В Томске создают технологии производства газовых гидратов с разным компонентным составом. Это новый тип топлива, и лаборатория политеха стала третьим в России крупным научным центром, где его производство запущено.
Газовые гидраты называют замерзшим топливом будущего или горючим льдом. Это соединения из газа в ледяной и водной оболочке, которые добывают со дна морей и океанов. Ученые разрабатывают эффективную технологию зажигания топлива, чтобы затем применять гидраты при выработке тепловой и электрической энергии, в двигателях различного назначения с минимальным ущербом для экологии, а также при локализации и подавления возгораний.
Направление газовых гидратов в политехе начали развивать в конце 2021 года. И за это время ученые смогли спроектировать и создать две системы для изготовления искусственных гидратов из метана, пропана, этана, изопропанола, углекислого газа и фреона, а также сконструировать установки, с помощью которых можно исследовать характеристики сжигания композиционного топлива с добавлением газовых гидратов. Аналогов подобным устройствам нет, говорят в политехе.
Системы, разработанные учеными ТПУ, отличаются механизмами, схемами и сроками производства, а также объемом и свойствами получаемого продукта. Например, в одной из установок гидрат «растет» в ледяном каркасе: его производство занимает 2-3 суток, а концентрации газа в готовом продукте составляют от 13 до 26 % в зависимости от типа состава. Вес одной порции равен примерно 100 граммам.
Производство гидрата во второй установке занимает 30-40 минут. Он образуется на внутренних стенках устройства. Содержание газа в таком продукте достигает 9-10 %, а вес одной порции — 250-300 граммов.
Для производства гидрата нужны специальные температурные условия и высокое давление. Для каждого газа они разные: например, для создания гидрата из метана необходима температура до −10 ℃ и давление до 60 бар.
Сейчас ученые работают с известными рекомендованными показателями для производства гидратов, а затем планируют создать собственные режимные карты, которые позволят минимизировать расход газа и риски при производстве. Также они планируют заняться созданием мультигидратов — гидратов, состоящих из двух или трех газов. Их можно будет «программировать» — задавать определенные свойства, что позволит увеличить эффективность действия, например, при разделении сложных нефтехимических соединений и тушении пожаров. По словам доцента Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Никиты Шлегеля, результатов подобных исследований в мире пока очень мало, так как стабильно производить соответствующие газовые структуры объективно трудно.
В этом году ученые планируют создать и запустить еще одну установку, на которой можно будет изучать газовые гидраты за счет распыления жидкости.
Фото: news.tpu.ru
