Новости энергетики

Специалисты из Уральского государственного горного университета впервые в России обнаружили уникальный минерал — петерсит иттрия. До этого его находили дважды за всю историю — в Японии и США. Редчайшую находку на Урале сделали случайно — во время изучения образцов, добытых в разные годы на Меднорудянском месторождении в Свердловской области.

Найденный минерал примечателен большим содержанием (десятки процентов) иттрия — металла, из которого делают сверхпроводники и трубы для транспортировки жидкого ядерного топлива. Иттрий очень редок, на Россию приходится около 1% его мировой добычи.

Кроме иттрия, в минерале нашли следы еще двух редких металлов. Диспрозий применяют в ядерных реакторах, в том числе в регулирующих стержнях. Благодаря гадолинию в ядерной энергетике делают экраны, поглощающие нейтроны, и перерабатывают отходы. Размеры частиц иттрия, диспрозия и гадолиния в образце не превышают полмиллиметра.

Новую технологию получения водорода создали ученые Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения РАН (город Кемерово). Для этого водную суспензию наночастиц алюминия облучили лазером.

Разработчики направили лазерное излучение на взвешенные в воде частицы алюминия. Лазерные лучи пронзили прозрачную для них воду, словно джедайские мечи, и разрушили оксидную оболочку, которая не позволяет алюминию вступать в реакцию с водой. После этого вода смогла «прикоснуться» к «голому» металлу, и запустилась химическая реакция, при которой начал выделяться водород.

По словам кузбасских ученых, разработанный ими способ позволяет снизить энергозатраты на получение водорода в два раза по сравнению с электролизом: с 40 до 17–19 киловатт-часов на один килограмм получаемого продукта. Метод электролиза — один из основных для выработки зеленого водорода. Считается, что процесс его получения самый экологичный из всех возможных, если энергия на проведение электролиза добыта из безуглеродного источника. В то же время этот способ требует наибольших затрат электроэнергии.

Химики Санкт-Петербургского государственного университета нашли способ получать водород для зеленой энергетики из отходов производства горючего газа ацетилена (C2H2). Для этого к ним добавили металлический порошок и нагрели смесь.

В экспериментах по очереди использовали разные металлы, а затем нагревали смесь, и из нее выделялся водород. Когда настал черед порошкового кальция, он подействовал на отходы производства ацетилена как волшебная пыльца: вместе с водородом выделился особый реагент. Он используется для получения сырья, из которого делают ацетилен, а значит, его можно вернуть в производство и снизить стоимость получения горючего.

По словам авторов, технология готова к внедрению в производство, она не требует дорогостоящих и сложных установок, а процесс идет при легко достижимых температурах 500–700 градусов. Из полутора граммов сырья получается почти пол-литра водорода. Для сравнения: старейший и второй по распространенности способ получения водорода на сегодняшний день — из угля — дает выход в 0,9 литра газа на 500 граммов сырья.

Ученые московского Института общей и неорганической химии имени Курнакова нашли новый способ очистки нефтепродуктов от примесей — соединений серы и азота. В этом помогли полимеры, хорошо известные фармацевтам.

В очищаемую жидкость ввели раствор полимера, который впитал в себя примеси. Сам раствор, по словам разработчиков, легко удаляется из нефтепродукта с помощью простого процесса сепарации — разделения веществ с разной массой в центрифуге.

Для удаления соединений азота химики выбрали полимер поливинилпирролидона. Это вещество используют в фармацевтике. Препараты на его основе назначают при расстройствах желудочно-кишечного тракта: они связывают токсины и ускоряют их выведение из организма. Чтобы очистить нефть от соединений серы, использовали полиэтиленгликоль — полимер, применяемый при производстве растворителей, медицинских мазей и жидкостей для тормозных систем в автомобилях.

Оба полимера показали эффективность при температуре 30 градусов: удалили из нефтепродукта 82% хинолина и 94% идола — наиболее часто встречающихся азотистых соединений. По словам ученых, в будущем использование водорастворимых полимеров позволит сделать процесс очистки нефтепродуктов еще экологичнее и дешевле.

Ученые Института катализа Сибирского отделения РАН снизили количество вредных выбросов и заставили уголь сгореть почти без остатка. В этом им помогли сосновые опилки и новая технология сжигания топлива в кипящем слое катализатора.

Реактор, работающий по новой технологии, можно сравнить с кастрюлей, где в кипящей воде поднимаются и опускаются зернышки риса. В металлическую трубу засыпают «крупинки»-шарики катализатора и снизу подают воздух, чтобы они постоянно циркулировали по реактору. «Кипящие» шарики соприкасаются с бо́льшим объемом топлива и «ловят» больше летучих веществ, выделяющихся при горении.

Катализаторы реагируют с летучими веществами — углекислым газом, оксидами азота и серы, — в результате количество выбросов снижается и выделяется дополнительное тепло. Система подогревает сама себя, и даже некачественное топливо сжигается эффективнее. Так, бурый уголь почти полностью сгорает при температуре около 750 градусов вместо 1200, как при обычном сжигании.

В Тольяттинском госуниверситете (ТГУ) создали систему защиты энергосетей от магнитных бурь — возмущений в магнитосфере планеты, возникающих из-за солнечной активности. Разработка состоит из специального датчика и связанной с ним системы управления силовыми трансформаторами.

Основную опасность при магнитных бурях представляют геоиндуцированные токи. Они возникают в верхних слоях поверхности планеты и могут проникать в заземленные протяженные металлические объекты или объекты, содержащие металл, например элементы силовых трансформаторов. Возникает перегрузка, металл в трансформаторах нагревается, и они могут выйти из строя. По словам разработчиков, это может привести к убыткам в миллиарды рублей.

Тольяттинские ученые вооружились датчиком для регистрации изменений магнитного поля и электрического тока. Прибор связали с системой автоматического управления энергосетями и запрограммировали следующий сценарий. Как только датчики будут регистрировать геоиндуцированные токи, система даст сигнал оператору либо сама отключит заземление трансформатора, чтобы он не принимал на себя геоиндуцированные токи и не сгорел от перегрузки. Когда буря стихнет, датчик зарегистрирует снижение токов, и заземление вновь выключится.