Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали системы производства нового типа топлива — искусственных газовых гидратов с разным компонентным составом. Об этом сообщила пресс-служба университета.

Газовые гидраты — это соединения из газа в ледяной и водной оболочке, которые добывают со дна морей и океанов и называют замерзшим топливом будущего, или горючим льдом. Как уточнили в пресс-службе университета, создание эффективной технологии зажигания топлива на их основе позволит применять гидраты при выработке тепловой и электрической энергии, в двигателях различного назначения с минимальным ущербом для экологии, а также при локализации и подавления возгораний.

«Направление газовых гидратов в нашем коллективе начало развиваться в конце 2021 г. За короткий срок нам удалось спроектировать и создать две системы для изготовления искусственных гидратов из метана, пропана, этана, изопропанола, углекислого газа и фреона. Мы работаем с комбинированными составами гидратов с ориентиром на широкую группу приложений. На сегодняшний день наша лаборатория является третьим в России крупным научным центром, где такое производство запущено», — отмечает руководитель проекта, профессор Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова Павел Стрижак.

Системы, разработанные учеными ТПУ, отличаются механизмами, схемами и сроками производства, а также объемом и свойствами получаемого продукта. Так, в одной из установок гидрат «растет» в ледяном каркасе. Его производство занимает 2–3 суток, а концентрация газа в готовом продукте составляет от 13 до 26% в зависимости от типа состава. Вес одной порции равен примерно 100 г.

Производство гидрата во второй установке занимает 30–40 минут. Он образуется на внутренних стенках устройства. Содержание газа в таком продукте достигает 9-10%, а вес одной порции — 250–300 г.

По словам ученых, для производства гидрата необходимы специальные температурные условия и высокое давление. Для каждого исследуемого учеными Томского политеха газа они разные. Например, для создания гидрата из метана необходима температура до –10℃ и давление до 60 бар.

«Следующим этапом наших исследований станет построение собственных режимных карт, которые позволят минимизировать расход газа и риски при производстве. Также мы намерены работать над созданием мультигидратов — гидратов, состоящих из двух или трех газов. Такой продукт можно будет «программировать» — задавать определенные свойства, что позволит увеличить эффективность действия, например, при разделении сложных нефтехимических соединений и тушении пожаров. Результатов подобных исследований в мире пока очень мало, так как стабильно производить соответствующие газовые структуры объективно трудно», — говорит доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Никита Шлегель.

В 2023 г. ученые планируют создать и запустить еще одну установку, на которой можно будет изучать газовые гидраты за счет распыления жидкости. Эта установка позволит уменьшить время производства в 2 раза и при этом увеличить объем, то есть приблизиться к промышленным условиям.

«Помимо блока по производству газовых гидратов, мы создали две установки, которые позволяют проводить исследования по их сжиганию с жидким (керосином, бензином, дизельным топливом, мазутом, смешанными рецептурами) и низкосортным топливом (торфом, отходами углеобогащения и другими). С помощью созданных программно-аппаратных комплексов можно измерить температуру горения, антропогенные выбросы, регистрировать процесс зажигания, время и длительность горения. Созданные системы уникальны, сейчас идет процесс регистрации патентов на них», — добавляет Никита Шлегель.

В будущем ученые планируют разработать цикличную систему по сжиганию газовых гидратов совместно с низкосортным топливом. Она будет способна синтезировать гидрат, диссоциировать его и сжигать с выделением полезных продуктов.

Отметим, что исследовательские работы ведутся в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» и национального проекта «Наука и университеты».

Источник: Пресс-служба Томского политехнического университета