Плазменные технологии водородной энергетики

В соответствии с Техническим заданием по Государственному контракту № 02.516.11.6057 выполнены работы по календарному плану по плазменным проблемам водородной энергетики. Проведен анализ научно-технической литературы, содержащей информацию о конверсии углеводородных газов в синтез-газ как обычными, тепловыми методами, так и с использованием плазмы. Плазменные методы могут проходить при более высоких температурах, при этом образуются ионы, возбужденные состояния атомов и молекул, которые играют роль катализаторов. Проведен анализ химических процессов происходящих при преобразовании природных газов в синтез-газ, для изучения эффективности плазменных процессов. Разработана база данных плазмохимических процессов на основе лицензионных пакетов CHIMERA и CHEMKIN. Движение газов и плазмы в газовых устройствах водородной энергетики является турбулентным с протеканием реакций горения. Для описания и численного моделирования устройств разработаны теория турбулентного переноса в ламинарных и турбулентных потоках на основе метода функций плотности вероятности. и методы решения газодинамических процессов с химическими реакциями. Численное моделирование выполнено c использованием лицензионных пакетов GDT, FLUENT и разработанном авторами пакете, основанном на методе SIMPLER. Для физического моделирования различных режимов плазменных устройств водородной энергетики создан электродуговой плазматрон мощностью до 20 кВт, температура в котором может меняться, достигая 8000 К на оси плазматрона. Для получения синтез-газа из природного газа разработана принципиальная схема установки - малогабаритного генератора.
Проведено патентное исследование состояния проблем, связанных с решением поставленной задачи. Материалы патентного исследования представлены в отчете.
К выполнению работ привлечено 3 молодых ученых, 2 аспиранта, 2 студента. Направлены в печать 2 научные статьи в журнале “Теплофизика высоких температур”. На научных конференциях представлено 4 доклада, Защищена 1 кандидатская и 1 докторская диссертации