Ученые из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургского государственного технологического института и СПбГЭТУ «ЛЭТИ» представили новый катализатор, предназначенный для компактных водородных заправочных станций. Разработка открывает путь к созданию автономных станций, вырабатывающих топливо на месте из природного газа, что особенно актуально для России с ее большой территорией и развитой газотранспортной сетью.
Водородные решения считаются перспективными для транспорта и энергетики благодаря экологичности и высокой энергоемкости. Однако их широкое внедрение сдерживается необходимостью строить сложную и дорогую инфраструктуру для доставки и хранения водорода. Новый подход предлагает размещать на заправочных станциях небольшие реакторы, преобразующие природный газ в водород путем паровой конверсии метана. Эффективность такого процесса напрямую зависит от применяемого катализатора.
Стандартные промышленные катализаторы, рассчитанные на крупные установки, плохо подходят для малогабаритных систем. В компактных реакторах они могут нарушать тепловой режим, быстро разрушаться и терять активность. Российский коллектив вместе с компанией «Инзарус», специализирующейся на создании водородных заправочных станций, разработал материал, решающий эти проблемы.
Катализатор создан на основе алюмокальцийоксидного носителя с никелем в качестве активного компонента. Его главная особенность — особая форма в виде прочных черенков, которые устойчивы к разрушению при загрузке, термическому спеканию и дезактивации в циклическом режиме работы. Испытания показали, что материал обладает высокой и стабильной активностью, а также повышенной устойчивостью к примесям в природном газе, которые обычно быстро выводят из строя обычные катализаторы. По ряду параметров он превосходит коммерческие аналоги, используемые в крупнотоннажном производстве.
Для достижения таких результатов потребовалась точная настройка геометрии гранул, пористости и режимов термообработки материала, поскольку даже небольшие изменения этих параметров влияют на кинетику реакции и долговечность катализатора. Разработка ведется в тесной кооперации с промышленными партнерами: «Инзарус» создает сами станции, а компания «ПЭТ» в Санкт-Петербурге рассматривается как будущий производитель нового катализатора. Такой формат работы обеспечивает связь между научными исследованиями и практическим внедрением. В перспективе это позволит развивать отечественную сеть водородных заправок вдоль автомагистралей, в логистических центрах и промышленных зонах с учетом российских условий и без зависимости от импортных решений.
Ранее Наука Mail рассказывала, что создан эффективный метод хранения водорода.
