Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали системы производства нового типа топлива — искусственных, выращиваемых газовых гидратов, представляющих собой соединения из газа в ледяной и водной оболочке, которые добывают со дна морей и океанов и называют замерзшим топливом будущего, или горючим льдом. Томский политех – третий научный центр в стране, где налажено производство газовых гидратов, и первый – где созданы установки по сжиганию.
Такая технология 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. Максимальная доля газа в готовом продукте, полученном учеными, достигает от 13 до 26 % в зависимости от его типа; данные установки не имеют аналогов в мире.
«Направление газовых гидратов в нашем коллективе начало развиваться в конце 2021 года. 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.
Разработанные системы 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 концентрации газа в готовом продукте составляют от 13 до 26 % в зависимости от типа состава. Вес одной порции равен примерно 100 граммам. 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 граммов.
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.
«На первом этапе мы применяем известные рекомендованные показатели для производства гидратов. 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 будущем ученые планируют разработать цикличную систему по сжиганию газовых гидратов совместно с низкосортными топливами. Она будет способна синтезировать гидрат, диссоциировать его и сжигать с выделением полезных продуктов. Исследование ведется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (национальный проект «Наука и университеты»).
По информации: Томские ученые создали уникальные установки для производства и сжигания «горючего льда» (priority2030.ru)