Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов металлогидридной очистки и хранения водорода, полученного биологическим путем, для использования в топливных элементах

Номер контракта: 14.604.21.0010

Руководитель: Дуников Дмитрий Олегович

Должность: старший научный сотрудник

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
водород, биоводород, хранение водорода, металлогидриды, очистка водорода, топливные элементы, возобновляемые источники энергии

Цель проекта:
1. Решаемая задача: Преодоление научно-технических проблем использования биоводорода, получаемого биологическим путем в результате жизнедеятельности организмов. Решаемые научно-технические проблемы: высокое содержание примесей (преимущественно углекислого газа (до 50%об. и выше) в водороде, производимом микроорганизмами, и низкое парциальное давление (менее 1 атм) водорода. 2. Цели проекта: Разработка эффективного и экологически безопасного метода очистки полученного в результате жизнедеятельности микроорганизмов водорода путем использования свойства интерметаллических сплавов избирательно поглощать водород с образованием гидридов металлов и хранения очищенного водорода в твердофазном связанном состоянии для обеспечения работы топливных элементов. Создание экспериментального образца металлогидридной системы очистки и хранения водорода, полученного биологическим путем, действующей без использования дополнительной компрессии водорода. Создание экспериментального образца биореактора для получения водорода в результате темновой ферментации, в том числе из органических отходов.

Основные планируемые результаты проекта:
Должен быть разработан новый метод очистки полученного в результате жизнедеятельности микроорганизмов водорода путем использования свойства интерметаллических сплавов избирательно поглощать водород с образованием гидридов металлов, с последующим хранением очищенного водорода в твердофазном связанном состоянии для обеспечения работы топливных элементов;
Основные технические характеристики разрабатываемых экспериментальных образцов:
- Экспериментальный биореактор для получения водорода методом темновой ферментации, производительностью до 100 норм. л/сут.
- Металлогидридная система очистки и хранения водорода, использующая интерметаллическое соединение типа AB5 с низким равновесным давлением водорода, обеспечивающим возможность зарядки с избыточным давлением не более 0.07 МПа, емкостью по водороду не менее 200 норм. л, избыточным давлением разрядки не менее 0.05 МПа;
- Энергоустановка на топливных элементах мощностью до 200 Вт, обеспечение возможности работы с топливным элементом мощностью до 1 кВт.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечный продукт: Система извлечения водорода из сильнозагрязненных газовых потоков, в том числе водорода, полученного биологическим путем.
Роль и место проекта в решении проблемы: подтверждение работоспособности технологии металлогидридной очистки биоводорода, создание экспериментальных образцов и разработка ТЗ на выполнение ОКР.
Новизна разрабатываемых научно-технических решений заключается в возможности очистки полученного в результате жизнедеятельности микроорганизмов водорода, содержащего газообразные примеси в количестве не менее 60 процентов объемных, без его дополнительной механической компрессии.
Разрабатываемые научно-технические решения обеспечивают большую эффективность очистки полученного в результате жизнедеятельности микроорганизмов водорода по сравнению с существующими технологиями мембранной очистки и короткоцикловой адсорбции, и превосходят по характеристикам опубликованные в научной литературе результаты работ по созданию металлогидридных систем очистки водорода от углекислоты.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Биомасса, рассматривается как перспективный возобновляемый источник энергии для мировой экономики. При этом в настоящее время более 60% биомассы используется традиционным способом для приготовления пищи и обогрева. В целом около одной пятой населения Земли не имеет доступа к энергоснабжению и около трети использует биомассу устаревшими методами. В то же время мировой опыт показывает, что использование электрогенерирующих мощностей на биомассе возможно с высоким КИУМ (свыше 60%), что сопоставимо с атомными и тепловыми угольными электростанциями и существенно превосходит КИУМ солнечных (порядка 10%) и ветровых (10-15%) электростанций.
В настоящее время широко исследуются и внедряются в хозяйственную практику способы эффективной переработки биомассы с помощью микроорганизмов в метан или водород. Преимуществом этих методов является экологическая чистота и возможность переработки органических отходов.
Использование результатов проекта: коммерциализация результатов может быть осуществлена путем организации производства систем очистки сточных вод от органических загрязнителей (в качестве первой стадии биогазового комплекса), в первую очередь отходов производства спирта. Разрабатываемые металлогидридные технологии очистки и хранения водорода могут быть также использованы при организации производства автономных источников энергообеспечения для потребителей, не обеспеченных подключением к сетям общего пользования, аварийных и бесперебойных источников энергообеспечения, генераторов высокочистого водорода для различных отраслей промышленности.
Международное сотрудничество: результаты проекта имеют важное значение для развития связей с исследователями стран Азиатско-Тихоокеанского региона, ОИВТ РАН взаимодействует с научными организациями Китайской Республики (Тайвань) по тематике проекта.

Текущие результаты проекта:
Выполнен цикл теоретических и экспериментальных исследований по разработке метода металлогидридной очистки и хранения водорода, полученного биологическим путем, разработаны и созданы экспериментальные образцы биореактора для получения водорода биологическим путем и металлогидридной системы хранения и очистки водорода H2bioPower. Установка H2bioPower внедрена в образовательный процесс Сколковского института науки и технологий (Сколтех).
Выполнена технико-экономическая оценка полученных результатов ПНИ, продемонстрирована применимость системы для переработки послеспиртовой барды. Разработано техническое задание на выполнение ОКР по теме: "Создание опытного образца металлогидридной системы очистки и хранения водорода, полученного биологическим путем".