Институт катализа СО РАН нашел перспективную замену углеводородам для получения синтез-газа

Специалисты ФИЦ "Институт катализа СО РАН" и Водородного центра компетенций Национальной технологической инициативы на его базе первыми в мире успешно провели воздушную конверсию синтетического органического соединения диметоксиметана в синтез-газ для питания твердооксидных топливных элементов. Сравнительно низкая температура реакции (400 ^oC) и высокая чистота продукта позволяют сделать энергоустановки на основе таких твердооксидных топливных элементов автономными, мобильными и более компактными.
Диметоксиметан представляет собой кислородсодержащее органическое соединение. Его используют в лакокрасочной, косметической, фармацевтической и полимерной отраслях промышленности. Это соединение получают из метанола, но оно не ядовито, вызывает меньше коррозии и более удобно в обращении. Благодаря своим свойствам диметоксиметан перспективен для применения в водородной энергетике как альтернативное углеводородам сырье, позволяющее получить топливо для энергоустановок на основе твердооксидных топливных элементов. Эти устройства рассматривают как экологически чистые и безопасные источники электроэнергии.
Обычно синтез-газ, содержащий водород и монооксид углерода, получают каталитической конверсией метана, но выбросы углекислого газа при этом процессе высоки. Ученые Института катализа СО РАН и Водородного центра НТИ первыми в мире получили синтез-газ из диметоксиметана путем воздушной конверсии. Для этого они разработали высокоэффективные нанесенные катализаторы с содержанием платины всего в один весовой процент. Так, чтобы обеспечить работу энергоустановки мощностью 1 кВт, понадобится всего 80 мг металла в составе катализатора.
Основные преимущества технологии заключаются в низкой температуре реакции, отсутствии необходимости очищать газ и автономности установки. Реакцию можно проводить без внешнего источника энергии, а суммарное содержание водорода и монооксида углерода на выходе из каталитического реактора достигает почти 70%. При использовании паровой конверсии метана эта цифра составляет около 50%. Кроме того, в процессе воздушной конверсии можно использовать и метанол, который более доступен.
Ученые впервые доказали возможность получения синтез-газа из диметоксиметана путем воздушной конверсии. Более того, процесс может запускаться без использования внешних источников энергии за счет адиабатического разогрева катализатора при подаче реакционной смеси. Вопреки термодинамике, реакция протекает максимально эффективно уже при 400 ^oC. Диметоксиметан и кислород из воздуха полностью конвертируются в синтез-газ с высоким содержанием водорода и СО. Помимо этого, нет необходимости очищать исходный реагент от серы, не нужны дополнительные элементы конструкции. Все это позволяет делать электрогенераторы на основе ТОТЭ автономными, компактными и мобильными.
Диметоксиметан наряду с метанолом, диметиловым эфиром, формальдегидом и муравьиной кислотой относится к так называемым C1-химическим соединениям. По словам руководителя Центра компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" доктора химических наук Павла Снытникова, эти соединения составляют основу быстро развивающейся газохимической отрасли.
Развитие энергетики, транспорта и химических производств напрямую связано с газохимией. На первый план будут выходить продукты и технологии переработки природного газа, в первую очередь продукты С1-химии. Эти соединения частично станут альтернативой углеводородам и в конечном счете снизят общий углеродный след.

Источник: atomic-energy.ru