Ученые создали компактный и экологичный генератор энергии для Дальнего Востока
Удаленные промышленные объекты и метеостанции в условиях Крайнего Севера или Дальнего Востока требуют автономного энергоснабжения. Вместо традиционных двигателей их оснащают установками, преобразующими химическую энергию топлива (водорода, метана, биогаза) в электричество и тепло через электрохимические реакции с помощью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Эти конструкции со специальными керамическими ячейками работают без сжигания топлива, что повышает их эффективность и экологичность. Ученые ПНИПУ разработали компактный высокотемпературный блок для ТОТЭ. Испытания показали, что он перерабатывает метан на 96%, подтверждая работоспособность системы.
Группа из преподавателей, аспирантов и студентов ПНИПУ под руководством старшего преподавателя кафедры «Оборудования и автоматизации химических производств» Николая Анашкина разработала компактный и надежный высокотемпературный блок — основную часть энергетической установки ТОТЭ.
Разработанный высокотемпературный блок (ВТБ) — ключевой компонент энергетической установки. Он преобразует химическую энергию в электрическую, причем при довольно высоких температурах — выше 700 °C. Топливо поступает в рабочую зону блока, где при сильном нагреве происходит электрохимическая реакция окисления. Благодаря ей генерируется электрический ток и тепло, которое затем используется для нагрева рабочего газа (например, гелия) или пара. Это приводит в движение основной механизм – например, газотурбинную установку.
Главное преимущество таких установок — минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными технологиями. Они не сжигают топливо, следовательно, не выделяют парниковых газов.
Тем не менее, у таких установок есть и свои недостатки. Высокотемпературные блоки весьма габаритны. Промышленные и стационарные обычно размещаются в специальных контейнерах, масса которых может достигать 1500 килограммов, а их размеры могут составлять несколько квадратных метров. Бытовые и маломощные установки имеют более компактные размеры – например, 2060×1120×650 миллиметров, – но это все еще довольно крупные габариты.
Именно поэтому ученые Пермского Политеха стали и стали заниматься этой актуальной, но сложной задачей – создание ВТБ без вышеуказанных недостатков. Уникальность разработки состоит в том, что в ней применены максимально простые, но вместе с тем надежные конструктивные решения. Установка может изготавливаться с наличием минимального производственного оборудования, и при этом отвечать высоким требованиям надежности и производительности. Это также делает ее дешевле существующих аналогов.
— Наш высокотемпературный блок представляет собой компактную и легкую изолированную конструкцию с размером 1265×940×735 миллиметров и массой – около 450 килограммов. Для термоизоляции использовались магнезиально-волокнистые плиты толщиной 100 миллиметров, что позволило минимизировать теплопотери и поддерживать стабильную работу даже в суровых условиях: такой материал выдерживает температуры до +1100 °C, – комментирует Николай Анашкин, руководитель группы разработчиков, старший преподаватель кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ.
Основное назначение ВТБ — генерация электроэнергии через три стадии: получение из метана синтез-газа – смеси водорода и угарного газа, генерация электроэнергии и утилизация оставшегося тепла. При проектировании блока ученые провели детальное тепловое моделирование процессов, которое подтверждалось численными расчетами. Такой подход позволил определить оптимальные материалы и параметры работы.
Конечным результатом испытаний стала переработка метана на 96%, подтвердившая работоспособность всей системы. Это достаточно высокий показатель, который говорит о том, что почти все поданное топливо используется по назначению — для генерации энергии. Это важно потому, что чем меньше топлива остается, тем меньше и количество вредных выбросов, загрязняющих окружающую среду.
В разработке уже заинтересованы предприятия, а именно – АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК). В настоящее время ученые ведут работы по проектированию установки как серийного изделия, что может открыть дорогу к коммерческому применению этой технологии.
Исследование ученых Пермского Политеха — это важный шаг к созданию экологически чистых и эффективных энергетических систем. Благодаря своей компактности и низким выбросам углекислого газа они могут стать реальной альтернативой дизельным генераторам.
Статья будет опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистика», пока доклад о разработке представлен в программе международной научно-практической конференции. Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Telegram 
Дзен 
VK Палеонтологи проанализировали кости древних копытных, живших в Южной Америке более 10 миллионов лет назад, и обнаружили на них следы укусов гигантских крокодилов. Это первое доказательство, что огромные размеры позволяли крокодилам успешно охотиться даже на тонных травоядных.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Препарат Enhertu показал лучшие результаты, чем стандартная терапия первой линии у пациентов с распространенным немелкоклеточным раком легкого. Это первое исследование третьей фазы, показавшее преимущество HER2-таргетного препарата перед стандартом лечения в первой линии.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно