Прорывные технологии
Прорывные технологии
Учёные Института катализа СО РАН изучают новые возможности получения водорода и этилена из природного газа. Результаты могут стать прорывом для энергетики и химической промышленности.
Стоимость получаемых таким образом продуктов примерно в 8 раз выше, чем стоимость природного газа. Это принципиальное решение для экономики. Разработка рассчитана на 2021-2023 годы, на неё выделен грант Российского научного фонда 18 млн рублей.
Метан, основной компонент природного газа, транспортируют и потребляют в развитых странах как энергоноситель и химическое сырьё. По словам ведущего научного сотрудника института, к.ф.-м.н. Валерия Снытникова, этот относительно дешёвый углеводород привлекателен для химической промышленности в плане получения продуктов с высокой добавленной стоимостью, в числе которых водород. Последний необходим и для развития водородной энергетики. Этилен же используется в разных отраслях экономики – от сельского хозяйства до производства полимерной упаковки.
Как отмечают в пресс-службе ИК СО РАН, получение водорода и этилена из метана экономически выгодно по сравнению с экспортом природного газа. Технологии есть, но у них имеется ряд ограничений. Например, при сильном нагревании метана без использования катализаторов ранее получали водород и углерод в виде сажи для производства резины, краски и других продуктов. Но стоимость сажи невысока, потребление ограничено, а достижение высоких температур энергозатратно.
Для активации метана нужны либо температуры свыше 1200°C, либо высокоактивные катализаторы. Но они действуют на продукты конверсии ещё более агрессивно, чем на метан: разлагают его в углерод, и это препятствует их использованию в традиционной форме. Учёные решили превратить катализатор в нанодисперсную пыль с высокой активностью, а затем обосновали идею получения водорода и этилена из метана с помощью наноразмерных катализаторов и лазерного излучения.
Новая схема в общем такова: лазерное излучение направляют в поток метана, где находятся наночастицы катализатора. Они нагреваются под воздействием лазера даже выше чем 1200°C, и на них начинает разлагаться метан. Продукты разложения – радикалы – вылетают в холодный окружающий газ, где формируют этан, этилен и водород.
– Мы создали двухтемпературную среду, где активация происходит в горячей фазе, а синтез – в «холодной», при температуре 600-800°C, – рассказал Валерий Снытников. – Теперь должны определить зависимости конверсии метана и выходов продуктов от разных параметров: состава и величины наночастиц, температуры среды, числа активных центров разложения метана на поверхности пылинок и других. Полученные данные сведём в вычислительную модель, где будут рассчитываться процессы.
Комментарии