Новости

Ученые УрФУ создали новую технологию получения энергии из каменного угля

21 декабря 2017 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: УрФУ, разработки, углеводороды, энергетика

Сотрудники Уральского федерального университета (УрФУ) разработали более эффективную по сравнению с существующими на сегодняшний день технологию превращения каменного угля в электроэнергию. Результаты исследованная опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy.

«В данной работе мы решаем задачу замены уникального продукта — природного газа — на каменный уголь с одновременным улучшением энергетических и экологических характеристик установок по сравнению с существующими угольными электростанциями, — рассказал один из авторов статьи, доктор технических наук, заведующий кафедрой атомных станций и возобновляемых источников энергии Уральского энергетического института УрФУ Сергей Щеклеин. — Показана высокая эффективность применения данной технологии для совместного производства электрической и тепловой энергии при существенно более простой схеме установки».

Каменный уголь составляет более 90% запасов органического топлива, находящегося в литосфере Земли. С помощью сжигания угля и ископаемого топлива можно получить электрическую энергию (на этом основана работа ТЭС), однако существующие технологии ее получения таким методом малоэффективны, неэкологичны и очень материалоемки — с большим количеством отходов. Добыча и сжигание угля загрязняют почву, воздух, неблагоприятно влияют на флору и фауну.

Если прямо преобразовывать углеводородное топливо в электрическую энергию, то можно одновременно и упростить, и улучшить конструкции электростанций. Такое прямое преобразование можно осуществить с помощью электрохимических генераторов, использующих в качестве топлива природный газ или схожие с ним по составу смеси.

Ученые предложили оригинальную схему получения аналога природного топлива — синтез-газа (смеси водорода с угарным газом) — из каменного угля и проанализировали эффективность его использования в качестве топлива для электрохимического генератора. Оказалось, что новая разработка может заменить использующийся сегодня неэкологичный и низко эффективный процесс сжигания угля более экологичным и безотходным. Все продукты, полученные при работе созданной установки, можно либо сжижать и захоранивать, либо использовать для производства промышленно важных веществ: этилового спирта, этилена, и других углеводородов.

Получение синтез-газа проходило в установке с кипящим слоем, разработанной в УрФУ под руководством профессора Алексея Дубинина, позволяющей многократно увеличить интенсивность взаимодействия реагентов и получить на выходе более чистый продукт. После очистки полученного продукта ученые поместили его в высокотемпературный твердооксидный топливный элемент, где в результате реакций водорода и кислорода воздуха выработалась электрическая энергия. Остатки водорода и весь оксид углерода поступили в котел-утилизатор, в котором за счет сгорания была получена тепловая энергия, необходимая для технологического процесса и генераторов. Продукты сгорания в котле-утилизаторе не содержат золы и серы, поэтому не требуют глубокой очистки.

Работа состояла из теоретической и экспериментальной частей. В теоретической части ученые рассмотрели энергетические и физико-химические процессы, протекающие в предложенной схеме установки, и определили основные энергетические характеристики. Также ученые показали, что предложенная технологическая схема позволяет получить такие же характеристики топливной эффективности, как и у передовых разработок, использующих в качестве сырья дефицитные топлива, такие как нефть и природный газ.

В экспериментальной части работы ученые получили из угольного топлива синтез-газ, который является достаточно энергоемким продуктом и очень удобен для транспортировки. Авторы исследовали состав полученного газа в широком диапазоне изменения режимных параметров и определили области, наибольшей устойчивости кипящего слоя и эффективной газогенерации.

Подобные разработки ведутся во всем мире, и больше всех в этой области продвинулись США, Китай, и Германия. Но российская разработка в этом плане является уникальной. На данный момент идут переговоры с промышленными партнерами о создании демонстрационных образцов. Следующий шаг — масштабирование установки и ее запуск в производство.

«Полученные результаты позволяют ставить вопрос о создании новой энергетики ХХI века», — заключил ученый.

Источник:

  • Пресс-служба Уральского федерального университета

Ссылка:

Карточка организации:

Регион:

Добавить комментарий

  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6