Развитие научно-технических основ утилизации промышленных сбросных газов для производства электрической и тепловой энергии с использованием технологий на основе топливных элементов

Проект направлен на поиск и обоснование оптимальных технологий утилизации различных сбросных газов, образующихся в промышленности и ЖКХ – коксового, доменного, конверторного газов металлургических производств, свалочного газа полей аэрации и полигонов захоронения твердых коммунальных отходов, сбросного водорода химических производств, шахтного газа, а также оценку валового и технического потенциала подобного рода газообразных отходов для различных регионов РФ. При оценке технического потенциала утилизации наиболее перспективные технологии на основе твердооксидных топливных элементов проанализированы в сравнении с газовыми турбинами и газопоршневыми установками. Для уточнения особенностей работы твердооксидных топливных элементов на газовых смесях различного состава, имитирующих различные виды газообразных отходов, выполнены модельные эксперименты на сборках их двух мембранно-электродных блоков с целью получения вольт-амперных характеристик и удельных расходов топливных смесей. Необходимость подобных экспериментов вызвана неопределенностью степени утилизации СО и конверсии органических примесей в случае подачи в анодную камеру смесей с водородом и другими газами. На основе полученных данных выполнены термодинамические расчеты и оценки технического потенциала сбросных газов, экологического и экономического эффектов. Актуальность реализации проекта обусловлена ужесточением экологических требований и проблемами, связанными прежде всего с функционированием полигонов твердых коммунальных отходов и мусороперерабатывающих заводов вблизи крупных населенных пунктов, а также усилиями РФ и других стран по внедрению энергоэффективных технологий утилизации отходов. Новизна проекта обусловлена определением технического потенциала утилизации сбросных газов по регионам России в случае использования твердооксидных топливных элементов. В настоящее время в зарубежной литературе присутствует масса исследований по утилизации сбросных газов с учетом физико-химических, экономических и экологических особенностей различных технологий, однако очень немногие из них опираются на экспериментальные данные, что отдельно отмечается авторами обзорных работ. В отечественной литературе данная проблематика пока не получила значительного развития. При этом, если для наиболее освоенных технологий газопоршневых установок тема достаточно хорошо освещена зарубежными авторами, а в России и ближнем зарубежье имеются успешные примеры реализации пилотных проектов, то для технологий топливных элементов возможность использования сбросных газов остается практически неисследованной даже для развитых стран.