ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КАВИТАЦИОННО-СТРУЙНОГО РЕАКТОРА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-138-3-488-499Ключевые слова:
водород, радиационно-химическая паровая конверсия метана, информационно-измерительная система, гидродинамический кавитационно-струйный реакторАннотация
Кавитационно-струйные технологии в комбинации с высокоэнергетическими видами воздействия, таким как электронно-лучевое облучение, открывают широкие возможности для их практического применения в различных сферах промышленной индустрии, в частности, в области генерации водорода из попутных нефтяных и парниковых газов, одновременно решая экологические проблемы окружающей среды. Целью данной работы является создание информационно-измерительной системы и программного обеспечения ранее разработанного нами кавитационно-струйного реактора для генерации водорода с перспективой адаптации предлагаемой технологии и технических решений в промышленных масштабах. В рамках исследования разработана информационно-измерительная система гидродинамического кавитационно-струйного реактора, предусматривающая возможность комбинирования ее работы с источником электронно-лучевого облучения для создания условий формирования низкотемпературной плазмы в около- и сверхзвуковых потоках квитирующей паро-газо-жидкостной смеси. Новизна работы заключается в разработке автоматизированной системы управления макетной установкой кавитационно-струйного реактора, позволяющей проводить конверсию попутных нефтяных газов с высокой эффективностью генерации водорода.
Библиографические ссылки
[1] Q. Wu, X. Zhang, H. Wu. Research progress on cold store technology in the context of dual carbon. J. Energy Storage 2024, 86, 111291. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.111291
[2] E.R. Sadik-Zada, A. Gatto, Y. Weißnicht. Back to the future: Revisiting the perspectives on nuclear fusion and juxtaposition to existing energy sources. Energy 2023, 290, 129150. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129150 .
[3] D. K. Chaturvedi, S. Yadav, T. Srivastava, T. Kumari. Electricity storage system: A Gravity Battery. Fourth World Conference on Smart Trends in Systems, Security and Sustainability (WorldS4), London, UK, 2020, pp. 412-416. doi: 10.1109/WorldS450073.2020.9210321.
[4] G. von Elbe and B. Lewis. Mechanism of the thermal reaction between hydrogen and oxygen. J. Chem. Phys., vol. 10, no. 6, pp. 366–393, Jun. 1942, doi: 10.1063/1.1723736.
[5] E. Vinokurov. Green Technologies for Eurasia´s sustainable Future: Joint Report by the Eurasia Development Bank and the Global Energy Association. - Mosсow: Eurasian Development Bank, Global Energy Association, 2021, 62 p.
[6] J.A.LaVerne and P.L. Huestis. H Atom Production and Reaction in the Gamma Radiolysis of Thermally Modified Boehmite. The Journal of Physical Chemistry C, 2019, 123 (34), 21005-21010. DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b05935.
[7] C. Wang, Y. Liu, H. Liu, T. Yang, X. Chen, S. Yang, X. Liu. A Novel Self-Assembling Al-based Composite Powder with High Hydrogen Generation Efficiency. Sci. Rep. 2015, 5, 17428. https://doi.org/10.1038/srep17428 .
[8] J.A. Kaddissy, S. Esnouf, D. Saffré, J.Ph. Renault. Efficient hydrogen production from irradiated aluminum hydroxides. International Journal of Hydrogen Energy, 2019, Volume 44(7), Pages 3737-3743. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.12.089 .
[9] R.G. Sharafutdinov, A.E. Zarvin, V.Zh. Madirbaev, V.V. Gagachev, G.G. Gartvich. Hydrogen Production from Methane in Electron-Beam-Generated Plasma. Technical Physics Letters, 2005, 31(8):641-643. https://doi.org/10.1134/1.2035351.
[10] А.Н. Цой, Л.А. Цой, М.Л. Цой, И.Р. Трушников, А.С. Кузнецов. Общество с ограниченной ответственностью «Бета-технологии». Способ получения водорода и жидких углеводородов бета- и паровой конверсией углеводородных газов. Патент РФ, №2770519C1, 2021.
[11] Z. Shen, E.S. Ilton, M.P. Prange, C.J. Mundy, S.N. Kerisit. Diffusion Mechanisms of Radiolytic Species in Irradiated Al (Oxy-) Hydroxides. Journal of Physical Chemistry C, 2018, 122 (50), 28990-28997. doi:10.1021/acs.jpcc.8b07809.
[12] A.E. Zarvin, V.E. Khudozhitkov, K.A. Dubrovin, V.V. Kalyada, A.S. Yaskin. 2020. Plasma chemical reactions initiation in supersonic jets by a high-voltage electron beam. J.Phys: Conf. Ser. 1683 032008. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1683/3/032008 .
[13] P.V. Bulat, K.N. Volkov, L.P. Grachev, et al. Influence of an Accelerated Electron Beam and External Electric Field on the Combustion of a Propane–Air Mixture in a Subsonic Air Flow. High Temp 61, 830–839 (2023). https://doi.org/10.1134/S0018151X23060160 .
[14] G. Mamytbekov, N. Shayakhmetov, D. Aizhulov, M. Kurmanseiit, M. Tungatarova. Transport of Steam-Gas Mixture in Hydrodynamic Devices: A Numerical Study of Steam Reforming of Methane. Processes 2023, 11, 2991. https://doi.org/10.3390/pr11102991 .
[15] G. Mamytbekov, N. Shayakhmetov, D. Aizhulov, M. Kurmanseiit, M. Tungatarova, Y. Zhakanbayev, I. Danko, A. Rakhimbayev. Mathematical Modeling of the Transport of H2O–CH4 Steam–Gas Mixtures in Hydrodynamic Devices: The Role of Helical Screws. Processes 2024, 12, 2416. https://doi.org/10.3390/pr12112416 .
[16] G.K. Mamytbekov, I.V. Danko, Z.I. Beksultanov, Y.R. Nurtazin, A. Rakhimbayev. Perspectives of Hydrogen Generation in Cavitation–Jet Hydrodynamic Reactor. Appl. Sci. 2024, 14, 9415. https://doi.org/10.3390/app14209415 .
[17] L. Wang, Y.H. Yi, C.F. Wu, H.C. Guo, X. Tu. One-step reforming of CO2 and CH4 into High-value liquid chemicals and fuels at room temperature by plasma-driven catalysis. Angew. Chem. Int. Edit., 2017, 56, 13679-13683. doi: 10.1002/ange.201707131.
[18] G. De Felice, S. Li, F. Gallucci, N. Pourali, E. Rebrov. On design of plasma jet reactor for non-oxidative methane conversion. Reaction Chemistry and Engineering, 2023, 8(5), 1125-1133. doi.org/10.1039/D2RE00536K.
[19] F. Kerscher, A. Stary, S. Gleis, A. Ulrich, H. Klein, H. Spliethoff. Low-carbon hydrogen production via electron beam plasma methane pyrolysis: Techno-economic analysis and carbon footprint assessment. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, Volume 46, Issue 38, Pages 19897-19912. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.114 .
[20] I. Stenina, A. Yaroslavtsev. Modern Technologies of Hydrogen Production. Processes, 2023, 11, 56. https://doi.org/10.3390/pr11010056 .
[21] M. Ji, J. Wang. Review and comparison of various hydrogen production methods based on costs and life cycle impact assessment indicators. Int. J. Hydrogen Energy, 2021, 46, 38612–38635. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.142.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2025 Игорь Данько, Амангельды Бекбаев, Галымжан Мамытбеков, Ерлан Сарсенбаев, Саулеш Минажова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
