Отзыв ведущей организации (Исследование тепловых процессов в системах твердофазного аккумулирования и очистки водорода)

УТВКРЖДАЮ :Заместитель директора ф',,.'. С « .'«ф, ,,„~:.;:,:,. ': .пО,'нф,.чной работе ,,~с,,"-'.,'," ",;,'„,;ъ Э::Ф="ЛОБфуЮВИЧ ОТЗЫВ ведущей организации Федерального государственного бюджетного учреждения Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» на диссертационную работу БЛИНОВА ДМИТРИЯ ВИКТОРОВИЧА «Исследование тепловых процессов в системах твердофазного аккумулирования и очистки водорода». представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 — Теплофизикаи теоретическая теплотехника В диссертации Д.В. Блинова исследованы актуальные проблемы создания высокоэффективных металлогидридных реакторов хранения и очистки водорода.

Для нашей страны актуальность этих разработок в первую очередь, связана с программой развития распределенных систем энергообеспечения, предусмотренной Энергетической стратегией РФ до 2030 г., согласно которой к 2030 г. планируется ввод до 20 ГВт мощностей, использующих ВИЭ, в том числе в виде биоэнергетических установок, мусоросжигающих и мусороперерабатывающих энергокомплексов. Для стационарных энергоустановок на основе ТПТЭ киловаттного класса мощности, использующих в качестве топлива водород чистотой выше 98-99 %, наиболее перспективными могут стать металлогидридные системы аккумулирования и очистки водорода. Микробиологические методы получения водорода (темповое анаэробное выделение водорода, светозависимое выделение водорода) в настоящее время рассматриваются как наиболее экономичные.

Однако для пракгического использования и интеграции энергетических систем на основе ТЭ и биоэнергетических систем необходимо выполнить исследование процессов тепломассооб мена, разработать и создать на основе обратимых гидридов металлогидридные реакторы и решить проблемы интеграции всех агрегатов в единую систему энергообеспечения автономных потребителей энергии. Решению этих задач посвящена работа Д.В.

Блинова. Таким образом тематика диссертационной работы Д.В,Блинова, является, несомненно, актуальной как с научной, так и практической точки зрения. С кт а аботыи основные ез льтаты. Диссертация представлена на 191 странице и состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа включает 92 рисунка и 11 таблиц и 175 наименований цитируемой литературы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и конкретные задачи. Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященной современному состоянию вопроса разработки и создания систем хранения и очистки водорода на основе металлогидридных технологий, представлен обзор работ по моделированию процессов тепломассообмена при сорбции/десорбции водорода в пористых засыпках низкотемпературных металлогидридов (НМГ), а также представлен обзор различных конструкторских решений создания эффективных металлогидридных реакторов.

Во второй главе приводится описание экспериментальной установки, ее основных узлов, состава измерительного оборудования. Даны основные характеристики металлогидридного сплава, выбранного для исследований. Представлен разработанный и созданный автором реактор очистки проточного действия. Приведена методика приготовления газовых смесей и оценка погрешностей результатов измерений.

В третьей главе диссертации приводятся основные результаты экспериментальных исследований процессов тепломассообмена при продувке водорода через слой гидридообразующего материала с целью очистки от азота и углекислого газа, а также представлено сравнение полученных данных с результатами расчетных работ других авторов. Показаны основные проблемы, возникающие при реализации данной методики очистки в толстом слое засыпки, и сделан вывод о необходимости оптимизации конструкции реактора, В четвертой главе представлено описание металлогидридных реакторов проточного метода очистки РХО-8 и РХО-ЗИ, разработанных и созданных с учетом результатов исследований, приведенных в третьей главе.

Приведены основные результаты серии исследований тепловых процессов в реакторе РХО-8И в процессе очистки водорода от углекислого газа. Также в главе представлена методика и результаты экспериментальных испытаний для расчета коэффициента вязкостной проницаемости. В пятой главе приводится описание созданной в ходе диссертационной работы энергоустановки, использующей водородсодержащую смесь, имитирующую биоводород. Представлены результаты экспериментальных исследований интеграции созданных металлогидридных устройств проточного действия очистки и топливного элемента, измерены основные энергетические характеристики энергоустановки. В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы.

Наиболее важными с точки зрения научной новизны и практической значимости являются следующие результаты: ° Выполнен комплекс исследований процессов тепломассопереноса в металлогидридных реакторах проточного действия очистки водорода от не абсорбируемых примесей. Исследованы особенности тепломассообмена водородсодержащих смесей с гидридообразующими сплавами. Экспериментально показано движение фронта реакции во время процесса очистки. ° Экспериментально доказана применимость технологии очистки водорода путем организации непрерывного потока смеси через металлогидридную засыпку.

° Экспериментально подтвержден положительный эффект использования циклов гидрирования-дегидрирования в атмосфере чистого водорода для восстановления сорбционной способности низкотемпературного водородпоглащающего сплава при «отравлении» воздухом. ° Экспериментально показано отсутствие деградации металлогидридного сплава при взаимодействии с углекислым газом. ° Экспериментально определен коэффициент вязкостной проницаемости засыпки интерметаллического соединения Еа%4.8МпО.ЗРе0.1.

° Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы металлогидридных реакторов проточного действия очистки водорода. Проведены успешные испытания их работы. Исследованы проблемы тепломассопереноса в разработанных реакторах при очистке водорода путем продувки газа через слой металлогидрида. ° Разработана и создана экспериментальная энергоустановка на основе твердополимерного топливного элемента, использующая в качестве топлива биоводород. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 5 входят в перечень ВЛК.

Об ие замечания по иссе та ии. В экспериментальном исследовании процессов очистки водорода с помощью металлогидридного реактора РХО-8И представлены результаты измерений температур по длине проточного реактора. Делается вывод о том, что происходит послойное изменение температуры, однако измерение температуры в эксперименте проводится в точке, а не во всем слое интерметаллида. 2. Автором разработана и создана экспериментальная энергоустановка на основе ТПТЭ и металлогидридных реакторов проточного метода очистки мощностью 200 Вт, использующая в качестве топлива биоводород. Установка успешно работает на смеси, эмулирующей «биоводород», однако в реальных условиях при темновой ферментации могут также образовываться метан, вода, СО и др., негативно влияющие на засыпку металлогидридного сплава.

Не ясно, как в этом случае поддерживать рабочее состояние разработанной энергоустановки. Рекомен ации по использованию ез льтатов и выво ов иссе та ии. Результаты и выводы диссертации рекомендуется использовать при создании систем твердофазного очистки и аккумулирования водорода, автономных систем энергообеспечения на основе топливных элементов киловаттного класса мощности, использующих возобновляемые источники энергии, в том числе водород биологического происхождения, а также в разработках новых водородных и металлогидридных технологий, выполняемых в ведущих научных центрах страны — НИЦ «Курчатовский институт», КБ «Луч», ОАО «Красная звезда», ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, ИПХФ РАН, Институт катализа СО РАН им.

Г.К. Борескова, ГУ. МЭИ (ТУ), МВТУ им. Н.Э. Баумана и ряде других исследовательских центров. Считаем целесообразным продолжить работу в направлении разработки и создания опытно-промышленных и демонстрационных систем автономного энергообеспечения на основе ТПТЭ с металлогидридным аккумулированием и очисткой водорода, получаемого за счет использования различных ВИЭ (солнечных, ветровых, биологических и др.), а также в направлении создания опытно-промышленных модульных металлогидридных систем очистки, компримирования и хранения водорода для промышленных предприятий, использующих высокочистый водород в цикле производства товарной продукции. Заключение Диссертация Дмитрия Викторовича Блинова «Исследование тепловых процессов в системах твердофазного аккумулирования и очистки водорода» является научно-квалификационной работой, в которой изложены научнообоснованные новые результаты и технические решения, имеющие существенное значение для науки и практики и соответствующие основным направлениям развития отечественной энергетики, предусмотренным энергетической стратегией РФ до 2030 г.

Автореферат и публикации в полной мере отражают содержание диссертации. Выводы и рекомендации достаточно обоснованы. Работа соответствует критериям Положения о порядке присуждения ученых степеней (Постановление Правительства Российской Федерации от 24 сентября 2013 г. № 842 "О порядке присуждения ученых степеней" с изменениями постановления Правительства Российской Федерации от 21 апреля 2016 г. № 335 "О внесении изменений в Положение о присуждении ученых степеней), установленным для кандидатских диссертаций, а ее автор — Блинов Дмитрий Викторович заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 — теплофизика и теоретическая теплотехника. Доклад по материалам диссертации заслушан и обсужден на семинаре ККФХТ (Курчатовского комплекса физико-химических технологий) «Водородная энергетика» (руководитель д.х.н.