Добавление биомассы в композиционное топливо повысит его эффективность, выяснили российские политехники

🛢 Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета (ТПУ) предложили новый вид шламового биотоплива, используя угольный шлам и добавив в него рисовую шелуху, осадок сточных вод и опилки. Полученное топливо, благодаря дополнительным биокомпонентам, обладает повышенной седиментационной устойчивостью, что отражает равномерное распределение и продолжительность нахождения во взвешенном состоянии мелкодисперсных твердых частиц в суспензии. Как передает пресс-служба вуза, этот показатель оказывает непосредственное влияние на эффективность процесса горения и уменьшает выбросы вредных веществ.

🔥 Эксперименты со сжиганием нового топлива при температурах 700–900 °С, проведенные в ТПУ, показали, что относительные показатели его эффективности на 10–12% выше, чем у аналогичных видов топлива без добавок. Кроме того, при сжигании данного шламового топлива можно сократить до 1,5–2 раз выбросы оксидов углерода, азота и серы.

🏭 Шламовое топливо применяют в основном в теплоэнергетике на локальных или удаленных объектах энергогенерации. Традиционно оно состоит из угля и отходов его переработки, а также жидких и твердых промышленных и коммунальных горючих отходов.

#наука #биотопливо

Новые многоразовые накопители водорода разработаны в России

🔄Оборудование выполнено из сплава титана и железа; разработчики из Томского политеха сообщают о том, что металлогидридные накопители способны сорбировать и десорбировать водород несколько тысяч циклов с потерей эффективности не более 5–10%.

💬Как сообщает пресс-служба вуза, использование гидридов металлов рассматривается учеными как альтернативный способ накопления и выделения водорода: в данное время самым распространенным методом является хранение его в баллонах под давлением 150 или 350 атм., что требует повышенных мер безопасности. Работая над созданием новых систем хранения газа, исследователи рассмотрели сплавы лантана и никеля, а также титана и железа, причем одно из преимуществ последнего заключается в отсутствии необходимости закупать часть сырья за рубежом, при этом стоимость его в 3 раза ниже.

👥Сейчас ученые работают над улучшением изобретения. Накопители используются в виде мелкодисперсных порошков, вместо этого планируется создание накопителей-компактов с добавками для повышения теплопроводимости. Целью исследователей является разработка больших систем хранения водорода на отечественной сырьевой базе, пригодных для массового производства.

#наука #водород

Ученые из Казани получили новый эффективный катализатор для синтеза водорода

👨‍👩‍👧‍👦 Катализаторы играют ключевую роль при получении водорода путем восстановления протонов. Высокую эффективность здесь демонстрируют драгоценные металлы типа платины, однако их высокая стоимость делает их применение экономически нецелесообразным. Как сообщает пресс-служба Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр Российской академии наук», альтернативой им может стать катионный фосфоросодержащий пинцерный комплекс никеля (II). Ученые провели исследования с применением его в качестве катализатора получения газообразного водорода и с использованием доступной уксусной кислоты в качестве источника протонов.

👨‍👩‍👧‍👦 Были сделаны выводы, что в присутствии исследуемого комплекса восстановление протонов на различных электродных материалах в присутствии уксусной кислоты происходит при низкой разнице потенциалов, что выгодно отличает его от других известных катализаторов, при этом достигается высокий выход по току. Как объясняют исследователи, данные результаты открывают новые возможности для использования комплексов металлов подгруппы никеля в качестве электрокатализаторов в процессах водородного синтеза, особенно в условиях низкой кислотности среды, для разработки более эффективных и экономичных способов получения водорода.

#наука #водород

В Перми испытывают новую систему для обеспечения бурения горизонтальных скважин

👨‍👩‍👧‍👦 Процесс бурения горизонтальных скважин может осложняться такими факторами, как давление и поглощающие пласты, – их нельзя предугадать при оформлении конструкторской документации, однако разработка ученых Пермского политеха позволяет строить такие скважины по заданным алгоритмам и управлять траекторией ствола.

👨‍👩‍👧‍👦 Как сообщает пресс-служба ПНИПУ, предложенная исследователями телеметрическая система выполняет функции навигации в затрудненных условиях и собирает необходимую информацию для бурения горизонтальных скважин, помогая специалистам точно следовать заданной траектории, сокращать время и полностью контролировать процесс под землей. По сути, она становится их глазами, в реальном времени передавая сигналы из скважины на поверхность. Для этого в систему необходимо ввести координаты забоя и проложить траекторию до цели по критическим точкам. Запущенное устройство, оснащенное оптико-волоконным гироскопом, идет по заданному маршруту, собирает информацию внутри пласта и передает ее наверх – буровой бригаде, которая в случае сигналов об отклонении от траектории или о каких-либо аварийных ситуациях может быстро сориентироваться и скорректировать движение системы.

☑️ На сегодняшний день уже пройдено первое опытно-промышленное испытание, по результатам которого ученые сделали вывод о готовности системы к использованию.

#нефтедобыча #наука

Российские ученые предложили способ увеличить долговечность нефтегазового оборудования

🔄 Исследователи из Перми изучили основные причины износа покрытия скважинных штанговых глубинных насосов, используемых при добыче полезных ископаемых. Обычно в качестве покрытия применяют сочетание никеля, хрома, бора и силиция, которое наносят газопламенным напылением. Неисправность насосов в 38% случаев связана с коррозионным растрескиванием материала под напряжением и при работе в высокоагрессивной среде с хлоридами и сероводородом.

📰 Как отмечает пресс-служба ПНИПУ, ученые вуза изучили поверхность деталей после эксплуатации и пришли к выводу, что в составе нефтесодержащей среды есть существенная концентрация сероводорода и хлоридов железа, обусловленная тем, что скважины обрабатывают соляной кислотой для растворения сульфидов, которые засоряют каналы и полости оборудования. Чтобы ослабить влияние этих факторов, необходима коррекция содержания карбидов и боридов хрома в покрытии за счет уменьшения углерода и бора в исходном порошке, отмечает заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, доктор технических наук Юрий Симонов. В этом случае потенциальное сокращение затрат от предотвращения даже одного случая разрушения оборудования может достигать свыше 150 тыс. руб., подсчитали в институте. Таким образом, инвестиции в разработку новых устойчивых материалов окупятся за счет повышения надежности и уменьшения расходов на обслуживание и увеличат эффективность добычи.

#наука #нефтедобыча

Сахалинские ученые научились перерабатывать литиевые батареи

⚙️ Ученые Сахалинского государственного университета разработали передовую технологию извлечения катодных материалов из отработанных литиевых батарей на основе максенов. Эти материалы широко применяются в таких высокотехнологичных отраслях, как электроэнергетика, наноэлектроника и приборостроение. Новая технология не только способствует эффективной переработке отходов, но и открывает новые возможности для создания компонентов, востребованных в самых современных и экологически чистых технологиях.

🪫 В процессе переработки литиевых батарей можно добыть дорогие и очень нужные компоненты – Mn, Ni, Co и Li. В последующем их можно использовать при создании новых источников энергии, также они могут выступить в роли источников реагентов для синтеза новых типов материалов.

🔃 Проект ученых СахГУ направлен на разработку новых типов катодных материалов на основе максенов – перспективного класса слоистых материалов, который представляет собой конкурентоспособную альтернативу графену. Эти материалы могут найти применение в производстве суперконденсаторов и других химических источников тока, солнечных батарей, а также в наноэлектронике, оптических и электрохимических сенсорах. Кроме того, максены имеют потенциал в области опреснения морской воды и создания специальных покрытий для самолетов-невидимок. Реализация проекта осуществляется в рамках государственного задания Минобрнауки России, что подчеркивает его стратегическую значимость для развития высоких технологий в России.

#наука

Ученые Курчатовского института нашли новый способ получения сорбентов для ликвидации разливов нефтепродуктов с поверхности воды

*️⃣ Суперсорбент, который предлагают исследователи для решения проблемы, создан из полистирола, сообщает пресс-центр НИЦ «Курчатовский институт». Из него можно получать нетканые материалы методом электроформования – вытягивания ультратонких волокон из раствора или расплава полимера под действием электрического поля высокой напряженности. Одно из достоинств такого метода – это возможность создавать смеси полистирола с другими полимерами, применяя различные растворители, за счет чего можно гибко регулировать характеристики получаемых волокон.

⚙️ Ученые Курчатовского института провели ряд экспериментов, в ходе которых выяснили, что добавление в раствор этилового спирта приводит к снижению среднего диаметра волокон из-за уменьшения вязкости и повышения электропроводности растворов. Лучшие результаты были получены при использовании растворителя диметилформамида: материалы с его применением имеют самые тонкие волокна (менее 2,5 мкм) и самую высокую сорбционную емкость – до 185 г/г (то есть 1 г сорбента способен впитать в себя 185 г вещества, например масла). Такие гидрофобные материалы отличаются высокой эффективностью при очистке водоемов от разливов нефтепродуктов: исследователи отмечают, что они существенно превосходят используемые в настоящее время сорбенты.

#наука #нефтедобыча

Новая технология получения лития разработана в России

✉️ Патент на изобретение получили ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), сообщает «Российская газета», отмечая, что новый метод получения карбоната лития из сподумена сократит затраты на добычу данного металла почти в 2 раза.

🎓 Классическая технология предполагает, что сподумен, самый богатый литием минерал, прокаливают при 1000–1100 °С, затем спекают с серной кислотой, выщелачиванием получают раствор сульфата лития, после чего с применением соды осаждают карбонат лития. Данный процесс невозможно организовать на одном производстве – он требует перевозки химикатов, что удорожает производство и делает его небезопасным. Исследователи ГЕОХИ РАН вместо серной кислоты использовали гидросульфат аммония: на его основе они смогли создать простую, экономичную и экологически чистую технологию добычи лития, которая допускает ее реализацию в непосредственной близости от места добычи содержащей металл руды.

🌎 Планируется, что метод будет внедрен на крупнейшем месторождении лития в России, Колмозерском, которое находится на Кольском полуострове.

⚙️ Об актуальности исследований в данном направлении говорят показатели увеличения потребления лития в мире: сейчас его объемы составляют порядка 100 тыс. т в год, к 2030 г. они могут вырасти до 450 тыс. т.

#литий #наука

Новую установку для подготовки топлива к сжиганию запатентовали в России

⚛️Разработкой устройства и способа для подготовки жидкого топлива к сжиганию в наземной гражданской газотурбинной установке для нефтяных месторождений занимались ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета. Как объясняет пресс-служба вуза, нагревательная установка представляет собой цилиндрическую камеру с компрессором: подготовка топлива происходит методом мелкодисперсного распыления и испарения жидкого топлива за счет теплового воздействия на двухжидкостный спрей. Для подвода к установке тепла используются нагревательные элементы, расположенные вокруг жаровой трубы.

🔄 Преимущество нового способа заключается во вторичном распылении двухжидкостного спрея при движении по разогретому до высоких температур тракту, в то время как при традиционном методе топливо подается в камеру сгорания путем первичного распыла из форсуночных устройств или с помощью испарительных систем. Разработка томских ученых позволит повысить энергоэффективность, полноту сгорания топлива, увеличить площадь поверхности теплообмена, снизить экологическую нагрузку и до 10 раз уменьшить время на подготовку смеси.

✅ По словам разработчиков, новое устройство синхронизировано с работой наземной гражданской газотурбинной установки: стадии подготовки и сжигания топлива протекают параллельно.

#наука #ГТУ

Премьер-министр России Михаил Мишустин вручил премии в области науки и техники

🧬 В числе ученых, отмеченных государственной наградой, – исследователи, представившие изыскания, результаты которых применимы в ТЭК, тяжелой и легкой промышленности, сообщается на официальном сайте правительства. Так, Михаил Мишустин отметил технические решения для более высокой производительности и надежности оборудования предприятий топливно-энергетического комплекса страны, включая инновационные средства активной защиты от пожаров зданий данного сектора, а также систему наблюдения за техническим состоянием магистральных трубопроводов, расположенных в зоне многолетней мерзлоты и в Арктике.

🧪Эти и другие технологические решения сегодня актуальны для отраслей экономики, подчеркнул премьер-министр: они доказывают, что российская наука обладает огромным потенциалом.

🇷🇺 Премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, включая премии для молодых ученых, вручаются традиционно в целях развития творческой активности ученых и специалистов, повышения престижа их труда и стимулирования научной деятельности.

#наука #правительство

Модель глубокой нейронной сети для точного определения растворимости водорода при подземном хранении предложили томские ученые

🧪 Производство водорода постоянно наращивается, вопрос его хранения является одним из актуальных для отрасли. Сейчас он обычно хранится в газообразной или жидкой фазе в наземных резервуарах, активно развивается направление подземного хранения. Как сообщает пресс-служба Томского политехнического университета (ТПУ), исследователи вуза разработали гибридные модели глубокого обучения для прогнозирования растворимости водорода при его подземном хранении. Полученные ими результаты могут способствовать разработке более эффективных стратегий хранения водорода.

🌐 При подземном хранении водорода используются соленые водоносные горизонты и истощенные газовые или нефтяные пласты. Ученые считают опасным потенциальное взаимодействие водорода с остаточными углеводородами в пласте, подземными минералами и микробами: пригодность таких хранилищ для водорода требует детального изучения, говорят исследователи ТПУ. Так, одним из ключевых параметров является растворимость водорода в рассоле, измерение которой – сложный и дорогостоящий процесс. Методы машинного обучения, включая сверхточные нейронные сети (CNN) и сети долгой краткосрочной памяти (LSTM), могут обеспечить точные и надежные прогнозы растворимости, анализируя различные входные параметры и превосходя традиционные методы.

*️⃣ Однако автономные модели глубокого обучения обладают недостатками, например, высокой вычислительной нагрузкой, медленной сходимостью, чувствительностью к выбросам данных. Улучшить прогнозирование показателей растворимости водорода может интеграция методов глубокого обучения с оптимизационными алгоритмами. Такие гибридные модели, объединяющие CNN и LSTM с алгоритмами оптимизации, и были разработаны учеными ТПУ. В перспективе оптимальные модели могут быть использованы для надежного прогнозирования растворимости H2 без непосредственного проведения лабораторных исследований и в целом привести к разработке более эффективных и экономически выгодных методов подземного хранения водорода, уверены исследователи.

#наука #водород

В сочинском научно-технологическом университете «Сириус» прошел конгресс молодых ученых

🇷🇺 Ключевое мероприятие Десятилетия науки и технологий, объявленного указом президента России Владимира Путина, проводится уже в четвертый раз: в 2024 году его программа была ориентирована на расширение международного научного сотрудничества, объединение усилий ученых для решения глобальных задач и представление новых разработок.

🔬 Наука становится все более практикоориентированной, отметил в своем выступлении заместитель министра науки и высшего образования Российской Федерации Денис Секиринский, и представленные на конгрессе инновации это замечание подтвердили. Большой интерес у участников, среди которых, кстати, более 1,5 тыс. представителей различных научных организаций, вызывали вопросы развития сферы цифровизации, применения искусственного интеллекта, создания робототехники.

🧪 Так, например, молодые ученые Томского политехнического университета представили комплекс, который позволит нефтедобывающим предприятиям автоматизировать лабораторные исследования дисперсного состава водонефтяных эмульсий; сотрудники студенческого конструкторского бюро Университета науки и технологий МИСИС активно разрабатывают новые модели роботов, отмечая, что такая деятельность позволяет глубоко погружаться в изучение материалов и технологических процессов.

🤖 Тема роботизации оказалась актуальна и для биотехнологического направления, в рамках которого ведется создание ряда перспективных устройств, включая, например, робота-манипулятора, который может стать серьезным помощником для специалистов множества сфер, включая медицину.

🤝 Деловая программа конгресса собрала участников на дискуссии по приоритетным направлениям научного развития и международного взаимодействия, разработке инновационных материалов, применению технологий в креативных индустриях, популяризации научного контента. Традиционно был подписан ряд документов, направленных на развитие научного потенциала, установление и расширение партнерских отношений между различными организациями и крупнейшими научными центрами и вузами.

#наука

Российские ученые в сотрудничестве с нефтяниками нашли способ увеличить дебит нефти в сложнопостроенных коллекторах

👨‍👩‍👧‍👦 О наиболее эффективном способе заводнения для неоднородного коллектора с целью повысить нефтеотдачу пласта сообщили исследователи Пермского политеха и компании «Газпром нефть». Как сообщает пресс-служба вуза, новая разработка позволит извлекать нефть из самых труднодоступных участков, увеличивая доход без значительных финансовых вложений.

👨‍👩‍👧‍👦 Изучая низкопроницаемые пласты, содержащие большое количество остаточных запасов, эксперты проанализировали одно из нефтяных месторождений. Результаты показали, что при увеличении объемов закачки резко повышается обводненность добываемой продукции. Вода распределяется неравномерно и фильтруется по наиболее промытым зонам, в результате чего запасы низкопроницаемых пластов в разработку так и не вовлекаются. Решить эту проблему может более эффективная и менее затратная технология циклического заводнения. Суть ее заключается в создании в пластах нестационарного давления. В этом случае режим работы добывающих скважин периодически изменяется за счет остановки и возобновления работы, что перераспределяет давление и изменяет фильтрационные потоки, обеспечивая доизвлечение запасов нефти. Эффективность добычи нефти возрастает, свидетельствуют результаты исследования: оптимальные показатели разработки обеспечивает вариант с полуциклом закачки 30 суток. Чтобы улучшить работу скважин при существующем режиме, ученые также предлагают обработку призабойной зоны пласта кислотными составами для увеличения на 30% объема рабочего агента, закачиваемого в единицу времени.

⚛️ Применение технологии циклического заводнения позволит увеличить выработку низкопроницаемых коллекторов и технико-экономическую эффективность разработки нефтяных месторождений, заключают эксперты Пермского политеха и «Газпром нефти».

#наука #нефтедобыча

Установку для нанесения керамических теплозащитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей разработали в России

⚙️ Пилотную технологическую установку для электронно-лучевого нанесения термобарьерных керамических покрытий на лопатки газотурбинных двигателей представили ученые Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), сообщает пресс-служба вуза. Данные устройства применяются в авиастроении, а также в компрессорных газоперекачивающих установках.

💬 Как поясняют разработчики, лопатка турбины работает при температурах 1200–1400 °С, ресурс их ограничен, поскольку они сделаны из никелевого сплава, и необходимо защитное покрытие. Ученые предложили использовать для этого керамическое покрытие 150–200 мкм. Сейчас исследователи в сотрудничестве с коллегами из Уфимского университета науки и технологий работают над оптимизацией технологических режимов процесса нанесения покрытий. Новый подход к нанесению защитного покрытия предполагает использование уникального электронно-лучевого оборудования – так называемых форвакуумных плазменных источников электронов. Такие устройства обеспечивают непосредственное воздействие электронным пучком на электрически непроводящую керамику с высокой энергетической эффективностью. В технологическом процессе используются два источника электронов: один подогревает лопатку до нужной температуры, а второй испаряет керамику под ней, нанося покрытие.

🖋 До конца года ученые планируют пройти сертификацию разработки, которая позволит выполнять заказы предприятий.

#наука #ГТУ

Ученые России создали одноатомные катализаторы для получения высокоочищенного водорода

👨‍👩‍👧‍👦 Для создания новой разработки объединились исследователи 4 институтов РАН и НИЦ «Курчатовский институт», сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки.

👨‍👩‍👧‍👦 В полученные учеными соединения инкапсулированы ионы кобальта и железа: данные биометаллы являются химически устойчивыми моноатомными катализаторами, перспективными для электрокаталитического получения высокоочищенного водорода для его использования в водородной и атомной энергетике, высокотехнологическом транспорте и передовой химической технологии.

👨‍👩‍👧‍👦 Особо подчеркивается, что в водородной энергетике для получения водорода как катализаторы применяются благородные металлы платиновой группы, отличающиеся высокой стоимостью, что ограничивает их массовое использование. Клеточные комплексы с инкапсулированными ионами железа и кобальта не только существенно экономичнее, они также свободны от производных серы, которые называют каталитическими ядами, малотоксичны и обеспечивают максимально высокую эффективность использования каталитической активности атомов этих металлов.

#наука #водород

Российские ученые применили бактерии для очистки почв, загрязненных нефтью

👨‍👩‍👧‍👦 Эксперименты произвели специалисты Казанского научного центра РАН, сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки: исследователи использовали уникальные способности биологически активных почвенных микроорганизмов разлагать ксенобиотики для рекультивации почв, которые были загрязнены нефтепродуктами, фенолом, азотсодержащими красителями.

🍃 К микробам, способным выживать и размножаться в таких условиях, при этом разрушая поллютанты – вредные вещества антропогенного происхождения, ученые отнесли штамм MGMM7 бактерии L. fusiformеs, выделенный из корней пшеницы. Их исследования показали, что при внесении в загрязненную сырой нефтью почву данного штамма стимулируется рост растений. В качестве примера был взят садовый кресс-салат, который нормально развивался в почве, при этом штамм разлагал нефть на 40–50%, снижал ее токсичность и восстанавливал почвенный слой, непосредственно прилегающий к корням растений.

#наука #экология