В Политехе создают катализатор для получения дизельных топлив с ультранизким содержанием серы

Инновация поможет решить проблему импортозамещения

Ученые Самарского политеха работают над созданием нового поколения отечественных катализаторов для получения топлива, пригодного для твердооксидных топливных элементов. Проект реализует коллектив кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» под руководством кандидата химических наук Алексея Моисеева. Инициативу поддержал Российский научный фонд (номер заявки 26-23-20226).

Современные технологии получения электроэнергии все чаще базируются на топливных элементах, по сути, батарейках, внутри которых твердая керамическая пластина (электролит), похожая на мел. С двух сторон на пластину нанесены пористые слои. Получается своеобразный «сэндвич»: анод – электролит – катод.

К катоду подается обычный воздух (кислород), к аноду – углеводородное топливо. Ионы кислорода, которые как сквозь сито прошли через керамическую пластину, встречаются с молекулами топлива. Происходит холодная (без пламени) электрохимическая реакция, в результате которой генерируется электрический ток и тепло. Побочный продукт – вода и углекислый газ.

Таким образом, твердооксидные топливные элементы эффективны, экологичны и бесшумны, что делает их идеальными для использования в удаленных поселках, на резервных электростанциях или технике специального назначения. Но у них есть одна уязвимость – они чувствительны к сере, содержащейся в углеводородах, в частности в товарном дизельном топливе.

Удаление серных соединений из нефтепродуктов на российских заводах происходит в процессе гидроочистки. Для этого, в основном, используют импортные катализаторы. Из-за введенных санкций их поставки в Россию затруднены, а отечественные аналоги пока не позволяют достичь требуемого уровня сверхнизкого содержания серы в товарных продуктах.

Чтобы решить эту проблему, ученые Политеха предложили принципиально новый подход. Они разработали катализатор, который «настраивают» с помощью модификаторов, добавок переходных металлов – железа, хрома, марганца и пр. Такая «настройка» позволяет придать катализатору сразу несколько важных свойств. Он может эффективно удалять серу из нефти. Также с его помощью можно перерабатывать не только традиционные нефтяные фракции, но и возобновляемое сырье (например, рапсовое или отработанное подсолнечное масло), превращая его в качественное топливо. Благодаря разработке политеховцев каталитический процесс протекает в соответствии с современными экологическими стандартами. Топливо из растительных масел, полученное при участии нового катализатора, не будет застывать на морозе.

– Наша цель – создать собственный высокоэффективный катализатор, позволяющий получать сверхчистое топливо с содержанием серы менее 1 миллионной доли, – объясняет Алексей Моисеев, – Это особенно важно для развития «зеленой» энергетики и обеспечения энергобезопасности страны.

При разработке катализатора ученые Политеха впервые системно исследуют влияние на каталитическую активность сразу нескольких металлов-модификаторов. Чтобы добиться идеального баланса катализатор должен быть активным, стабильным и при этом экономически выгодным.

Разработчики намерены не просто усовершенствовать существующие технологии, а выпустить продукт, превосходящий зарубежные аналоги по качеству и универсальности.