Томские ученые научились получать водород, тепло и электричество из отходов

Ученые Томского политеха вместе с коллегами из Кузбасского технического университета разработали систему, которая позволяет получать три вида энергии из отходов сельского хозяйства.

Как уточняют в пресс-службе ТПУ, система полигенерации основана на газификации сельскохозяйственных отходов (буковых опилок) с использованием перегретого водяного пара. ПРи этом она обладает «гибкостью» и может использовать различные исходные материалы, например, уголь, шламы, биомассу и другое.

Система базируется на уникальном способе получения водяного пара с температурой до 1000°C при давлении до 30 бар. Пар с такими параметрами предполагается использовать в двухстадийных газогенераторах. В первой камере происходит частичная газификация исходных материалов с образованием горючего газа (из него в дальнейшем получают тепло и электроэнергию) и твердого остатка. Во второй камере процесс газификации проходит с образованием синтез-газа, богатого водородом (более 30%) и CO.

— Схема состоит из нескольких блоков: газификации, выделения водорода, генерации тепловой и электрической энергии. Они взаимосвязаны между собой в технологическом цикле. Получается схема закрытого цикла, которая позволяет сократить выбросы вредных веществ. Причем исследования показали, что предложенная нами система может работать автономно, — отмечает доцент Кузбасского технического университета Сергей Шевырёв.

Разработанную систему ученые протестировали на модели с варьированием состава сырья и свойств в диапазонах, типичных для разных регионов страны и мира. Результаты показали, что эксергетическая эффективность (способность получения полезной работы — прим. ред.) парового котла при использовании системы полигенерации выросла более чем в три раза: с 17% при традиционном распределении пара до 53% — при новом подходе. Эксергетическая эффективность разработанной системы составила до 39%, что выше традиционных станций генерации энергии.

По словам ученых, эффективность получения водорода при использовании предложенной системы также выросла до 46%, а эксергия конверсии биомассы в водород — до 22%. При этом ученые определили оптимальные условия для максимальной выработки водорода: перегретый пар должен быть нагрет до 960℃ при давлении 2 бар.

Следующим этапом исследований станет масштабирование предлагаемой схемы и ее расчет для угля. Кроме этого, в планах создание модели глубокой переработки угля с получением синтетических топлив.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».