Методы декарбонизации процесса получения электроэнергии в твердооксидном топливном элементе

ЦЕЛЬ. Определение эффективных методов улавливания и утилизации углекислого газа, поиск перспективных решений и апробирование методов улавливания двуокиси углерода на лабораторной установке. Наиболее популярны абсорбционные методы улавливания CO₂, где газ реагирует с жидким абсорбентом.

МЕТОДЫ. Лабораторная установка включает сам источник СО₂ (газовый баллон), компрессор, абсорбер и колбу с раствором гидроксида натрия для анализа эффективности поглощения. Эффективность оценивается титриметрическим способом, где в качестве титранта используют раствор соляной кислоты, в качестве индикаторов выступает фенолфталеин и метиловый оранжевый.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Для анализа были выбраны доступные абсорбенты, которые есть на большинстве тепловых электрических станциях. В результате лабораторного эксперимента было обнаружено, что наибольшей сорбционной способностью обладает раствор гидроксида натрия 6%. На основе полученных данных разработана технологическая установка по улавливанию и утилизации двуокиси углерода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Декарбонизация промышленного энергетического сектора является сложным процессом, который требует глобальных перемен в топливной политике, а именно переход на безуглеродные энергетические ресурсы. Альтернативным энергетическим ресурсом является водородная энергетика, но даже тут присутствуют выбросы двуокиси углерода. Улавливание и утилизация помогут декарбонизировать основные источники загрязнения. Промышленное улавливание двуокиси углерода обладает большим потенциалом, который кроется в разнообразии использования сорбционных материалов.

1. Kelemen Peter, Benson Sally M., Pilorgé Hélène, Psarras Peter, Wilcox Jennifer. An Overview of the Status and Challenges of CO2 Storage in Minerals and Geological Formations, Frontiers in Climate Vol 1 (2019) DOI:10.3389/fclim.2019.00009.

2. Gonzalez-Diaz A., Jiang L., Roskilly AP., Smallbone A. J. The potential of decarbonising rice and wheat by incorporating carbon capture, utilisation and storage into fertiliser production. Issue 3, Green Chemistry, The Royal Society of Chemistry (2020) http://dx.doi.org/10.1039/C9GC03746B.

3. Praveen Bains, Peter Psarras, Jennifer Wilcox, CO2 capture from the industry sector, Progress in Energy and Combustion Science, Volume 63, 2017, Pages 146-172, ISSN 0360-1285, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.07.001.

4. Лемпорт П.С., Бобрикова А.А., Дахнави Э.М. Способ очистки газовых потоков от диоксида углерода, патент № 2589166, 2014.

5. Шаронов В.Е., Окунев А.Г, Губарь А.В., Поглотитель диоксида углерода и способ удаления диоксида углерода из газовых смесей, патент № 2244586.

6. Бадал Г.П. ,Бадалян Г.П., Гридин И.Д. Способ очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты) и устройство для очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты), патент №2252063, 2004.

7. John G. McCulloughJoseph A. FaucherDaniel J. Kubek, Alkanolamine gas treating composition and process, US4971718A.

8. Max ApplUlrich WagnerHans J. Henrici, Removal of CO2 and/or H2S and/or COS from gases containing these constituents, US4336233A.

9. Елисеев А.А., Петухов Д.И., Поярков А.А. Мембранный контактор для очистки природных и технологических газов от кислых компонентов, патент № 2672452,2018.

10. Патент JP5753009B2, Imaging device, wireless system, 2011.

11. Кустов Л.М., Гусейнов Ф.И., Исаева В.И., Адсорбент для улавливания, концентрирования и хранения диоксида углерода, патент № 2576634, 2014.

12. ГОСТ 31957-2012, Методы определения щелочности и массовой концентрации карбонатов и гидрокарбонатов.

13. Николаева Л.А., Хуснутдинов А.Н., Очистка газовых выбросов в химической технологии и энергетике карбонатным шламом // Казанский государственный энергетический университет, 2021, С.104.

14. Балабеков, О. С. Очистка газов в химической промышленности. Процессы и аппараты // Москва: Химия, 1991. С. 256.

15. Николаева Л.А., Хуснутдинова Э.М., Комбинированный адсорбер для отчистки газовых выбросов от диоксида серы, патент № 206221, 2021.

16. Хуснутдинов А. Н. Очистка газовых выбросов предприятий химической промышленности карбонатным шламом //XXI Аспирантско-магистерский научный семинар, посвященный «Дню энергетика» : материалы докладов. Казань : КГЭУ, 2017, С. 102.

17. Николаева Л.А. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод модифицированным карбонатным шламом: специальность 03.02.08 Экология (по отраслям) : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук // Казанский государственный энергетический университет. – Казань, 2016. С. 267.

18. Акбалина З.Ф, Минигазимов Н.С., Белан Л.Н. Состояние проблемы обращения с промышленными отходами на предприятиях Республики Башкортостан // Уральский экологический вестник, 2015, № 1, С. 41–44.

19. Сучков, В. П. Способ утилизации шлама химводоподготовки ТЭЦ и отхода аккумуляторной кислоты // Известия высших учебных заведений. Строительство, 2008, № 9 (597), С. 30–32.

20. Романовский В.И., Федоренчик А. А., Гуринович А. Д., Проблемы утилизации отходов водоподготовки и очистки сточных вод в Беларуси // Вест ник Брестского государственного технического университета. Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология. 2011. № 2 (68). С. 66–69.