Разработаны фундаментальные основы, принципы построения и конструкция суперконденсатора нового поколения с экспериментально подтвержденным значением удельной запасенной энергией в девять раз превосходящим значение удельной запасенной энергии существующих наборных суперконденсаторов. Это достигается за счет использования нового нетоксичного органического электролита на основе ионной жидкости с напряжением декомпозиции более трех вольт и оптимизацией пористой структуры и химии поверхности нано-структурного углеродного материала. Такие суперконденсаторы являются основой для построения энергосберегающих гибридных энергетических установок транспортных средств, позволяющих в два раза снизить расход топлива за счет рекуперации энергии торможения, а также в 10 раз снизить количество вредных выбросов. (ОИВТ РАН)
Проведены работы по разработке и созданию основных элементов сверхпроводящей транспортной магистрали (СПТМ) для комплексной передачи электрической энергии и жидкого сжиженного газа на большие расстояния с мощностью до 5 ГВт. При этом, сжиженные газы используется в качестве экологически чистого энергоносителя и, одновременно, для термостатирования ВТСП силового кабеля, а электрическая энергия – для обеспечения работы технологических систем транспортировки сжиженного газа и непосредственного потребления предприятиями и коммунальными службами.
В ходе выполненных работ впервые в мире разработан и изготовлен криогенный насос с высокотемпературным сверхпроводящим (ВТСП) электроприводом мощностью 5.6 кВт с числом оборотов 12 тыс. об/мин. Для испытаний разработанного уникального устройства была создана методика экспериментального исследования процессов захолаживания и запуска крионасоса с электроприводом и экспериментальная установка для проведения комплексных испытаний крионасоса с электроприводом. Время захолаживания крионасоса составляло 1 час. Получены обобщающие зависимости для расчета захолаживания крионасоса, а результаты испытаний подтвердили заявленные напорные и расходные характеристики крионасоса. (ГТУ «МАИ», ОИВТ РАН)
Разработан мембранный биореактор нового типа, содержащий мембранное устройство для отвода водорода in situ. Изготовлены композиционные мембраны на основе поли(1-триметилсилил-1-пропина) (ПТМСП) с содержанием трансструктур 20%. Для дальнейшего использования предложены мембраны с проницаемостью по водороду в диапазоне от 1200 до 2500 л/м2×час×атм. Испытанная мембрана не подвержена отрицательному действию биологических сред и микроорганизмов и не забивается илом в условиях эксплуатации при повышенных температурах (70°С) в течение месяца в анаэробных условиях.
Найдены ключевые подходы для создания эффективных мембранных контакторов рециркуляционного типа, работающих в режиме абсорбция-десорбция. В соответствии с этим синтезированы укрупненные лабораторные партии образцов ПТМСП с содержанием цис-звеньев 80%, обладающих высокой химической устойчивостью по отношению к различным реагентам щелочного типа, и получены лабораторные образцы высокопроницаемых композиционных мембран на их основе. Разработаны новые модификации мембранных контакторных элементов с варьированием толщины слоя подвижного жидкого носителя в диапазоне 100-
350 микрон, обеспечивающих оптимизацию эффектив-ности разделения компонентов биогаза в рециркуляционном режиме. (ИНХС РАН)
Получены экологически безвредные и биологически разлагаемые микробиологические ферменты для прямого термического гидролиза и деполимеризации основных компонентов растительных биомасс, в первую очередь, гемицеллюлозы. На примере гидролиза пшеничной и рисовой соломы обнаружен новый неизвестный ранее эффект влияния силовых полей давления и сдвига на частичное осахаривание продуктов в процессе механического диспергирования. (ИБХФ РАН)
При помощи методов высокоэффективной белковой хроматографии выделены индивидуальные (гомогенные) целлобиазы (β-глюкозидазы), изучены их биохимические и каталитические свойства. При гидролизе целлюлозо-содержащего сырья в присутствии целлюлазного препарата целловиридин Г20Х (на основе штамма T.reesei) и целлобиазы полученного штамма-продуцента P.canescens выход глюкозы повышается в 2,5-3 раза по сравнения с реакционной системой, в которой целлобиаза отсутствовала. (ИНБИ РАН)
Разработан оптимизированный режим электронно-лучевой перегонки биомассы, и на его основе впервые показана возможность 60-80-процентной конверсии растительного сырья в безводное жидкое топливо с выходом более
15 кг/кВт×ч. (ИФХЭ РАН)
Установлено, что использование комбинаций ферментативных катализаторов (целлюлаз и b-глюкозидазы) является наиболее эффективным подходом к организации одновременного осахаривания и ферментации (ООФ) целлюлозо-содержащих субстратов (ЦСС) по сравнению с использованием индивидуальных ферментов, в частности, целлобиогидролаз.
При получении биоэтанола из кукурузных стеблей ООФ максимальная концентрация спирта (38 г/л) была получена при использовании иммобили-зованных клеток дрожжей в комбинации c иммобилизованной b-глюкозидазой и дополнительно внесенными целлюлазами в концентрации 15 мг общего белка/г сухих веществ исходного субстрата. Выход этанола при этом составил 90% от теоретически возможного. Показан высокий уровень жизнеспособности иммобилизованных клеток, подтверждающий теоретическую возможность многократного использования таких биокатализаторов для получения биоэтанола, и возможность организации непрерывного процесса с их участием. Полученные результаты могут быть использованы для разработки основ инновационной технологии получения топливного биоэтанола из ЦСС. (ИБХФ РАН)
Впервые обнаружено, что превращение диэтилового эфира (ДЭЭ) на алюмоплатиновом катализаторе приводит к образованию нормальных и разветвленных алканов, содержащих более четырех атомов углерода. Найдены оптимальные параметры процесса и его режимы. В присутствии алюмоплатинового катализатора при 350°C конверсия ДЭЭ достигает ~95%, выход алканов С3–С12 составляет около 40%.
Найдена каталитическая система (смесь WxRe1-XO3±d/g-Al2O3 и Pt/Al2O3), обеспечивающая эффективную кросс-конденсацию этанола и глицерина в алкен-алкановую фракцию с выходом, превышающим 40% масс. Установлены оптимальные температурный интервал проведения реакции и соотношение сореагентов, обеспечивающие эффективное вовлечение глицерина в реакцию кросс-конденсации с этанолом.
На основе моно- и биметаллических ацетатных, хелатных и алкоксидных предшественников разработаны моно- и биметаллические мембранно-катали-тические системы, проявляющие высокую активность в углекислотном
риформинге метана в синтез-газ при умеренных температурах. Найдено, что оптимальным составом обладает палладий-марганцевая система, в присут-
ствие которой достигается высокая селективность в образовании синтез-газа Н2 / СО ~ 0,9 – 1 при производительности 7000 л/дм3×ч. (ИНХС РАН, ИОНХ РАН)
Синтезирован и оптимизирован новый анодный катализатор RuV, отличающийся высокой удельной активностью, стабильностью и обеспечивающий фарадеевский коэффициент окисления спирта 75-80%. Разработан улучшенный катодный катализатор CoFe/C, толерантный к этанолу. На основе синтезированных катализаторов, не содержащих платину и специализированной мембраны (сепаратора) разработан и испытан топливный элемент этанол-воздух с электродами размером 25 см2. При температуре 60°С величина максимальной удельной мощности составляет 90-100 мВт/см2, что по крайней мере в два раза превышают зарубежные характеристики, полученные при использовании платиновых катализаторов.
Разработан способ циркуляционного облучения, обеспечивающий безотход-ную конверсию газов С1–С5 в высокоразветвленные жидкие алканы С6–С12. При этом производительность переработки углеводородных газов в равновесных условиях составляет не ниже 0.16 кг/кВт×ч. Моторное октановое число продукта превышает 95 и возрастает с ростом степени разветвления молекул сырья и мощности дозы электронного излучения. Получаемое топливо превосходит традиционные сорта бензинов по экологической чистоте, стабильности и детонационной стойкости. Повышенная детонационная стойкость продукта позволяет использовать его в основном в качестве высокооктановой добавки
(до 25%) к низкосортным бензинам. Теплота сгорания продукта составляет
47-49 МДж/кг.
Предложено формирование электрода для топливных элементов, утилизирующих биогаз, в виде цепочки «проводник электронов → катализатор → проводник протонов или гидроксил-ионов →» на одном тканевом или пленочном сорбенте, обеспечивающим поглощение «топлива» и его диффузию в единой системе к поверхности катализатора. Обоснована перспективность нанопленок этанолоцикламов как базы для получения компонентов цепочки электрода. На основе наносорбента ИФХЭ–ЭТЦ (хлопчатобумажная ткань с ПВХ-покрытием с сорбционно-активной нанопленкой этанолоцикламов) получены материалы с протонопроводящими сорбционно-активными нанопленками, материалы с гидроксилпроводящими сорбционно-активными нанопленками, материалы с каталитически- и сорбционно-активными нанопленками и материалы с электронопроводящими нанопленками, наполненными атомами никеля и меди. (ИФХЭ РАН)
Установлено, что полиморфизм диоксида кремния (матрицы) для размещения редкоземельных элементов (РЗЭ) играет ключевую роль в создании катализаторов окислительной конденсации метана с образованием этилена, этана, пропилена, пропана и бутенов. Селективность катализаторов в образовании продуктов превышает 50% в расчете на превращенный метан. Выход продуктов С2+ достигает 29%. Впервые созданы катализаторы методом твердофазного синтеза, без использования растворителей. (ИОНХ РАН)