Приглашенные лекторы
 |
д.х.н. Снытников Павел Валерьевич О Центре компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" |
 |
к.ф.-м.н. Агарков Дмитрий Александрович |
| В докладе рассмотрены современные направления исследований и разработок в области твердооксидных топливных элементов, батарей и энергетических установок на их основе, а также твердооксидных электролизных элементов, батарей и электролизных установок на их основе в Институте физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (Черноголовка, Московская обл.). Исследования ведутся по широкому спектру задач: от поиска и исследования новых электродных материалов до создания макетов энергетических установок киловаттного класса, а также электролизных установок с производительностью до 3 Нм3/час. Команда исследователей ИФТТ РАН занимается вопросами разработки твердооксидных устройств первого (с поддерживающим твердым электролитом), второго (с поддерживающим анодом), а также третьего (с пористой металлической подложкой) поколений. | |
 |
к.х.н. Баженов Степан Дмитриевич Мембраны и мембранная технология для решения задач водородной энергетики и проектов по декарбонизации |
|
Для перехода к низкоуглеродной экономике на основе водорода и создания новой инфраструктуры необходима разработка новых высокоэффективных и низкозатратных методов выделения/очистки водорода и отделения диоксида углерода. Разделение при помощи синтетических мембран особенно привлекательно из-за высокой энергоэффективности мембранных процессов (фазовый переход во подавляющем большинстве процессов отсутствует), низких капитальных затрат за счет компактности, модульности и мобильности мембранного разделительного оборудования, а также благодаря экологичности мембранных разделительных процессов. В докладе будут представлены результаты исследований и разработки ИНХС РАН в области новых полимерных мембранных материалов, создания мембран и реализации мембранных процессов для селективного выделения водорода и диоксида углерода из различных технологических газовых смесей. |
|
 |
д.х.н., профессор РАН Козлов Денис Владимирович Пероксид водорода: перспективные методы получения и применения в технологиях защиты окружающей среды и в энергетике |
|
Перекись водорода (H2O2) является самым чистым окислителем, различных загрязнителей воды органической природы. В основе современных технологий интенсивного окисления (Advanced Oxidation Processes – АОРs) лежит деструкция органических соединений в результате цепных реакций окисления, активированных гидроксильными радикалами (ОН-радикалами). Благодаря сильным окислительным свойствам разбавленные растворы H2O2 применяются в медицине, в сельском хозяйстве, в пищевой промышленности. В последние годы H2O2 рассматривается в качестве универсального химического соединения, выполняющего роль и топлива, и окислителя в H2O2 топливных элементах. Интеграция в состав топливного фотоэлектрода (фототопливный элемент) необходима для прямого преобразования солнечного излучения в электроэнергию, исключая использование солнечных панелей и электролизеров. В промышленности пероксид водорода получают в виде концентрированных растворов (от 37 масс. % и выше) энергозатратными, экологически небезопасными методами, которые экономически обоснованы только при крупнотоннажном производстве. При этом, по данным BusinessStat, в августе 2022 г. 1/3 потребляемой H2O2 в России все еще закупалась за рубежом. Поэтому локализация малотоннажного производств растворов H2O2 необходимой концентрации непосредственно на местах ее потребления с применением электро- и фотоэлектрокаталитических процессов, основанных на реакциях восстановления кислорода и окисления воды, способно обеспечить экологическую обоснованность и повысить экономическую целесообразность процессов, в которых применение перекиси водорода критически важно. |
|
 |
д.х.н., профессор РАН Козлова Екатерина Александровна Фотокатализ на полупроводниках для получения водорода и восстановления углекислого газа |
|
Тенденция к сокращению легкодоступных запасов высококачественного ископаемого углеродсодержащего сырья определяет острую необходимость освоения доступных альтернативных и, прежде всего, возобновляемых источников энергии. При этом одним из наиболее перспективных направлений развития энергетики будущего может стать развитие солнечной энергетики. Особо привлекательным в этой области считается процесс фотокаталитического получения водорода под действием видимого света, поскольку в данном случае осуществляется трансформация солнечной энергии в энергию химических связей. Уникальные свойства водорода позволяют считать его универсальным и наиболее экологически чистым химическим энергоносителем, пригодным для использования практически в любых типах тепловых двигателей и многих иных видах электрогенерирующих устройств. С этой точки зрения разработка новых эффективных технологий получения водорода является актуальным для решения, по крайней мере, локальных задач водородной энергетики. Другим перспективным фотокаталитическим процессом является восстановление углекислого газа, по сути, имитирующее природный фотосинтез. Основным фактором, сдерживающим внедрение данных процессов, является отсутствие фотокатализаторов, обладающих высокой активностью и стабильно функционирующих под действием видимого света. В докладе рассмотрены результаты по синтезу новых полупроводниковых материалов и разработке фотокаталитических реакторов для получения водорода и восстановления СО2. |
|
 |
к.т.н. Кротов Александр Сергеевич Современные и перспективные технологии производства, транспортировки и использования жидкого водорода |
|
Жидкий водород (температура при атмосферном давлении составляет минус 253℃) имеет уникальные свойства: обладает самой высокой среди распространенных жидких топлив удельной массовой плотностью энергии, с учетом тары, в которой он содержится. В то же время, объёмная плотность энергии жидкого водорода относительно низкая. Такие свойства жидкого водорода обуславливают области его применения: крупнотоннажная транспортировка, крупный транспорт и авиация. Энергозатраты на сжижение водорода составляю до 30% от энергии, которую можно получить от его использования. При этом теоретический потенциал снижения данных затрат значительный. В рамках лекции будут рассмотрены вопросы энергоэффективного сжижения водорода, его транспортировки, а также использования в различных видах транспорта. В том числе, будут показаны возможности применения жидкого водорода в авиации, с учетом полезного использования его хладоресурса для охлаждения элементов воздушного судна или обеспечения работы сверхпроводящих электрических машин. |
|
 |
к.х.н. Кузьмин Антон Валериевич Материалы и технологии коммутации ТОТЭ в батарее |
|
Твердооксидные электрохимические устройства имеют серьезные перспективы при решении проблем создания новых экономичных и экологически чистых технологий производства энергии, получения чистого водорода и т. д. Использование таких устройств делает возможным переход от традиционной системы энергоснабжения к концепции распределенной энергетики, когда электрогенераторы располагаются непосредственно на местах потребления. Возможность организации конкурентоспособного отечественного производства эффективных и надежных электрохимических устройств напрямую зависит от наличия функциональных материалов с требуемыми свойствами и технологий их изготовления. В настоящем докладе представлен анализ научно-технических решений в области создания материалов и технологий для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ): стеклогерметиков и интерконнекторов для герметизации и электрической коммутации единичных топливных элементов в батарее. |
|
 |
к.х.н. Левченко Алексей Владимирович Разработки консорциума Центра НТИ ФИЦ ПХФ и МХ РАН в области твердополимерных топливных элементов
|
|
Использование водородно-воздушных топливных элементов для генерации электрической энергии является активно развивающимся трендом в различных областях промышленности. Водородные топливные элементы уже активно применяются в составе транспортных средств и в автономных и резервных источниках электропитания. |
|
 |
к.х.н. Потёмкин Дмитрий Игоревич Производство водорода в Российской Федерации: современное состояние и перспективные направления |
|
Производство водорода играет одну из ключевых ролей в российской химической промышленности, обеспечивая производство дизельного топлива, метанола, аммиака и продуктов их дальнейшей переработки. Водород производится преимущественно из природного газа в ходе многостадийного процесса с применением ассортимента катализаторов: сероочистки природного газа, первичного и вторичного реформинга, среднетемпературной и низкотемпературной паровой конверсии СО, метанирования оксидов углерода, адсорбентов сероводорода и короткоцикловой адсорбции. Используемые в азотной промышленности катализаторы и адсорбенты отличаются большим разнообразием химической состава от нанесенных Ni/Al2O3 до смешанных оксидных Fe3O4-Cr2O3 и массивных Fe(K, CaO) катализаторов. |
|
 |
Сивак Александр Владимирович Компактные генераторы на основе ЭХГ с микротрубчатыми ТОТЭ |
|
В докладе обобщен опыт коллектива сотрудников ООО «НИЦ «ТОПАЗ» по разработке серии компактных электрохимических генераторов (ЭХГ) «Топаз» с микротрубчатыми твердооксидными топливными элементами (МТ-ТОТЭ). ЭХГ традиционно содержит в себе три основных реакционных блока: батарея МТ-ТОТЭ, каталитический риформер углеводородов и каталитический дожигатель отходящих из ТОТЭ газов, а также вспомогательные подсистемы, обеспечивающие запуск и функционирование. Рабочая температура батареи МТ-ТОТЭ поддерживается в диапазоне 720-750 ⁰С распределением тепловых мощностей между риформером и дожигателем путём варьирования газовых потоков. В генераторе используется батарея МТ-ТОТЭ анод-несущей конструкции с длиной активной области 60 мм. Анодная основа диаметром 3 мм изготавливается из NiO-8YSZ кермета методом экструзии с фазовой инверсией, последующие слои ТОТЭ наносятся на основу из суспензий.
Опытные образцы ЭХГ «Топаз» имеют массу от 3 кг, электрическая мощность батареи МТ-ТОТЭ 100 Вт. |
|
 |
д.х.н. Смирнова Нина Владимировна Твердополимерные топливные элементы: особенности конструирования и эксплуатации |
|
История создания и место топливных элементов среди различных ХИТ. Термодинамика процессов генерации энергии в ТЭ. Кинетические ограничения, катализ и электрокатализ в ТЭ. Функционал и основные требования к компонентам электрохимической системы, к составу, морфологи, микроструктуре электродов-катализаторов, газодиффузионных слоев, твердополимерной протонпроводящей мембране. Способы организации транспорта реагентов и продуктов, теплоотвод и прочие функции биполярных пластин, а также обусловленные этим их конструкционные особенности. Оптимальные условия энергоустановок на ТПТЭ и способы расширения диапазона приемлемых внешних параметров для эксплуатации таких ЭУ в различных климатических условиях аппаратными методами.
|
|
 |
к.х.н. Титков Александр Игоревич Аддитивные технологии изготовления компонентов электрохимических устройств для водородной энергетики: современное состояние дел и перспективы |
| В докладе представлен обзор современного состояния дел в области аддитивных технологий изготовления элементов функциональных устройств для водородной энергетики, в частности топливных элементов. Наряду с широко используемыми в настоящее время процессами аддитивного производства (АМ), в том числе стереолитографией и ее аналогами, экструзией материала и спеканием/сплавлением порошкового слоя, различные варианты гибридной печати, объединяющие преимущества нескольких методов печати и лазерной обработки, активно исследуются и разрабатываются в настоящее время для создания сложных, в том числе микроскопических, многокомпонентных и мультифункциональных 3D-объектов. В обзоре приведены, в частности, примеры изготовления анод- и электролит-несущих твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) как «коммерческими» технологиями», так и развивающимися «гибридными» вариантами печати, в частности представлены эксперименты по печати двумерных и трехмерных объектов на гибридном 3D-принтере с использованием керамических паст на основе наноразмерного оксида никеля, циркония и церия с интегрированной послойной лазерной постобработкой. | |
 |
д.х.н. Яковлев Вадим Анатольевич Крупнотоннажный водород для низкоуглеродной экономики: результаты НИОКР в рамках проекта НТИ |
| В рамках проекта НТИ разрабатываются инновационные технологические решения получения, кондиционирования, хранения и использования водорода на предприятиях нефте- и газохимического комплекса РФ, которые отвечают современным требованиям по энергоэффективности и вызовам по переходу к низкоуглеродной экономике. Предлагаемые технические решения будут мягко интегрированы в существующую инфраструктуру предприятий нефте- и газохимического комплекса, где уже используются технологии получения и использования водорода. При этом существующая сырьевая база получения метана меняться не будет. Новые технические решения касаются выделения водорода из водородсодержащего газа после парового риформинга и улавливанию СО2 из отходящих газов с использованием аминной очистки в вихревых абсорбере/десорбере с получением высокодисперсного закрученного газожидкостного слоя, аминной очистки в компактных модульных мембранно-абсорбционных разделительных аппаратах, а также связывания СО2 путем его захоронения в пласте с решением проблемы коллоидной дестабилизации нефти при закачке CO2. Хранение водорода предлагается при помощи технологии жидких органических носителей водорода (ЖОНВ, LOHC), основанной на промышленно доступных в РФ материалах и позволяющей запасать, хранить и транспортировать энергию в виде водорода, химически связанного с органической жидкостью и высвобождаемого при необходимости вблизи или непосредственно на месте потребления. Кроме того, будет развиваться технология хранение крупнотоннажного водорода в жидком криогенном состоянии. При этом будут решаться задачи по снижению энергетических затрат на сжижение водорода, каталитическая очистка следовых количеств кислорода, каталитической конверсии водорода из орто- в пара-состояние для его длительного хранения. | |