Ученым сейчас отведена главная роль в "освоении" водородной энергетики – чтобы она стала реально доступной, нужно решить множество инженерно-исследовательских задач. Как получать водород из воды, метана, ископаемого твердого топлива и даже сточных отходов – в обзоре разработок Томского политеха.
ТОМСК, 30 ноя – РИА
Томск. Ученым сейчас отведена главная роль в "освоении" водородной
энергетики – чтобы она стала реально доступной, должно быть решено множество инженерно-исследовательских
задач. Как получать водород из воды, метана, из ископаемого твердого топлива и даже
сточных отходов – в обзоре разработок ученых Томского политехнического университета (ТПУ).
1 фото политеха
Принципы и методы водородной энергетики всем известны, для перехода к тиражированию необходимо снижать издержки и выстраивать цепочки создания ценности. Одна из главных проблем водородной энергетики – получение самого сырья. Звезды, например, – это сплошной водород, но его же оттуда не достанешь!..
2
Химик ТПУ Павел Постников руководит проектом по получению водорода с использованием солнечного света. Этот процесс называется water splitting (разделение воды). На нанорешетку золота на стекле ученые нанесли палладий толщиной 2,5 нанометра. Далее подложку модифицировали с помощью солей диазония.
3.
Это позволило создать "якорьки" для роста металлорганического каркаса MIL-101 на поверхности, который обеспечивает гидрогенофобные свойства – способность "отталкивать" от себя произведенные пузырьки водорода.
4.
Полученный материал опускался в дистиллированную или морскую воду и облучался светом с оптимально подобранной длиной волны (850 нанометров), вызывая "плазмонный резонанс". Таким образом, возбужденные горячие электроны инициируют процесс разделения воды и получения водорода.
5.
Перспективна технология получения водорода методом газификации из разных видов топлива. В качестве исходного сырья могут быть использованы высококачественный и низкокалорийный уголь, промышленные органические и твердые бытовые отходы, биомасса и продукты ее переработки.
6.
Основная часть переработки такого сырья в водород связана с получением промежуточного продукта – синтетического газа (смеси водорода с оксидом углерода и побочных продуктов газификации). В его составе высокая концентрация углекислого газа, ее нужно минимизировать. Задачу решает коллектив Владимира Губина.
7.
Группа Андрея Бухаркина разрабатывает технологию по получению водорода методом подземной электрофизической конверсии низкосортных ископаемых твердых топлив. Суть ее – в формировании проводящего канала непосредственно в пласте твердого топлива и нагреве породы до температуры термохимических превращений.
8.
С помощью электродов через скважины к участку пласта подводится высокое напряжение. Формируется проводящий канал, через который пропускается высокий ток. В результате полевых испытаний способа на разрезе "Богатырь" (Казахстан, город Экибастуз) получено количество газа, удовлетворяющее низшему порогу рентабельности применения электрофизической конверсии.
9.
Коллектив Александра Яговкина разрабатывает технологию по получению водорода путем переработки биомассы (в том числе стоков) и отходов в водород. Биомасса, как правило, содержит целлюлозу, гемицеллюлозу, жиры, белки, углеводы и прочее и может быть преобразована в газообразные энергоносители при помощи микробиологического конвертирования.
10.
Особо перспективна последовательная двухстадийная переработка отходов, позволяющая проводить более полное разложение органических веществ и повысить стабильность процесса в целом. В результате на первой стадии образуется биоводород (около 30% Н2), а на второй – биометан (60% СН4).
11.
Авторская группа ТПУ успешно занимается вопросами интенсификации биотехнологических процессов при помощи воздействия на продуцирующие микроорганизмы и ферментные комплексы низкопотенциального постоянного тока. В результате повышается скорость биохимических превращений и степень и глубина конверсии.
12.
Сейчас в ТПУ имеется лабораторный биотехнологический комплекс и опытная биотехнологическая установка для исследования и усовершенствования биотехнологий.
