В основе устройства лежит инновационная технология фотокаталитических панелей. Эти панели, подобно солнечным батареям, поглощают энергию света, но вместо производства электричества направляют ее на химическую реакцию — расщепление молекул воды (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂). Такой процесс, известный как фотокатализ, имитирует естественный фотосинтез, но с целью получения ценного энергоносителя.
Визуализация фотокаталитических панелей
Главное преимущество нового реактора — производство «зеленого» водорода без каких-либо выбросов углекислого газа. В отличие от традиционных промышленных методов, которые в основном опираются на природный газ, эта технология требует только двух самых распространенных ресурсов на планете — солнечного света и воды. Полученный водород можно использовать в качестве топлива для транспорта, для выработки электроэнергии или в промышленности, при этом единственным побочным продуктом его сгорания является вода.
Созданное устройство является успешным прототипом, его демонстрация открывает широкие перспективы для масштабирования. Следующими шагами для ученых станут повышение эффективности и долговечности фотокаталитических материалов, а также разработка более крупных систем, способных обеспечить промышленное производство водорода. Этот прорыв приближает человечество к созданию устойчивой зелёной водородной энергетики.
ВВЭР (Водо-водяной энергетический реактор) — это советский и российский тип корпусного реактора с водой под давлением, использующий обычную воду в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов для производства электроэнергии. Этот тип реактора является одним из наиболее распространённых в мире и эквивалентен американским реакторам класса PWR.
В реакторе ВВЭР происходит управляемая цепная ядерная реакция, которая нагревает воду в первом контуре до высокой температуры, но без кипения. Затем эта горячая вода передает тепло воде второго контура, которая превращается в пар и вращает турбину, вырабатывая электроэнергию.
Серия ВВЭР была разработана в СССР на базе реакторных установок для атомных подводных лодок. Первые реакторы ВВЭР были введены в эксплуатацию в 1960-х годах, а современные модификации (например, ВВЭР-1200) соответствуют стандартам поколения III+. (Про поколения реакторов)
Больше интересной информации про топливо, нефть, энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Ключевым этапом переработки нефти является ее очистка от серы, азота и различных металлов. Особенное значение это имеет для производства экологически чистого топлива, соответствующего современным стандартам. Этот процесс называется гидрообессериванием и проводится в специальном реакторе под воздействием водорода и катализатора. Благодаря последнему происходит химическая реакция между веществами и быстрое отделение вредных примесей от топлива. Однако с тяжелыми нефтяными остатками, где содержится больше металлов и асфальтенов, традиционный метод не справляется: применяемый катализатор быстро засоряется и теряет свою активность. Это требует его регенерации или скорой замены, что финансово не выгодно. Ученые Пермского Политеха разработали перспективное решение модернизации реактора, которое на 40% увеличивает срок службы катализатора и обеспечивает 99% степень очистки. Идея позволяет повысить качество топлива и снизить затраты нефтеперерабатывающих заводов.
Статья с результатами опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика», том 3, 2025 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Из нефтяного сырья (бензина, дизельного топлива, керосина, мазута) важно качественно удалять содержащиеся в составе сернистые и азотистые соединения. При дальнейшем использовании загрязненного топлива, например, в транспортных двигателях, котельных установках и тепловых электростанциях, сгорание серы и азота приводит к образованию вредных веществ и попаданию выбросов в атмосферу. Это способствует усилению парникового эффекта и ухудшению экологической ситуации. Поэтому очистка нефтяных фракций от примесей – одна из главных задач нефтеперерабатывающих предприятий.
Выполняют ее с помощью каталитического реактора – стальной колонны, заполненной катализатором. Это ключевой элемент, который в ходе химической реакции отделяет опасные соединения и превращает их в безвредные – сероводород и аммиак. Катализатор представляет собой гранулы или микросферы, обычно выполненные из оксида алюминия с добавлением кобальта, никеля, вольфрама или молибдена. Такие материалы используют не случайно – оксид алюминия работает как пористая основа, задерживающая молекулы нефти, а каждая из добавок по-своему эффективна для того или иного типа загрязнения, например, для простых или сложных сернистых соединений.
Также одним из главных компонентов является водород, который активирует химическую реакцию между веществами. Так, в процессе очистки нефтяное сырье смешивают с водородом, нагревают до высоких температур и пропускают через катализатор сверху вниз. В результате происходит фильтрация нефти, расщепление крупных молекул на мелкие и получение более чистого ценного топлива.
Если с обычной легкой нефтью традиционные каталитические установки справляются, то с тяжелой нефтью, доля которой в РФ составляет около 34% от извлекаемых запасов, – нет. Помимо серы и азота, она содержит в составе микроэлементы различных металлов (ванадий, никель, железо, хром и другие) и сложные высокомолекулярные соединения – асфальтены. Они физически забивают поры катализатора, из-за чего он быстро теряет свою эффективность. «Забитый» металлами и асфальтенами, он не может качественно выполнять свою основную задачу – удаление серы. Это требует его частой регенерации или замены, что ведет к большим эксплуатационным затратам и простоям установки.
В качестве решения ученые Пермского Политеха предлагают разделить традиционный процесс гидрообессеривания на две стадии с поочередным использованием двух разных катализаторов, каждый из которых выполняет свою функцию. Подход позволяет оптимизировать процесс, повысить степень очистки и продлить срок службы устройства.
– На первой стадии используется катализатор на основе оксида алюминия с добавлением молибдена и кобальта, так как эти материалы механически прочные и устойчивые к загрязнениям. Он принимает на себя основной удар и удаляет до 90% металлов (например, ванадий и никель) и асфальтенов, тем самым значительно снижая нагрузку на следующий катализатор. Далее поток сырья поступает на вторую стадию, где уже происходит глубокое удаление серы и азота. Здесь эффективно устройство на основе сульфидов никеля и вольфрама, которые обладают высокой активностью по отношению к этим соединениям. Благодаря предварительной очистке на первой стадии, второй катализатор работает лучше и дольше сохраняет активность, – объясняет Макар Ромашкин, доцент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ, кандидат технических наук.
Реализация процесса именно в два этапа повышает эффективность удаления серы до 99%, а ее выход в конечном продукте достигает сверхнизких значений – всего 10 частей на миллион. Кроме того, двухстадийный реактор увеличивает срок службы катализатора и снижает частоту его регенерации на 30–40%, так как первое защитное устройство предотвращает быстрое засорение второго металлами и асфальтенами.
– Также наша технология оптимизирует температурный режим процесса, так как его разделение на два этапа позволяет лучше контролировать температуру в каждой зоне реактора. Ее перепад между стадиями составляет 20–40 °C, что предотвращает перегрев и дезактивацию катализатора, – рассказывает Данил Казанцев, магистрант кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ.
Эксперты отмечают, что предлагаемый способ требует дополнительных капитальных затрат. Однако они компенсируются за счет увеличения срока службы катализатора и уменьшения затрат на его регенерацию и замену. Подход способствует снижению общих эксплуатационных расходов на процесс гидрообессеривания, а также повышению качества и, соответственно, стоимости конечного продукта. Так как чем меньше в дизельном топливе содержание серы, тем выше его рыночная стоимость.
Внедрение двухступенчатых реакторов становится стратегически важным для нефтеперерабатывающей промышленности в условиях ужесточения экологических норм и роста доли трудноперерабатываемой тяжелой нефти. Разработка ученых Пермского Политеха способствует созданию более экономичных и экологичных производств будущего.
Давно знаком с этим случаем, мы долго спорили как это обходится закон сохранения энергии. Вероятно этот спектакль сыграли для отвлечения, вопрос от чего? не вдавался в подробности. Поэтому Андреа Росси с таковой репутацией подошел на эту роль идеально, ну актёр в общем. Многие не понимают, что это не он придумал реактор, во многих текстах идёт описание кто за ним стоит, многие не заметили, ну и ладно. Дополню ответом, это был Серджио Фокарди. Если почитать о похожих экспериментах, то самые первые были два британских учёных, но там в экспериментах были несколько металлов и идеальным металлом был Палладий. В то время сразу же после этого эксперимента, похожие стали проводить в СССР, были 4 учёных из разных республик, вот они то и попробовали впервые на основную роль Никель. Кандидатом этот элемент стал потому как попал под подозрение после прочтения доклада одного из учёных о поломках каких то фильтров на атомных станциях, по описанию в фильтрах были элементы из никеля которые нагревались и меняли свою форму, причины не были найдены. Этими учёными были проведены эксперименты в которых Никель показал слишком хороший результат, в среде водорода он разогревался до такой степени что расплавлялся. То есть фактически причиной остановки экспериментов оказалось, то что Никель расплавлялся и потом просто остывал и более не реагировал, так как являлся не порошком, а слитком, что не позволяло качественно насыщать металл Водородом. Процесс реакции предположили ученые из СССР, все знают что Водород способен проникать сквозь металлы и разрушать их, это называется водородное охрупчивание. Проникая в кристаллическую структуру Никеля и последующим нагревом этого металла, от нагрева изменяется кристаллическая решетка металла, предположительно расстояние между атомами Никеля уменьшается и атомы Водорода которые проникли сквозь "решетки" холодном состоянии уже не могут выйти, буквально попадая в клетки из атомов Никеля. Далее атомы Водорода начинают колебаться и каким то образом взаимодействуют с атомами Никеля и вероятно этим разогревают металл еще сильнее, предположительно от колебаний, возможно соударяются и этим вызывают нагрев, не учёный, поправьте если не прав. Вероятно ученые стоящие за Росси смогли найти золотую середину в реакции при нагреве, на графиках нагрева видно, что это происходит волнообразно, вероятно была найдена критическая величина нагрева при которой реакция становится неуправляемой и металл расплавляется, поэтому не доводя до этой критической величины металлу дают немного остыть, а потом снова подогревают и реакция повторяется, а может там какой то секретный элемент о котором мы не знаем, секрет фирмы. Кстати в экспериментах изучают Литий, но это составная часть другого вещества, алюмогидрида лития, добавлена она в реакцию как источник атомарного Водорода, смешно просто смотреть на учёных ломающих голову над этим. В будущем планирую провести эксперименты, просто нет пока места(место скоро будет, строю мастерскую) и средств для реализации, так как тема очень даже интересная.
В то время как авиация активно тестирует водородные самолёты и электрические дроны, аэропорт Денвера (США) пошёл ещё дальше — он рассматривает возможность построить у себя малый модульный ядерный реактор (SMR).
Аэропорты — это настоящие «города в миниатюре». Они работают 24/7, обслуживают миллионы пассажиров и тратят колоссальное количество электроэнергии на освещение, кондиционирование, безопасность и технику. Только в Денвере к 2045 году прогнозируют 120+ миллионов пассажиров в год.
SMR может стать решением — этот компактный ядерный реактор мощностью 20–300 МВт, можно разместить на небольшой территории. В отличие от солнца и ветра, он выдаёт энергию круглосуточно и независимо от погоды, а современные технологии делают его более безопасным и экономичным.
Аэропорт Денвера объявил конкурс на проведение исследования: выгодно ли строить SMR, сколько это будет стоить, какие риски есть и как это впишется в экологические цели. На анализ выделили от 6 до 12 месяцев. Если проект реализуют, это будет первый в мире случай, когда ядерный реактор разместят прямо на территории аэропорта.
Больше интересной информации про энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
По Северному морскому пути и реке Томь в Северск привезли статор весом 245 тонн и ротор турбины весом 98 тонн. Перевозку по воде выполнили РТ-692 в составе с БМС-002. После перегрузки в речном порту оборудование отвезли на стройплощадку Опытно-демонстрационного энергокомплекса IV поколения специальным автомобильным транспортом.
Уведомление о перевозке негабаритного груза в Колпино
"С 22:00 7 августа до 08:00 8 августа в Колпинском районе пройдёт перевозка крупногабаритного груза (42,55×9,69×8,25 м, 475 т) с территории АО «Ижорские заводы» (координаты: 59.771885, 30.562617) до причала АО «Атоммаш». Далее груз проследует в Северск (Томская область).
Маршрут следования по Колпинскому району:
Усть-Ижорское шоссе → дорога на Металлострой → Центральный проезд → ул. Железнодорожная → ул. Плановая → Петрозаводское шоссе → Советский проспект → ул. Лесная → ул. Заводская.
Перевозка выполняется по специальному разрешению. Движение будет сопровождаться экипажами Госавтоинспекции.
На участках маршрута запрещена парковка личного транспорта с 19:00 до 08:00. Автомобили, создающие помехи, будут эвакуированы."
Это утро 7 августа. И таких штуки было две. Высота ни разу не с 5-тиэташку.
Дорогу перегородили (на фото практически финишная прямая) - на работу опоздал.
