Офіційний веб сайт

Термохімічні процеси у електротермічному псевдозрідженому шарі

м6

Представлено Інститутом газу НАН України.

Автор: к.т.н. Сімейко К.В. 

Метою роботи є дослідження термохімічних процесів у електротермічному псевдозрідженому шарі (одержання капсульованих піровуглецем матеріалів піролізом вуглеводневих газів та очистка природного графіту).

Отримано низку фундаментальних результатів, серед яких: доведена ефективність технології пірокапсулювання саме за технологією піролізу вуглеводнів у електротермічному псевдозрідженому шарі та визначено основні показники технології, а також склад скидних газів в залежності від параметрів процесу. 

Робота містить пріоритетні результати, а саме, створення дослідних високотемпературних лабораторних та пілотних установок, придатних для дослідження термохімічних і технологічних процесів в електротермічному псевдозрідженому шарі. Серед нових підходів - розроблена і реалізована методика розрахунку кількості вуглецю, який виділяється газами у процесі піролізу для випадків, коли неможливо виміряти кількість високотемпературних скидних газів. Вперше запропоновано метод визначення ефективності процесу утворення твердої фази, який базується на співставленні термодинамічних вуглецевих потенціалів початкової і кінцевої сумішей газів та графіту. Теоретично і експериментально доведено можливість термічного очищення природного графіту в електротермічному псевдозрідженому шарі.

Результати досліджень дозволяють створити енергоефективну та екологічно чисту технологію очищення природного графіту до високих ступенів чистоти (ядерної чистоти).

Кількість публікацій: 25, у т.ч. за тематикою роботи  монографія, 14 статей (3 – у зарубіжних виданнях). Загальна кількість посилань на публікації автора складає 1 (згідно з базою даних Scopus), h-індекс = 1 та 3 (згідно з базою даних Google Scholar), h-індекс = 1. Отримано патент України на винахід та 3 патенти України на корисну модель.

Надіслати коментар

Коментарі

Галина

Дослідження термотехнічних процесів в електротермічному псевдозрідженому шарі, що проводить К. Сімейко, є актуальними та пропонують ті результати, що мають широкий спектр застосування у різних галузях науки та промисловості.

Перш за все, у енергетиці та енергетичному машинобудуванні через розробку енергоефективної технології піролизу вуглеводневих газів для отримання піровуглецю, пірографіту та технології їхнього нанесення на сферичні мікрогранули.

Результати цього напряму дослідження є дуже перспективними для використання в ядерній енергетиці при виробництві ядерного палива у вигляді мікротвелів, що дозволяє в декілька разів підвищити безпеку, ресурс та енергоефектівність роботи атомних реакторів. Слід відзначити особливу актуальність останнього для України, де доля виробництва атомної електроенергії складає приблизно 50%, а, враховуючи, те що з 15 працюючих ядерних реакторів 13 запущено ще при СРСР з експлуатаційним терміном до 2020 року, постає питання модернізації галузі та установки ядерних реакторів VI покоління.

Використання енергоефективної та екологічно чистої технології очищення природного графіту до високих ступенів чистоти має перспективи в фотоелектричній промисловості при виробництві сонячних елементів - основними компонентами сучасної сонячної електростанції, які визначають її вартість. В даний час 85% сонячних елементів виготовляються на основі кремнію. За прогнозами, сонячний кремній і надалі домінуватиме в фотоелектричній промисловості.

Запропонована технологія доочистки піролізного водню від метану дозволяє отримувати високий вихід останнього (до 96%), тим самим розкриваючи можливості подальшого впровадження для потреб водневої енергетики.

Враховуючи високій рівень інноваційної складової результатів можна казати про доцільність продовження досліджень та впровадження їх результатів не тільки у вже визначених напрямах, а й шукати можливості застосування при створенні інноваційних продуктів для потреб інших галузей, наприклад, в медицині, ракето- і автомобілебудуванні, спецметалургіі тощо.
Виходячи з вище сказаного можна рекомендувати роботу к.т.н. Сімейко К.В. «Термохімічні процеси в електротермічному псевдозрідженому шарі» на здобуття Премії Президента України для молодих вчених.

К.т.н, науковий співробітник Інституту проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України,
консультант з трансферу та комерціалізації технології,
ментор Фонду цивільних досліджень і розвитку (CRDF Global)
Г.Б. Овчарова

Кустовська А.Д., к.х.н., доц.

Технологія електротермічного псевдозрідженого шару дозволяє введення теплоти безпосередньо у процес та забезпечує максимальний теплообмін, що дозволяє ефективно проводити ряд термохімічних процесів. К.В. Сімейко досліджував процеси одержання піровуглецю піролізом вуглеводневих газів та термічної очистки природнього графіту. Більшість відомих технологій одержання піровуглецю створено без використання сучасних методів щодо поліпшення тепломасообмінних показників, енергоефективної та енерготехнологічної оптимізації. Це стримує практичну реалізацію технологій одержання нових піровуглецевих матеріалів. Технології хімічної очистки природнього графіту мають негативний вплив на екологію. Тому дані дослідження є актуальними. К.В. Сімейком виконано теоретичні дослідження, конструювання лабораторних та пілотних установок та багато експериментальних досліджень, що особливо підвищує цінність циклу наукових праць. Одержані результати представляють наукову та практичну цінність.Сподіваюсь, що розроблені технології матимуть впровадження в промисловість, та рекомендую К.В. Сімейко на одержання Премії Президента України для молодих вчених.

Дмитро Кирилюк, кандидат економічних наук

Сучасні способи очищення природного графіту є достатньо токсичними, створення екологічно безпечної технології одержання високочистого графіту є актуальною задачею. Як видно, з презентації автору циклу праць вдалося експериментально очистити природній графіт в електротермічному псевдозрідженому шарі, без застосування токсичних речовин. Створення повноцінного технологічного процесу дозволить значно підвищити ціну природнього графіту, оскільки високочистий графіт має великий спектр застосування, зокрема в акумуляторах для електротранспорту. Інший напрям роботи – одержання піровуглецю піролізом вуглеводневих газів, також є актуальним, оскільки піровуглець – окрім захисного покриття для мікротвелів може також застосовуватись в таких галузях як електротехніка, медицина та спецметалургія. Впровадження даних технологій має дозволити Україні на міжнародних ринках торгувати не лише сировиною, а і високотехнологічною продукцією. Вважаю, що робота, яка викладена у даному циклі праць виконана на високому рівні, тому заслуговує на присудження Премії Президента України для молодих вчених.

О.С. Парновський

Піровуглець є основою для створення вуглець-вуглецевих композитів, які широко використовуються у виробництві ракетно-космічної та авіаційної техніки. Тому вдосконалення технології його виробництва може забезпечити створення більш досконалих конструкційних матеріалів для аерокосмічної галузі. Крім того, отримання надчистого графіту дасть змогу покрашення характеристик функціональних матеріалів на його основі, зокрема заснованих на перколяційному ефекті. Такі матеріали використовуються при виробництві чутливих елементів датчиків тиску, акселерометрів та гравіметрів нового покоління.

Старший науковий співробітник лабораторії супутникових досліджень ближнього космосу Інституту космічних досліджень НАН України та ДКА України, к.ф.-м.н., с.н.с. Олексій Парновський

Гапон С. В.

Як видно з наданих матеріалів, Костянтином Віталійовичем Сімейко проведений значний обсяг теоретичних і експериментальних досліджень в області термохімічних процесів. Для сучасного науковця важливо володіти сучасними методами та оперувати новітніми даними. Окрім цього великим плюсом є те, коли робота має міждисциплінарний зв'язок та цікава науковцям різних галузей. Україна має значні поклади графіту на кристалічному щиті. Зокрема, відоме на весь світ родовище Заваллівське (одне з найбільших у світі), представлене переважно пластовими покладами та лінзами метаморфічних вкраплених руд графіту в глибокометаморфізованих породах докембрійського періоду. Представлена робота стає зв'язуючою ланкою між науковими роботами різних природничих наук. Тож створення науково обґрунтованих передумов для комплексного розвитку сировинної бази країни є надзвичайно актуальним у будь-який час. Орієнтація на використання власних ресурсів є складовою національної безпеки України. Крім того, актуальність отриманих результатів та їхню безперечну корисність підтверджують отримані патенти.
Виходячи з вище наведеного, цикл робіт «Термохімічні процеси в електротермічному псевдозрідженому шарі» (автор к.т.н. Сімейко К.В.) заслуговує рекомендації до здобуття Премії Президента України для молодих вчених.
Ст. викладач кафедри економіки, підприємнитства та природничих наук навчально-наукового Інституту управління, економіки та природокористування Таврійського національного університету імені В. і. Вернадського Гапон С. В.

В.М. Ткач, д.ф.-м.н.

Продукти піролізу вуглеводневих газів мають широкий спектр застосування (спецметалургія, одержання сонячного кремнію, атомна енергетика, машинобудування, ракетобудування). Автор циклу робіт використовуючи спеціальне програмне забезпечення провів термодинамічні розрахунки реакцій піролізу вуглеводневих газів, результати яких підтверджуються в практичних експериментах. Ще однією перевагою даних процесів є утворення у якості побічного продукту водню, який, як відомо має широку область застосування.
Автор також розглядає механізм проходження струму через частинки пседозрідженого шару, в якому сказано про рівномірне розподілення струму в межах об’єму реакційної зони, а оскільки струм – є джерелом тепла в даному реакторі, то це сприяє рівномірному тепловому розподіленню.
Слід зазначити, що піровуглець, який утворюється в даному процесі, представляє собою інтерес подальших досліджень не лише як відновник у металургії, а і в індустрії надтвердих матеріалів, що підвищує інтерес наукового співтовариства до даного циклу робіт.
Враховуючи наведені аргументи, можна рекомендувати цикл робіт «Термохімічні процеси у електротермічному псевдозрідженому шарі» на одержання даної Премії.
д.ф.-м.н., с.н.с., завідувач лабораторії наноструктурних та кристалофізичних досліджень Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М.Бакуля НАН України, Василь Миколайович Ткач

І.М. Карп, академік НАН України

Піроліз вуглеводневих газів є ключовою ланкою для одержання піровуглецю, який має перспективу застосування в таких областях як атомна енергетика, спецметалургія, технологіях одержання напівпровідникових матеріалів, одержанні чистих піровуглецевих порошків. Проведення процесу в електротермічному псевдозрідженному шарі максимально збільшує контакт фаз: «піровуглець-серцевина», що підвищує ефективність подальшого карботермічного відновлення термодинамічно стійких оксидів.
Напевно, найбільш найкращим буде застосування описаної в циклі робіт технології для застосування у виробництві мікротвелів, для ядерної енергетики, оскільки мікротвели мають значно підвищити рівень безпеки АЕС (включаючи терористичну загрозу). Однак, подальші дослідження у цьому напрямі мають багато труднощів і для досягнення результату автору знадобиться достатньо довгий час.
Виходячи з вище сказаного можна рекомендувати цикл робіт «Термохімічні процеси в електротермічному псевдозрідженому шарі» (автор к.т.н. Сімейко К.В.) на здобуття Премії Президента України для молодих вчених.

Почесний директор Інституту газу НАН України,
академік НАН України, д.т.н., проф.
І.М. Карп

В.М. Асташинский, член-корреспондент НАН Беларуси

В процессе подготовки цикла работ К.В. Семейко выполнен значительный объем теоретических и экспериментальных исследований. В частности, он продемонстрировал, что владеет современными методами термодинамических расчетов равновесных составов продуктов, образующихся в результате сложных физико-химических процессов при пиролизе метана. Созданы образцы экспериментальных установок, в т.ч. и полупромышленного масштаба, на которых проведены многочисленные трудоемкие опыты и анализ продуктов с использованием современных методов. Новизну полученных результатов и их полезность подтверждают полученные патенты. На основании проведенной работы предложены и аппробированы энергоэффективная технология капсулирования порошков пироуглеродом и оборудование для ее реализации, которые могут быть востребованы в целом ряде высокотехнологических производств.
Учитывая вышеизложенное, мы поддерживаем прохождение данного цикла работ и научного сотрудника Института газа НАН Украины к.т.н. К.В. Семейко на получение Премии Президента Украины для молодых учёных.

Заместитель директора Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси, член-корреспондент НАН Беларуси В.М. Асташинский

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.