Ученые НГТУ НЭТИ получили катализаторы, которые помогут снизить углеродный след
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ применили перспективный метод синтеза катализаторов для получения водорода и углеродных наноматериалов из метана по СОх-нейтральной технологии.
Современная политика декарбонизации и нулевых выбросов углерода в атмосферу приводит к поиску решений, которые бы снизили углеродный след. В настоящее время эффективность утилизации попутного нефтяного газа повышается. Технология переработки попутного нефтяного газа, основным компонентом которого является метан (СН4), заключается в его переработке посредством каталитической реакции, в результате которой образуются два ценных продукта: водород и углеродные наноматериалы. Решая проблему разложения метана, можно получать полезные продукты для водородной энергетики и других областей.
«Существует множество методов синтеза катализаторов для получения водорода и углеродных наноматериалов из метана. Мы занимаемся технологией разложения метана, исключающей выбросы оксидов углерода в атмосферу, для которой важно синтезировать высокоэффективные катализаторы. Одним из перспективных способов синтеза по сравнению с другими методами (совместное осаждение, пропитка, механическая активация) является синтез горением растворов (solution combustion synthesis, SCS) из-за возможности использования катализатора без предварительного восстановления водородом и более быстрого одностадийного синтеза. Для оптимизации SCS-катализаторов был применен новый подход с целью увеличения выхода водорода. Полученные катализаторы протестированы нами на разложение метана при температуре 550°C и давлении 1 бар. Синтезированы два основных продукта реакции: углеродные нановолокна и водород. Данная технология обладает рядом преимуществ, в том числе экологичностью, отсутствием выбросов углекислого газа (процесс без СОх) в продуктах реакции и получением углеродных наноматериалов с широким спектром применения», — рассказал профессор кафедры химии и химических технологий доктор химических наук Александр Баннов.
Ученый подчеркнул, что с помощью расчетов, которые провел профессор кафедры теоретической и прикладной информатики НГТУ НЭТИ доктор технических наук, доцент Владимир Тимофеев, были найдены оптимальные условия проведения синтеза катализатора, также удалось добиться того, чтобы выход водорода получился наивысшим. Кроме того, благодаря статистическим методам планирования эксперимента удалось значительно снизить число опытов.
«Полученный водород может использоваться как добавка к топливу в различного рода двигателях, а углеродные наноматериалы могут применяться в конструкционных материалах для их упрочнения, в суперконденсаторах и батареях в качестве электродов, а также для создания газовых сенсоров», — добавил Александр Баннов.
Научная статья ученых НГТУ НЭТИ на тему Statistical modeling of solution combustion synthesis for Ni/A2O3 catalyst in methane decomposition to hydrogen and carbon nanofibers была опубликована в ведущем научном журнале в области водородной энергетики, физики и химии горения водорода (Q1, 8.1 Impact Factor) International Journal of Hydrogen Energy. Это первая статья, в которой рассматривается применение статистических моделей для анализа SCS никельсодержащего катализатора и использование лимонной кислоты в качестве топлива для синтеза катализаторов разложения метана.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.