Эксπир
Регистрация / Вход

Мембранные системы для выделения водорода как энергоносителя, получаемого из биомассы в нетермальных процессах

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.516.11.6090
Организация
ИНХС РАН
Руководитель работ
Тепляков Владимир Васильевич
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
2,1 млн

Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.
Дальнейшее развитие научно-технического сотрудничества, стимулирование научно-технологического и информационного обмена между Российской Федерацией и странами Европейского союза и повышение международной научной мобильности ученых.

Этапы проекта

1
29.06.2007 - 30.11.2007
Проведен анализ научно-технической информации, описывающей нетермальное получение водорода путем биологической деструкции органического сырья. Установлено, что во всех случаях помимо основного компонента (водорода) в продукте содержится от 10 до 40 % примесей, доминирующую долю которых занимает СО2. Для увеличения теплотворной способности или использования таких смесей биогенного происхождения в топливных элементах необходимо их разделение. В работе для этой цели предложено использовать трехслойную газо-жидкостную мембранную систему – селективный мембранный вентиль (СМВ) с хемосорбентом СО2 – водным раствором карбоната калия. Чтобы обеспечить долговременную и устойчивую работу разделительной системы в условиях воздействия кислой среды со стороны биореактора и щелочной среды, образуемой абсорбентом, предложено применять в качестве барьера на границе газ/жидкость непористые мембраны из нового высокопроницаемого полимера поли(4-метил-2-пентин)а (ПМП). Оценка стабильности ПМП, синтезированного в ходе работы, показала его устойчивость к воздействию компонентов биосреды и жидкого носителя. Получены высокопроницаемые мембраны из ПМП (Q(Н2) = 330 л/(м2∙ч∙бар), Q(СО2) = 707 л/(м2∙ч∙бар)). Разработаны оригинальная конструкция трехслойной газо-жидкостной мембранной системы, на основе которой созданы лабораторные модули СМВ, и методика определения газотранспортных и газоразделительных параметров подобных систем. Экспериментально установлено, что предложенная трехслойная газо-жидкостная мембранная система имеет очень высокую селективность по паре газов СО2/Н2 (более 200) и одновременно высокую проницаемость по СО2 (Q(СО2) = 60 л/(м2∙ч∙бар)) при температуре 60 °С и концентрации раствора К2СО3 равной 3 кмоль/м3, что позволяет эффективно выделять водород из газовых смесей биогенного происхождения при интегрировании такой мембранной системы с водородными биореакторами. Предварительный расчет показал, что при составе исходной газовой смеси Н2/СО2 равной 80/20 для обеспечения работы установки по выделению водорода с чистотой 99 % производительностью 1 м3(водорода)/ч (вырабатываемая мощность 3 кВт) необходим модуль СМВ с площадью мембраны 56 м2. При этом объем модуля составит 0.056 м3, необходимый объем абсорбента – 12 л, мощность, потребляемая разделительной системой, – 85 Вт (3.3 % от получаемой мощности).
В ходе выполнения работ установлены контакты с потенциальными европейскими партнерами из Франции, Нидерландов, Чехии, Германии, Великобритании, Австрии и Венгрии для расширения научного сотрудничества. Разработаны предложения по сотрудничеству в сфере энергетики в области источников энергии из возобновляемого органического сырья. Проведен международный Российско-Французский научный семинар по мембранным технологиям, в задачу которого входило представление результатов исследований в области новых мембранных материалов, мембранно-каталитических процессов и мембраных систем, нацеленных на энергетические проблемы новых технологий и выделение энергоносителей из различных газовых смесей нефтехимического и биологического происхождения.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.6 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов, выполняемых в рамках международного научного сотрудничества со странами Европейского союза
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
36
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем, выполняемых в рамках международного научного сотрудничества со странами Европейского союза
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
21
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области энергетики и энергосбережения, выполняемых в рамках международного научного сотрудничества со странами Европейского союза
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
12
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела по приоритетному направлению «Индустрия наносистем и материалов» с участием научных и исследовательских организаций стран Европейского Союза.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 28 мес.
Бюджетные средства
98 млн
Количество заявок
56
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела по приоритетному направлению «Живые системы» с участием научных и исследовательских организаций стран Европейского Союза.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 28 мес.
Бюджетные средства
112 млн
Количество заявок
50