2019)
10.1016/j.energy.2018.10.132

9. И.С. Гирник, Ю.И. Аристов Comparison of Temperature- and Pressure-Initiated Dynamic in the Novel Hecol Cycle Proc. X Minsk International Seminar “Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources”, Minsk, Belarus, рp. 329-336 (год публикации - 2018)

10. Ю.И. Аристов ADSORPTIVE TRANSFORMATION AND STORAGE OF LOW-TEMPERATURE HEAT: TEMPERATURE- VS. PRESSURE-INITIATION Proc. X Minsk International Seminar “Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources”, Minsk, Belarus, pp. 277-285 (год публикации - 2018)

11. Ю.И. Аристов Adsorptive Transformation of Heat: Pressure-Driven Cycles Nanocomposite Sorbents for Multiple Applications, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., Singapore, Chapter 17 in the book "Nanocomposite Sorbents for Multiple Applications" © 2019 Pan Stanford Publishing Pte. Ltd. (год публикации - 2019)

12. Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов Adsorptive Heat Amplification/ Storage: New Cycles and Adsorbents Proc. 6th Intern. Conf. on Cryogenics and Refrigeration (ICCR2018), pp. 290-291 (год публикации - 2018)

13. А.Д. Грекова, Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов "LiCl/vermiculite – methanol" as the new working pair for adsorption cycle "HeCol" for upgrading the ambient heat Conference Proceedings, Bayreuth, Germany, Heat Powered Cycles 2018, pp. 120-125 (год публикации - 2018)

14. И.С. Гирник, Ю.И. Аристов Temperature- vs. Pressure-Initiated Cycles for Upgrading Low Temperature Heat: Dynamic Comparison Conference Proceedings, Bayreuth, Germany, Heat Powered Cycles Conference, pp. 288-295 (год публикации - 2018)

15. Ю.И. Аристов Adsorptive heat transformation/storage: temperature- vs. pressure-initiated cycles Conference Proceedings, Bayreuth, Gernamy, Heat Powered Cycles Conference, pp. 91-92 (год публикации - 2018)

16. Ю.И. Аристов A NEW ADSORPTIVE CYCLE "HECOL" FOR UPGRADING THE AMBIENT HEAT: THE CURRENT STATE OF THE ART International J. Refrigeration (год публикации - 2019)

17. Аристов Ю.И. Функциональные адсорбенты, специализированные для преобразования низкотемпературного тепла Актуальны проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности, сс. 50-51 (год публикации - 2017)

18. Аристов Ю.И. Adsorptive transformation and storage of renewable heat: review of current trends in adsorption dynamics Renewable Energy, v. 110, pp. 105-114 (год публикации - 2017)
10.1016/j.renene.2016.06.055

19. Воскресенский Н.М., Окунев Б.Н., Гордеева Л.Г. Влияние адсорбционных свойств рабочей пары "метанол - сорбент" на эффективность цикла "Тепло из Холода" Актуальны проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности, сс. 55-56 (год публикации - 2017)

20. Гордеева Л.Г., Грекова А.Д., Гирник И.С., Токарев М.М., Аристов Ю.И. "Тепло из холода" – новый адсорбционный цикл преобразования теплоты окружающей среды: синтез адсорбента и реализация цикла Материалы II Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Актуальные проблемы адсорбции и катализа». 28-30 июня 2017, сс. 81-83 (год публикации - 2017)

21. И.С. Гирник, А.Д. Грекова, Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов Dynamics of methanol adsorption on commercial carbon ACM-35.4: consolidated vs. granulated beds Proceedings of 5th Int. Symp. Heat Transfer and Energy Con-version, Guangzhou, China, November 11-13, 2016 (paper 17), paper 17 (год публикации - 2016)

22. Аристов Ю.И. Adsorptive transformation of ambient heat: a new cycle Applied Thermal Engineering, v. 124, pp. 521-524 (год публикации - 2017)
10.1016/j.applthermaleng.2017.06.051

23. Аристов Ю.И. «Тепло из холода» - новый адсорбционный цикл преобразования низкотемпературного тепла: оптимальный адсорбент Тезисы докладов 3-й Всероссийской конференции с международным участием "Актуальные проблемы адсорбции", стр. 39-40 (год публикации - 2016)

24. Гордеева Л.Г., Грекова А.Д., Токарев М.М., Аристов Ю.И. New adsorptive cycle for upgrading the ambient heat («Heat from Cold»): the adsorbents synthesis and the preliminary testing results Proc. 5th Int. Symp. Heat Transfer and Energy Conversion, Guangzhou, China, November 11-13, 2016 (key-note paper 6), key-note paper N 6 (год публикации - 2016)

25. Гордеева Л., Грекова А., Токарев М., Аристов Ю. New Adsorptive Cycle for Amplification the Ambient Heat "Heat from Cold": Adsorbent Synthesis and Testing Results Proc. 16th Int. Conf. Sustainable Energy Technology, pp. 1-10 (год публикации - 2017)

26. Гордеева Л.Г., Токарев М.М., Аристов Ю.И. Новый адсорбционный цикл преобразования теплоты окружающей среды Теоретические Основы Химической Технологии, т. 52, N 2 (год публикации - 2018)

27. Грекова А., Гордеева Л., Токарев М., Аристов Ю. Composite sorbents of methanol adapted to a new cycle for upgrading the ambient heat Proc. Int. Conf. Sorption Heat Pumps, Japan, Tokyo, August 6-10, 2017, pp. 1-2 (год публикации - 2017)

28. Токарев М.М., Аристов Ю.И. Новый адсорбционный цикл «тепло из холода»: испытание прототипа термотрансформатора Тезисы Всероссийской конференции XXXIII Сибирский теплофизический семинар, 6-8 июня 2017 г., с. 247 (год публикации - 2017)

29. Гирник И.С., Аристов Ю.И. Динамика адсорбции метанола на угле АСМ-35.4 в условиях нового адсорбционного цикла «ТепХол» Актуальны проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности, сс. 52-54 (год публикации - 2017)

30. Аристов Ю.И. Adsorptive transformation of ambient heat: a new cycle and the adsorbent optimal for its realization Proc. 4th Int. Symp. IMPRES2016, Taormina, Italy, October 23-26, 2016, pp. 249-250 (год публикации - 2016)

31. Аристов Ю. A new adsorptive cycle "HeCol" for upgrading the ambient heat: the current state of the art Proc. Int. Conf. Sorption Heat Pumps, Japan, Tokyo, August 6-10, 2017, pp. 1-2 (год публикации - 2017)

32. Окунев Б.Н., Аристов Ю.И. Термодинамический анализ нового адсорбционного цикла преобразования низкотемпературного тепла «Тепло из Холода» Тезисы 3-й Всероссийской конференции с международным участием "Актуальные проблемы адсорбции", стр. 41-42 (год публикации - 2016)

33. Аристов Ю.И. "Heat from cold" – a new cycle for upgrading the ambient heat: adsorbent optimal from the dynamic point of view Applied Thermal Engineering, v. 124, pp. 1189–1193 (год публикации - 2017)
10.1016/j.applthermaleng.2017.06.107

34. Токарев М.М., Гордеева Л.Г., Грекова А.Д., Аристов Ю.И. Adsorption cycle "heat from cold" for upgrading the ambient heat: The testing a lab-scale prototype with the composite sorbent CaClBr/silica Applied Energy, v. 211, pp. 136-145 (год публикации - 2018)
10.1016/j.apenergy.2017.11.015

35. Аристов Ю.И. Adsorptive transformation and storage of renewable heat: Review of current trends in adsorption dynamics Renewable Energy, (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2016.06.055 (год публикации - 2016)
10.1016/j.renene.2016.06.055

36. Гирник И., Аристов Ю. Dynamics of Methanol Ad/Desorption Driven by a Pressure Jump/Drop in the New Adsorptive Cycle "Heat from Cold" Proc. Int. Conf. Sorption Heat Pumps, Japan, Tokyo, August 6-10, 2017, pp. 1-2 (год публикации - 2017)

37. Аристов Ю.И., Васильев Л.Л. Адсорбционные тепловые насосы для утилизации низкотемпературного тепла: Современное состояние и перспективы (пленарная лекция) Альтернативные источники сырья и топлива: тезисы докладов VI Международной научно-технической конференции "АИСТ-2017"., с. 12 (год публикации - 2017)

38. Аристов Ю.И. Yu.I. Aristov, Adsorptive transformation of ambient heat: a new cycle, Extended Abstracts of Heat Powered Cycles Conference 2016, Nottinghem, June 27-29 2016, p. 91-92. Extended Abstracts of Heat Powered Cycles Conference (год публикации - 2016)

Публикации

16. Ю.И. Аристов A NEW ADSORPTIVE CYCLE "HECOL" FOR UPGRADING THE AMBIENT HEAT: THE CURRENT STATE OF THE ART International J. Refrigeration (год публикации - 2019)

Публикации

16. Ю.И. Аристов A NEW ADSORPTIVE CYCLE "HECOL" FOR UPGRADING THE AMBIENT HEAT: THE CURRENT STATE OF THE ART International J. Refrigeration (год публикации - 2019)