• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.10.2022
ТюмГУ
395

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
Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

Вчера, 19:13
Юлия Трепалина

Микро- и нанопластик находят повсюду: в почве, воде и воздухе. Ранее исследователи предложили немало оригинальных вариантов удаления этих вездесущих частиц, но недавно выяснилось, что одним эффективным методом очистки от них питьевой воды люди пользуются с древних времен.

Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

26 февраля
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: