Организация: Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» (ИК СО РАН)
Описание: В ИК СО РАН разработана технология по получению чистого водорода с использованием каталитических реакторов на основе нанесенных асимметричных протонпроводящих мембран и высокоактивных каталитических блоков. В качестве исходного сырья для получения водорода в каталитической реакции паровой конверсии этанола использовалась смесь этанола и воды. Однако также могут быть использованы и другие виды органических биотоплив, включая углеводороды и спирты.
В качестве носителей для создания таких мембран использовались подложки с градиентной пористостью на основе Ni/Al2O3. Такие подложки хорошо подходят для нанесения тонкого плотного функционального слоя с высокой селективной водородной проницаемостью, обеспечивают оптимальный режим тепло- и массопереноса в пористой структуре, а также высокую механическую прочность мембран. В качестве материала функционального слоя использовался нанокомпозит на основе вольфрамата неодима (Nd5,5WO11,25-δ) и наночастиц никель-медного сплава. Вольфрамат неодима обладает высокой протонной и кислородной проводимостью, а также химической стабильностью в рабочих условиях реактора, в то время как никель-медный сплав обладает высокой смешанной протонно-электронной проводимостью, а также обеспечивает эффективное уплотнение функционального слоя мембраны для обеспечения его газоплотности.
Традиционные промышленные процессы получения чистого водорода из органических топлив с использованием каталитических реакций высокозатратны и не подходят для использования в компактных и портативных устройствах. Использование компактных реакторов на основе сочетания блока катализатора конверсии топлив и мембраны с селективной водородной проницаемостью является эффективной и при этом недорогой и экологически чистой альтернативой традиционным процессам получения водорода.
Для отработки технологии разработаны и созданы образцы нанесенных асимметричных протонпроводящих мембран, реакторы на основе таких мембран и каталитического блока, а также установка для испытания этих реакторов. В ходе каталитической реакции паровой конверсии этанола образуется синтез-газ с высоким содержанием водорода, который в чистом виде выделяется с использованием мембраны за счет ее селективной проницаемости. Были продемонстрированы почти полная конверсия этанола и высокий выход синтез-газа, а также высокая водородная проницаемость мембраны (~3 мл H2/(см2мин) при 700-900 °C), что достигается за счет высокой смешанной протонно-электронной проводимости материала мембраны, а также благодаря оптимальным режимам протекания каталитической реакции, высокому тепло- и массопереносу.
На каком этапе находится проект: Созданы образцы мембран, реакторы на их основе, а также установка для испытания данных реакторов.
Партнеры: Институт порошковой металлургии (Беларусь)
К какому направлению относится разработка, технология: Получение водорода
На фото: реактор с протонпроводящей мембраной на основе нанокомпозита NiCu–Nd5,5WO11,25‑δ
