Организация: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.
Описание: Одним из способов извлечения сверхчистого водорода из водородсодержащих газовых смесей является использование мембран из сплавов Pd. Мембраны из сплавов Pd (обычно трубчатой формы) коммерчески доступны, их селективность идеальна, однако высокая цена и недостаточная производительность критически ограничивают область их применения – это, как правило, производство полупроводников и приборов микроэлектроники. Альтернативой мембран из сплавов палладия являются мембраны из сплавов ванадия, которые позволяют получить большую удельную производительность при меньшей стоимости мембраны.
Целью проекта является создание непалладиевых сплавов на основе ванадия для получения сверхчистого водорода для практического применения.
В последние годы продемонстрировано, что скорость транскристаллического переноса водорода в ОЦК решётках металлов 5-ой группы (V, Nb. Ta) может быть на порядки выше, чем в палладии и его сплавах. Следовательно, на базе этих металлов могут быть созданы более производительные, по сравнению с коммерчески доступными аналогами, мембраны для выделения чистого водорода, которые при радикально более низкой цене существенно превосходят мембраны из сплавов палладия в удельной производительности при той же 100%-ной селективности. Благодаря перечисленным выше свойствам, мембраны на основе металлов 5-ой группы могут не только заменить палладиевые мембраны там, где они используются, но и найти гораздо более широкие применения. Особенный интерес в качестве материала мембран представляют ОЦК сплавы металлов 5- ой группы, в которых сохраняется высокая подвижность абсорбированных атомов Н, характерная для чистых V, Nb и Та, но при этом может быть оптимально снижена растворимость водорода, слишком высокая для непосредственного использования этих металлов в качестве мембранного материала. Проблема использования сплавов на основе металлов 5-ой группы заключается в том, что легирование, к примеру ванадия, приводит к резкому снижению его пластичности, и, как следствие, к невозможности создания изделий тонкого проката, в том числе тонкостенных трубок, требуемых для изготовления мембран. На решение описанной задачи и направлен проект.
При реализации мембран из непалладиевых сплавов на основе ванадия должны быть достигнуты следующие показатели: при работе в газовой смеси, образованной продуктами конверсии СН4, поток водорода через единичную мембрану площадью 20 см2 не менее 2,5 см3(н.у.)/с при степени извлечения водорода не менее 75% при парциальном давлении Н2 в смеси 6 Бар, полном давлении смеси 12 Бар и выходном давлении Н2 1 Бар и 100%-ной селективности по Н2.
На каком этапе находится проект: TRL 2.
Партнеры: ЧУ «Наука и инновации» (ГК Росатом).
К какому направлению относится разработка, технология: Мембранные технологии для выделения водорода.