Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11 октября
ТюмГУ
278

В ТюмГУ нашли новый способ хранения газа для заправки автомобилей

4.6

Химики доказали, что нанопористые углеродные материалы могут быть использованы в качестве многообещающей недорогой альтернативы для хранения природного газа, который используется в качестве экологичного топлива.

В ТюмГУ нашли новый способ хранения газа для заправки автомобилей / ©Getty images

С начала 1980-х годов использование природного газа в качестве моторного топлива значительно возросло. Это связано с более высоким экономическим эффектом, а именно экономичностью природного газа (по сравнению с бензином и дизельным топливом) и заинтересованностью развитых стран в снижении своей зависимости от импортной нефти.

Кроме того, по очевидным экономическим причинам, интерес к природному газу как моторному топливу нашел отражение в социальной и экологической сфере. Это подтверждается тем, что запасы нефти постепенно истощаются, а производство попутных традиционного топлива из жидких углеводородов снижается.

Метан как основа природного газа — экологически чистый продукт сгорания. Транспортные средства, работающие на основе метана, могут снизить выбросы загрязняющих веществ, особенно в городских районах, где качество воздуха стало серьезной проблемой для здоровья.

Таким образом, метан может быть использован как альтернатива бензину для использования в качестве топлива в транспортном секторе. Однако пригодность природного газа для транспортных средств будет зависеть от возможности хранить достаточное его количество в топливном баке.

Из-за низкой критической температуры метана, а также при его транспортировке, хранении и эксплуатации сегодня транспортным средствам требуется либо его сжатие под высоким давлением, либо низкотемпературное сжижение (например, при температуре около минус 161 градуса для метана).

Это дорого и потенциально представляет серьезную опасность. Сжиженный природный газ – тот же природный газ, который хранится в при минус 161 градусе в криогенном резервуаре. Сжатый природный газ – это когда газ хранится в форме сжатого сверхкритического флюида (состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой) при комнатной температуре и давлении около 20–25 МПа. В таком состоянии сжатый природный газ используется во всем мире – на нем работает более миллиона автомобилей.

Резервуары для хранения должны представлять собой сосуды, работающие под давлением, и, как следствие, иметь ограниченную геометрию (как правило, цилиндрической формы) и достаточно большой вес (около одного кг/л для стальных резервуаров). Также для достижения столь высокого давления требуется дорогостоящее оборудование.

Вышеупомянутые проблемы могут быть решены путем достижения адекватной объемной емкости в условиях низкого давления и комнатной температуры. Ученые предлагают хранить природный газ как адсорбированный. На адсорбированном природном газе автомобили работают при более низком давлении, чем на сжатом; при этом используется более дешевое оборудование, чем для сжиженного газа.

Таким образом, адсорбированный способ — наиболее безопасный для хранения природного газа, он создает альтернативные возможности для обеспечения конкурентоспособности транспортных средств, работающих на газе.

Адсорбент — ключевое звено в этой технологии. В зависимости от его характеристик адсорбционная способность и работоспособность (используемая метаноемкость в транспортных средствах) будут различны.

Сегодня проведено множество исследований адсорбции метана с использованием различных нанопористых адсорбентов. Нанопористые углеродные материалы (например, активированный уголь, который широко используется в промышленности) относятся к коммерческим адсорбентам. Они обладают высокой удельной поверхностью и значительным объемом микропор (до 2 нм), что делает их подходящими для адсорбации природного газа.

Однако для эффективного использования нанопористых углеродных материалов в приложениях по адсорбции и хранению газа требуется, чтобы микропористый порошок имел макроскопическую форму (то есть для приложений, где доступный объем хранения ограничен), очень важно увеличить плотность упаковки порошка.

И одна из основных целей исследовательской работы химиков — минимизация объема пористой структуры (мезо-, макропор и межчастичного пространства), где не происходит адсорбции метана (поглощения его углем), при сохранении большого объема микропор.

В настоящем исследовании путем химической активации был приготовлен порошкообразный нанопористый углеродный материал, из которого был получен монолитный. А также рассмотрены важные характеристики и свойства синтезированных углеродных нанопористых структур с акцентом на применение в адсорбции и аккумулировании газов.

Полученные учеными результаты могут быть экстраполированы на различные токсичные газообразные системы, а разработанный материал нанопористых углеродных материалов может быть использован в качестве многообещающей недорогой альтернативы для их секвестрации или хранения.

Статья «Нанопористые углеродные материалы высокой плотности в качестве материала для хранения метана: решение с добавленной стоимостью» ученых ТюмГУ, Тамбовского государственного технического университета и Индии Анастасии Меметовой, Индерджита Тяги, Рамы Рао, Карри Сухаса, Наримана Меметова, Андрея Зеленина, Романа Столярова, Александра Бабкина, Виктора Ягубова, Игоря Бурмистрова, Алексея Ткачева, Владимира Богословского, Гульнары Шигабаевой, Евгения Галунина вышла в издании «Журнал химической инженерии». Работа выполнена при поддержке гранта РНФ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Тюменский государственный университет (ТюмГУ) — первый университет Тюменской области, был открыт в 1930 году. Готовит специалистов по 175 направлениям подготовки. Университет входит в число участников Проекта 5-100 — программы повышения международной конкурентоспособности российских вузов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
11 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

3 декабря
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

Сегодня, 09:22
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

3 декабря
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: