Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Веревкин Сергей Петрович Россия
Номер договора
14.Z50.31.0038
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 30.01.2020

27
Количество специалистов
37
научных публикаций
4
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Поступательное развитие экономики требует недорогих, эффективных и возобновляемых энергетических ресурсов, получение которых не было бы сопряжено с загрязнением окружающей среды и эмиссией углекислого газа. В качестве одного из источников энергии, способного удовлетворить перечисленные требования, можно рассматривать возобновляемое биотопливо, получаемое из биомассы. Второй вариант экологически чистого универсального топлива – это водород. В данном случае имеется ввиду эффективный способ его накапливания, хранения и извлечения. Именно это и стало предметом исследования лаборатории. Сотрудники ведут работы в области экспериментального и теоретического определения термодинамических свойств органических соединений, состояния химического равновесия с их участием и разработки надежных методов прогнозирования.

Название проекта: Термодинамика и катализ как основа стратегии создания перспективных процессов получения топлив из возобновляемого сырья и технологий аккумулирования водорода с использованием ненасыщенных органических соединений 

Приоритет СНТР: б


Цели и задачи

Направления исследований: Термодинамика и катализ как основа стратегии создания перспективных процессов получения топлив из возобновляемого сырья и технологий аккумулирования водорода с использованием ненасыщенных органических соединений

Цель проекта: Создание перспективных процессов получения топлив и ценных химических продуктов из органического возобновляемого сырья и технологий хранения водорода с использованием ненасыщенных органических соединений


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Для формирования методов эффективного поиска перспективных жидких органических носителей водорода (ЖОНВ), основывающихся на использовании надежных термодинамических данных, выполнены:

- измерения энтальпий сгорания в конденсированном состоянии для 25 ключевых соединений из классов О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических углеводородов;

- измерения давлений насыщенного пара в зависимости от температуры и энтальпий испарения (сублимации) статическим методом и методом переноса для 56 ключевых соединений из классов О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических углеводородов;

- измерения температур и энтальпий плавления методом дифференциально-сканирующей калориметрии для 25 ключевых соединений из классов О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических углеводородов;

- определения энтальпии образования 56 ключевых соединений из классов О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических углеводородов в конденсированной и газовой фазе при стандартной температуре;

- теоретическое исследование с использованием ab initio квантово-химических методов и методов статистической термодинамики 24 ключевых соединений из классов О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических углеводородов;

- теоретическое исследование химического равновесия гидрирования-дегидрирования ключевых соединений с использованием ab initio квантово-химических методов и методов статистической термодинамики.

  • Термохимические и теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями химического равновесия, в результате которых определены термодинамические характеристики реакций, равновесные составы, а также условия исчерпывающего селективного гидрирования-дегидрирования отобранных потенциальных носителей водорода. Вся совокупность накопленных прецизионных результатов (вместе с литературными данными) послужила основой для создания методологии прогнозирования термодинамических и термохимических свойств ключевых соединений О- и N-гетероциклов, полициклических ароматических соединений, их гомологов и родственных представителей изученных классов в диапазоне температур 100-1500К на основе закономерностей «строение молекулы – свойство» с привлечением ab initio квантово-химических методов.
  • Для практической реализации процесса накопления водорода с использованием ЖОНВ специально синтезированы с использованием широкого спектра носителей гетерогенные металлические катализаторы гидрирования-дегидрирования. Физико-химические, текстурные и каталитические свойства синтезированных образцов катализаторов изучены:

- физико-химические и текстурные свойства никелевых и платиновых катализаторов (10 шт) Ni/Sup, Pt/Sup гидрирования-дегидрирования методами низкотемпературной адсорбции азота, термопрограммируемого восстановления, термопрограммируемой десорбции аммиака, КР-спектроскопии, ИК-спектроскопии адсорбированных молекул СО, рентгенонофлуоресцентной спектроскопии, РФЭ-спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения;

- для выбора лучших из синтезированных образцов изучена их каталитическая активность в реакциях гидрирования дифенила и дегидрирования декалина;

- кинетика реакций гидрирования-дегидрирования потенциальных ЖОНВ (8 шт) на наиболее активном никелевом и платиновом катализаторах. Оценено влияние температуры, давления водорода, времени контакта на глубину протекания реакции и состав продуктов превращений. Показана высокая селективность процесса с использованием рекомендованных образцов ЖОНВ и стабильность катализаторов при его реализации.

  • С целью вовлечения возобновляемого органического сырья в производство энергоносителей выполнены:

- синтез и экспериментальное исследование физико-химических свойств мезопористых носителей (SiO2, SBA-15, Al-SBA-15, MCM-41, MCM-48, SAPO-11) для приготовления новых триметаллических Co(Ni)Mo(W)S/Sup экспериментальных образцов катализаторов гидродеоксигенации кислородсодержащих соединений возобновляемого органического сырья;

- синтез и экспериментальное исследование физико-химических свойств триметаллических CoNiMoS/Sup-образцов и CoNiWS/Sup-образцов катализаторов (24 шт) гидродеоксигенации кислородсодержащих соединений возобновляемого органического сырья;

- синтез и экспериментальное исследование физико-химических свойств синтезированных образцов массивных катализаторов (5 шт) на основе сульфидов металлов переменной валентности для гидродеоксигенации кислородсодержащих соединений возобновляемого органического сырья;

- исследование каталитической активности триметаллических CoNiMoS/Sup-образцов и CoNiWS/Sup-образцов катализаторов в реакции гидродеоксигенации модельного возобновляемого органического сырья с целью установления влияния природы носителя, его текстурных характеристик, химического состава активной фазы и ее морфологии на каталитическую активность и стабильность синтезированных катализаторов в реакции гидродеоксигенации модельного возобновляемого органического сырья;

- изучение каталитической активности синтезированных образцов массивных катализаторов на основе сульфидов металлов переменной валентности в реакции гидродеоксигенации модельного возобновляемого органического сырья;

- исследование каталитической активности и стабильности лучших нанесенных и массивных образцов катализаторов (2 шт.) гидродеоксигенации кислородсодержащих соединений с использованием растительного масла и смеси растительного масла с прямогонной дизельной фракцией.

  • Показано, что NiMoWS/Sup образцы имеют более высокие значения каталитической активности и более низкую степень дезактивации, по сравнению с катализаторами, промотированными кобальтом. Новые триметаллические катализаторы испытаны на пилотной установке в процессе гидроочистки промышленной дизельной фракции, разбавленной растительным маслом. Из двух лучших триметаллических катализаторов нанесенный образец проявил более высокую каталитическую активность, а массивный – меньшую степень дезактивация.

Внедрение результатов исследования:

  • Заявка на патент «Жидкий органический носитель водорода, способ его приготовления и водородный цикл на его основе». Дата регистрации 15.10.2018.
  • Заявка на патент «Способ селективного гидрирования олигомеров стирола и кубовых остатков реакционных смол (КОРС), их применение в качестве жидкого органического носителя водорода и водородный цикл на его основе». Дата регистрации 15.10.2018.
  • Заявка на патент «Жидкий органический носитель водорода, способ его приготовления и водородный цикл на его основе». Дата регистрации 15.03.2018.

Образование и переподготовка кадров:

  • Организованы стажировки и обучение в аспирантуре сотрудников Лаборатории в институте физической химии Университета Ростока (Германия), в Университете Лилля (Франция).
  • Подготовлен и прочитан курс лекций по дисциплине «Кинетические методы исследования» для магистрантов и аспирантов.
  • Защиты: 2 выпускные квалификационные работы магистра.
  • Регулярно проводится симпозиум «Современные вызовы, стоящие перед химией, нефтехимией и нефтепереработкой» на базе Самарского государственного университета (Россия).
  • Проведено две школы для студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективные технологии переработки возобновляемого органического сырья и аккумулирования водорода» на базе Самарского государственного технического университета (Россия).
  • Члены научного коллектива выступают на российских и международных конференциях, конгрессах и симпозиумах.

Скрыть Показать полностью
Permyakov E., Dorokhov V., Maximov V., Nikulshin P., Pimerzin A., Kogan V.
Computational and experimental study of the second metal effect on the structure and properties of bi-metallic MeMoS-sites in transition metal sulfide catalysts. Catalysis Today 305: 19–27 (2018).
Altuntepe E., Emel’yanenko V., Forster-Rotgers M., Sadowski G., Verevkin S., Held C.
Thermodynamics of enzyme-catalyzed esterifications: II. Levulinic acid esterification with short-chain alcohols. Applied Microbiology and Biotechnology 101(20): 7509–7521 (2017).
Emel’yanenko V., Altuntepe E., Held C., Pimerzin A., Verevkin S.
Renewable platform chemicals: Thermochemical study of levulinic acid esters. Thermochimica Acta 659: 213–221 (2018).
Kokluhin A., Mozhaev A., Salnikov V., Nikulshin P.
Promoter Nature Effect on the Sensitivity of Ni–Mo/Al2O3, Co–Mo/Al2O3, and Ni–Co–Mo/Al2O3 Catalysts. Kinetics and Catalysis 58(4): 463–470 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория интенсификации процессов тепломассопереноса в многофазных системах

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук

Энергетика и рациональное природопользование

Новосибирск

Маркидес Кристос

Кипр

2019-2021

Лаборатория перспективных эффективных технологий

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"

Энергетика и рациональное природопользование

Новосибирск

Вуд Дэвид Хоу

Австралия

2019-2021

Лаборатория перспективной солнечной энергетики

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Энергетика и рациональное природопользование

Москва

Ди Карло Альдо

Италия

2018-2020