В Институте катализа СО РАН создали высокоактивные катализаторы для очистки газов на основе стекловолокна

Москва, 27 сен - ИА Neftegaz.RU. Исследователи Института катализа СО РАН оптимизируют катализаторы на основе стеклянных микроволокон с частицами платины. Они предназначены для экологически чистого сжигания углеводородного топлива и очистки отходящих газов от вредных примесей.
Об этом сообщила пресс-служба ИК СО РАН.

Над стекловолокнистыми катализаторами в ИК СО РАН работают не 1^й год.

Это тип каталитических систем, в которых:

• в качестве носителей используются стеклянные микроволокна, структурированные в виде нитей в стеклотканях различного плетения;
• активные компоненты выбираются из широкого ряда благородных и переходных металлов и/или их оксидов, сочетание которых и содержание определяются требованиями конкретного каталитического процесса.

Применение стекловолокнистых катализаторов c активными компонентами из платиновых металлов:

• очистка отходящих газов промышленного производства от токсичных органических примесей и диоксида серы;
• экологически чистое производство электрической энергии и тепла.

В 2015 г. сибирские ученые анонсировали разработку каталитического нагревательного элемента с использованием газообразного топлива (пропан-бутан).
Конструкция элемента предполагала использование радиального слоя платиносодержащего стекловолоконного катализатора IC-12-S111, синтезированного методом импульсного поверхностного термосинтеза.
Прототип обеспечил стабильную работу в диапазоне удельных мощностей по производству тепла от 7 до 26 кВт/м².
В диапазоне мощностей от 10 до 15 кВт/м² уровень эффективности сгорания превышает 99%, продукты сгорания не содержали СО и оксидов азота.
Содержание несгоревших углеводородов не превышало 20 частей/1 млн.
Не наблюдалось признаков дезактивации катализатора.
Катализатор терял своей гибкости и механической прочности после экспериментов.

Если легировать катализатор скандием (SC), то существенно вырастет каталитическая активность, снизится содержание драгметаллов, еще более повысится устойчивость каталитическим ядам: сере, хлору, кремнию.

Новые технологии создания стекловолокнистого катализатора

Для решения проблемы снижения выбросов в атмосферу разрабатываются новые фильтрующие технологии.
Ученые ИК СО РАН создали структурированные картриджи на основе стеклянных микроволокон и наночастиц платины.
Их преимущества перед другими системами состоят в:

• гибкости,
• высокой активности,
• стабильности,
• устойчивости к аварийным условиям.

Тезисы младшего научного сотрудника отдела технологии каталитических процессов ИК СО РАН Д. Баранова:

• главная особенность наших катализаторов - возможность создания структурированных картриджей на их основе;
• они отличаются высокой эффективностью массообмена и низким гидравлическим сопротивлением;
• картриджи обладают высокой активностью в целевых реакциях;
• в отличие от многих других катализаторов, они устойчивы к дезактивации под воздействием серы, механических повреждений и резкого перепада температур;
• мы специально проводили сверхжесткие тесты на дезактивацию, которые моделируют аварийные и нештатные режимы эксплуатации: обрабатывали наш катализатор водой, соляным раствором, кипятком и дизельным топливом;
• получили более чем обнадеживающий результат - активность катализатора менялась мало и легко восстанавливалась при дальнейшей эксплуатации.

Реакция очистки протекает на поверхности частиц платины размером порядка 10 нанометров, расположенных на стеклянных микроволокнах.

Особенность катализатора - непривычная геометрическая форма и гибкость носителя, не типичная для большинства известных систем.
Благодаря новому методу синтеза ученые смогли значительно повысить активность катализатора.

Тезисы Д. Баранова:

• мы разработали оригинальную методику синтеза, при которой платиносодержащий раствор предшественника активного компонента наносится на стеклоткань не традиционной пропиткой, а напылением мелкодисперсных капель, своеобразного «тумана» или «росы»;
• такой метод позволяет увеличить удельную активность платины более, чем в 1,5 раза.

Для испытаний катализатора ученые создали экспериментальную установку, где тестировали картриджи с воспроизведенной геометрией промышленных каталитических блоков.

Это позволило исследовать не только каталитические, но и инженерные свойства систем и их упаковок, что упрощает дальнейший переход от лабораторных исследований к практическому применению.

Ученые ИК СО РАН в сентябре также анонсировали исследования наноструктурированного материала для водородных картриджей на основе алюминия.
Ученые экспериментами показывают, что при описании процессов, происходящих при взаимодействии активированного продукта с водой, нет необходимости привлекать электрохимические подходы.


Ранее ученые Омского филиала ИК СО РАН - Центра новых химических технологий - создали новые катализаторы для процесса селективного гидрирования ацетилена.

Это перспективный способ получения этилена в условиях:

• истощения запасов нефти,
• постепенного перехода промышленности на природный газ.
  

Важно отметить, что в качестве носителя катализаторов использовали отечественный углеродный материал, который разработали и производят в г. Омске.