Российские ученые выяснили, что перовскитовые катализаторы могут помочь бороться с выбросами метана

Новосибирск, 4 апр - ИА Neftegaz.RU. Ученые Института катализа СО РАН совместно с Российским научным фондом занимаются исследованием перовскитовых катализаторов, которые используются в топливных элементах и могут быть применены для окисления метана.
Об этом сообщила пресс-служба Института катализа СО РАН.

Перовскиты - это соединения с кристаллической решеткой, в которые можно поместить до 90% известных химических элементов.

Благодаря своей структуре перовскиты обладают широкими химическими и физическими свойствами и могут быть использованы для различных целей.

Окисление метана

Метан, содержащийся в попутном нефтяном газе, нередко сжигается на месторождениях, что вызывает выброс вредных веществ в атмосферу.
Выбросы метана - 80 млн т/год.
В результате горения без катализатора в атмосферу попадают монооксид углерода (угарный газ - СО) и оксиды азота: N₂0 (оксид диазота, т.н. веселящий газ), N0 (оксид азота, окись азота), N₂0₃ (триоксид диазота), NO_z (диоксид азота), N₂0₅ (пентаоксид диазота).
Перовскитовые катализаторы обеспечат окисление метана до менее опасного углекислого газа (CO₂) и воды.
В Институте катализа СО РАН создали несколько перовскитов на основе лантана, которые обладают отличными каталитическими свойствами в реакции полного окисления метана.
Ведущий научный сотрудник отдела исследования катализаторов кфмн Е. Герасимов:

• цель исследования - в изменении свойств перовскитов путем использования «мягких» методов предобработки, например, прокаливания в определенных средах;
• с помощью предобработки структура соединения изменяется, и на его поверхность выходят активные каталитические формы - катионы переходных металлов (марганец, железо, кобальт);
• если эти формы выделить на поверхность перовскита, то его каталитическая активность в процессе окисления метана должна вырасти.
  

В рамках нового гранта РНФ ученые планируют модифицировать эти соединения, чтобы повысить их эффективность.
Коммерческие системы разложения метана уже существуют, но обычно состоят из катализаторов на основе драгоценных металлов.
Перовскитные аналоги могут быть более выгодными за счет меньшей стоимости и большей термической стабильности.
Пока перовскитные катализаторы на промышленном уровне не используются, они продолжают тестироваться в меньших масштабах.

Электродные материалы в твердооксидных топливных элементах

Перовскиты могут быть использованы в качестве электродных материалов в твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ).
ТОТЭ (Solid-oxide fuel cells, SOFC) - разновидность топливных элементов, электролитом в которых является керамический материал, проницаемый для ионов кислорода.
ТОТЭ конструктивно прост:

• в 1 корпусе собрано несколько слоев ТОТЭ;
• у каждого элемента есть анод и катод, со стороны анода к нему подведено топливо, а со стороны катода - воздух.

Эти элементы работают при высокой температуре (700 - 1000 °C).
Это позволяет использовать в качестве топлива не только водород, но и углеводороды, в частности метан.
Дерзкие ученые отдела исследования катализаторов собираются создавать прототип ТОТЭ с Перовскитами.
Но перед этим будут тестировать термостабильность и устойчивость перовскитов в агрессивных средах.

Автор: А. Шевченко, О. Бахтина