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 22-79-00220
НазваниеПолучение высокочистого водорода с помощью мембранного модуля на основе никелевых мембран
Руководитель Тропин Евгений Сергеевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-403 - Водородная энергетика
Ключевые слова Водород, водородный транспорт, мембранный модуль, сепарация, производство водорода, никель
Код ГРНТИ44.31.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Данный проект направлен на решение проблемы получения высокочистого водорода, который затем может быть использован как топливо для топливных элементов с протонообменной мембраной.
Выбросы от транспортных средств вносят наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха, особенно в крупных городах. Для снижения количества выбросов предлагается перевести хотя бы часть транспортных средств на топливные элементы, в частности, элементы с протонообменной мембраной. Наряду с очевидными преимуществами существенным ограничением этого типа устройств является необходимость использования в качестве топлива водорода высокой степени чистоты (не менее 99.5 об. %). Современные методы получения и сепарирования водорода преимущественно ориентированы на крупнотоннажное непрерывное производство, в то время как потребность в водородном топливе для транспортных средств меняется в зависимости от сезона, обстоятельств владельцев транспорта и других факторов, а долговременное хранение водорода сопряжено с его серьезными потерями из-за высокой летучести и проникающей способности. Поэтому существует потребность в компактных установках для получения водорода высокой степени чистоты, способных с высокой эффективностью и быстрым выходом на рабочий режим производить относительно небольшие количества водорода (порядка нескольких Нм3 в сутки), который затем будет либо незамедлительно утилизироваться в топливном элементе на борту транспортного средства, либо храниться в сжатом виде относительно недолгое время. Такие установки должны включать в себя реактор для получения богатых водородом газовых смесей, например, в результате каталитического риформинга углеводородсодержащего сырья, а также устройства для селективного сепарирования водорода.
Мы предлагаем использовать в качестве такого устройства мембранные модули, состоящие из водород-селективных мембран на основе капилляров из металлического никеля. Геометрические размеры производимых промышленно никелевых капилляров позволяют достичь высокой плотности их упаковки в устройстве и тем самым уменьшить его размеры. Никель как мембранный материал обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными материалами мембран: относительно низкой стоимостью, высокой коррозионной устойчивостью и стабильностью характеристик в температурном диапазоне работы каталитических риформеров, практическим отсутствием явления водородного охрупчивания и т.д.
В ходе реализации проекта планируется создание модифицированных мембран на основе никелевых капилляров, исследование механизма транспорта водорода и поиск путей повышения потока водорода через них. Предлагаются подходы по созданию надежной и долговечной герметизации мембран. По итогам подробного исследования единичных мембран и способов их коммутации будет собран и испытан прототип мембранного модуля, сочетающий в себе компактность, надежность, эффективность и низкую стоимость материалов. Также будут сформулированы рекомендации по сборке модулей большей производительности.
Реализация проекта поможет в решении проблемы производства водорода высокой степени чистоты и снижении загрязнения атмосферного воздуха выбросами транспорта.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ