Расчетные исследования и разработка новых технических решений, материалов и технологий для обеспечения эффективности и надежности оборудования углеродно-нейтральных энергетических комплексов

Переход к экологически безопасной ресурсосберегающей энергетике возможен лишь в случае осуществления полномасштабного внедрения энергетических и энерготехнологических комплексов, обладающих высокой эффективностью и отличающихся низким уровнем выбросов вредных веществ. Целью проекта является разработка совокупности научно-методических основ создания углеродно-нейтральных энергетических систем на основе новых энерготехнологических комплексов для производства электрической энергии и безуглеродных энергоносителей. Объектами исследования являются низкоуглеродные и безуглеродные энергоустановки на газообразном топливе, реализующие бинарные и тринарные циклы, в том числе, с кислородно-топливным сжиганием, энерготехнологические комплексы для совместного производства энергетических продуктов и промышленной продукции, а также электрохимические энергетические и аккумулирующие установки, их узлы, агрегаты и материалы. В рамках этапа 2 проекта проведен комплекс расчетно-экспериментальных исследований в обеспечения перехода к перспективным генерирующим установкам. В частности, создана экспериментальная база для исследования процессов теплообмена в каналах с турбулизаторами потока, вихревых течений и горения в камерах сгорания и топочных пространствах котельных установок. Также проведены численные и экспериментальные исследования теплогидравлических процессов, протекающих в каналах теплообменного оборудования, работающего низкокипящих теплоносителях, и разработаны высокоэффективные развитые поверхности нагрева в обеспечения создания пластинчатых и пластинчато-трубчатых рекуператоров низкоуглеродных и безуглеродных энергетических комплексов. Кроме того, проведены расчетные исследования процессов конверсии природного газа и горения водорода. Также осуществлена разработка способов получения материалов для создания импортонезависимых электрохимических аккумуляторов, топливных элементов и электролизеров воды. Разработан полимерный электролит на основе полигетероарилена, обладающий высокой электропроводностью, адгезией к электродам, механически прочный и инертный по отношению к компонентам аккумулятора, выработаны рекомендации по оптимальной структуре катодов литиевого аккумулятора на основе установления макрокинетических закономерностей их работы в процессе разряда. Разработаны и исследованы новые материалы для щелочного электролиза воды. Разработаны многокомпонентные каталитические системы на нанопористых углеродных носителях для топливных элементов. Совокупность полученных результатов позволит устранить научное и техническое отставание отечественной промышленности и обеспечить технологическую независимость.