Научные специалисты Конструкторского бюро химавтоматики (КБХА, входит в НПО Энергомаш) разработали установку для получения углеродных наноструктур (УНС) и газообразного водорода в едином технологическом цикле, что позволит существенно снизить стоимость получения водорода, а также насытить рынок доступным газообразным водородом заданной чистоты и увеличить экономию природного газа в энергетическом секторе за счет использования газообразного водорода.

Создатели установки отмечают, что в настоящий момент углеродные наноструктуры (УНС) востребованы во многих отраслях промышленности, как в России, так и за рубежом, при изготовлении новых композиционных материалов различного назначения на основе металлов, полимеров, каучуков и сплавов в космической технике, высокопроводящих сетей, сенсорных и наноэлектромеханических устройств в электронной промышленности и медицине. Так же в настоящее время всё больший интерес представляют альтернативные источники энергии для промышленности, автотранспорта и бытовых нужд.

При этом производство водорода традиционными методами связано с большими капитальными затратами, что приводит к высокой себестоимости продукта, а это в свою очередь влечёт за собой трудности на пути перехода от традиционных источников выработки тепла к водороду. Для снижения себестоимости производства водорода специалисты воронежского КБХА разработали специальную установку по разложению природного газа в плазме с одновременным получением УНС. Создание такой установки получения УНС и газообразного водорода в едином технологическом цикле позволит, по оценкам специалистов, в полной мере решить вышеуказанные проблемы.

Так, предлагаемая установка получения УНС и газообразного водорода обладает значительными преимуществами по сравнению с аналогами. В частности, процесс пиролиза осуществляется при температурах 1600-1800 ºС и избыточных давлениях около 0,1-0,2 кгс/см2, что значительно способствует увеличению образования атомарного углерода, из которого в дальнейшем происходит рост УНС; упрощен процесс введения в реакционную зону различных «летучих» катализаторов для роста УНС; возможно использование реактора реформинга углерода и синтеза УНС, устанавливаемого непосредственно после ПХР, в котором происходит рост УНС на подложках с катализатором из осаждаемого атомарного углерода; возможно использование фильтра диффузионной очистки водородосодержащего пирогаза для получения газообразного водорода заданной чистоты; выход конечного углеродосодержащего продукта составляет около 0,15 кг/ч. В результате, на выходе получается газообразный водород заданной чистоты ~100-150 нм3/ч.

Использование такой установки возможно в различных отраслях народного хозяйства. Например, в космической технике для наземных испытаний водородных жидкостных ракетных двигателей, в автономных и стационарных высокоэффективных экологически чистых энергоустановках для производства электроэнергии, в экологически чистых водородных турбоприводах для двигателей наземного и надводного транспорта, в химической промышленности, в технологических процессах машиностроения и народного хозяйства. Кроме того, применение УНС возможно в космической технике для изготовления новых композиционных материалов на основе металлов, в автомобильной и тракторной промышленности для производства шин на основе композиции латекса – УНТ, в электронике для создания высокопроводящих сетей, в медицине для создания наноэлектромеханических устройств, в народном хозяйстве для производства электропроводящих и теплопроводящих клеев.

Специалистами КБХА изготовлен экспериментальный образец, проведены предварительные испытания, получены патенты на изобретение. По оценкам сотрудников КБХА, проект окупится через 5 лет.