Учёные НОЦ «Енисейская Сибирь» улучшили технологию получения водородного топлива

Технологию производства водорода и водородсодержащих смесей из органических отходов в трубчатом пиролизном реакторе усовершенствовали ученые СФУ в составе международного научного коллектива. Исследования были выполнены в лаборатории биотопливных композиций СФУ по государственному заданию Министерства науки и высшего образования России. Лаборатория создана в рамках деятельности научно-образовательного центра «Енисейская Сибирь».

Из-за глобального потепления и истощения невозобновляемых природных ресурсов, для устойчивого развития энергетики и обеспечения экологической безопасности все более важной становится задача разработки технологий улавливания, переработки и утилизации отходов производства, утверждают авторы работы.

Один из способов переработки отходов — разложение органических и многих неорганических соединений на молекулы более простых веществ под воздействием высокой температуры — пиролиз. Пиролизом, например, можно получать водород из углеводородов.

Учёные Сибирского федерального университета совместно с российскими и немецкими коллегами модельно и экспериментально доказали, что эффективность производства водорода и водородосодержащих смесей в пиролизном реакторе можно повысить, увеличив площадь соприкосновения теплоносителя с сырьём — органическими промышленными отходами. Площадь была увеличена нанесением полусферических выступов на внутреннюю поверхность канала, по которым проходит теплоноситель.

«Подобный эффект в быту можно наблюдать при охлаждении чая. Когда мы переливаем чай из чашки в блюдце, то увеличивается контактная площадь и происходит более интенсивный теплообмен», – рассказал один из ведущих авторов исследования, младший научный сотрудник Лаборатории биотопливных композиций СФУ Олег Коленчуков.

По его словам, применение выступов способствует повышению теплообмена до 11,5 % и увеличивает теплопередачу в среднем в 2,23 раза. Кроме того, выступы создают внутри канала вихревые образования, что дополнительно усиливает теплообмен между теплоносителем и сырьём. Сравнив показатели теплообмена и гидравлического сопротивления, учёные определили оптимальную комбинацию скорости потока и высоты выступов.

Повышение эффективности теплообмена положительно влияет на качество получаемых водородосодержащих смесей и объёмы производимого водорода, способствует снижению размеров реакторов, и минимизирует вторичные реакции разложения, тем самым уменьшая количество загрязняющих веществ, образующихся при пиролизе, утверждают ученые.

Напомним, деятельность НОЦ «Енисейская Сибирь» направлена на улучшение экологической ситуации в России и декарбонизацию промышленности. В составе НОЦ 9 университетов, 5 научно-исследовательских институтов и 14 промышленных предприятий.