Энергоэффективные конформные адсорбционные системы аккумулирования природного газа на основе нанопористых адсорбентов

Проект выполняется при поддержке Российского научного фонда, грант 24-79-00135 «Разработка энергоэффективных термодинамических циклов работы конформных терморегулируемых адсорбционных аккумуляторов метана на основе нанопористых адсорбентов для газовой энергетики»

Проект направлен на решение актуальной научно-технической проблемы в области создания энергонасыщенных адсорбционных систем на основе нанопористых материалов нового поколения, предназначенных для аккумулирования газовых энергоносителей

В рамках Первого этапа проекта (2024-2025) выполнено:

Доработаны конструкции МАПГ стандартной (цилиндрическая конфигурация) и конформной конструкции (планарная сотовая конструкция, элемент трубной конструкции) проточного и закрытого типа, а также экспериментальная база для проведения исследований
Выбраны (наработаны) углеродные нанопористые адсорбенты для снаряжения МАПГ в рассыпном виде, компактированном виде в форме монолитов, в виде комбинированного слоя. Получены результаты моделирования адсорбции метана в промышленных и синтезированных (модифицированных) адсорбентах на основе полученных данных о структурных параметрах
Комплексное исследование образцов нанопористых углеродных адсорбентов (структурно-энергетические характеристики, морфология, макропараметры – теплопроводность, теплоемкость и др.)
Исследование адсорбционных, кинетических и термодинамических характеристик выбранных адсорбентов по метану в интервале давлений до 20 МПа и температурах 243-333К
Снаряжение МАПГ сорбентами различной конфигурации и формы
Подготовлена экспериментальная база для проведения исследований параметров циклической работы МАПГ
Экспериментальное исследование термодинамических параметров циклической работы МАПГ проточного и закрытого типа
Исследование влияния макропараметров нанопористых адсорбентов (конфигурация, теплопроводность, теплоемкость, дисперсность, плотность) на характеристики циклической работы МАПГ

По результатам Этапа 1 опубликованы статьи:
- Chugaev S. S., Men’shchikov I. E., Shelyakin I. D. et al. Thermodynamic Analysis of Cyclic Operation of On-Board Nanoporous Carbon-Based Adsorbed Methane Storage Tank with Various Thermal Control Systems. ChemEngineering, 8, 128 (2024). (Q2, WOS, Scopus).
- Shelyakin I.D., Men’shchikov I.E., Shkolin A.V. et al. Simulation of the Cyclic Adsorption–Desorption Processes in an Adsorbed Natural Gas Storage System Loaded by a Peat-Derived Nanoporous Carbon Adsorbent. Prot Met Phys Chem Surf 60, 807 (2024). (Q3, WOS, Scopus).

Результаты исследований были представлены на:
16-й Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», 30 октября – 1 ноября 2024, г. Москва. (2 доклада).
Всероссийском симпозиуме с международным участием «Адсорбенты и промышленные адсорбционные процессы в XXI веке», РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, 24 сентября 2024. (1 доклад)

В рамках Второго этапа проекта (2025-2026) выполнено:

Разработка трехмерных математических моделей (CFD) циклической работы МАПГ с учетом экспериментальных данных, полученных на Первом этапе
Разработка математических моделей с сосредоточенными параметрами (МСП) с учетом полученных экспериментальных данных на Первом этапе и данных CFD-моделирования
Оптимизация параметров циклической работы МАПГ при помощи разработанных математических моделей. Исследование проводилось для трех вариантов систем: цилиндрических МАПГ закрытого типа объемом 65 и 98 л, заполненных рассыпным и комбинированным адсорбентом, а также конформного МАПГ в виде плоской сотовой конструкции закрытого типа объёмом 24 л, заполненного адсорбентом в виде прямоугольных блоков
Исследование методов активной минимизации накопления вредных примесей углеводородов (С2+ и др.) при циклической работе МАПГ на ПГ с содержанием метана не менее 95 % (об.) путем:
а) подбора режимов терморегулирования МАПГ;
б) установки проточного предварительного блока очистки (фильтр-адсорбера), заполненного рассыпным адсорбционным материалом
Моделирование и сравнение показателей конформных аккумуляторов АПГ различной геометрии (оптимизация режимов работы конформных МАПГ для двух вариантов систем закрытого типа – объемом 58 и 600 л)
Проведение поверочных экспериментов для валидации разработанной МСП по данным циклической работы цилиндрического МАПГ объемом 2 л

По результатам Этапа 2 опубликованы статьи:
- Chugaev S., Gaidamavichute V., Men’shchikov I. et al. Adsorption, Kinetics, and Diffusion of Methane on Nanoporous Activated Carbon for Adsorbed Natural Gas Storage Systems. JCED 71, 864-881 (2026). (Q2, Scopus, WoS, БС: 2).
- Shelyakin I, Menshchikov I., Chugaev S. et al. Thermodynamics of Sorption–Desorption Cycles of a Temperature-Controlled Conformal Methane Accumulator Loaded with a Compacted Carbon Adsorbent. Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 61, 761–772 (2025). (Q3, Scopus, WoS, БС: 2).
- Меньщиков И.Е., Фомкин А.А., Школин А.В. и др., Адсорбционные бортовые системы аккумулирования природного газа (метана) для автомобильного транспорта. Транспорт на альтернативном топливе 5, 30-42 (2025). (РИНЦ).

Результаты исследований были представлены на:
XII Международной конференции «Современные проблемы адсорбции», Москва, 21-24.04.26. (2 доклада).
XXI Всероссийском симпозиуме с международным участием «Физико-химические проблемы адсорбции, структуры и химии поверхности нанопористых материалов», Москва, 22-25.04.25. (2 доклада).
17 Международной конференции «Углерод»: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология, Москва, г. Троицк, 4-6.06.25. (1 доклад).

Наши контакты

По всем вопросам:

+7 (495) 952-56-81

info@adsorbtech.ru

Офис:

119071, Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4

Свяжитесь с нами:

Нажимая на кнопку, Вы принимаете условия пользовательского соглашения