ИСТИНА

В настоящее время активно развивающейся областью мембранного материаловедения является создание неорганических мембранных материалов, которые обладают высокой термической и химической стабильностью, а также большим сроком службы. Мембраны, получаемые методом анодного окисления, имеют все эти свойства, к тому же они обладают уникальной микроструктурой, плотной системой цилиндрических каналов, проходящих сквозь всю мембрану, с узким распределением по размерам и малой извилистостью. Цель работы: Проектирование структуры мембраны анодного оксида алюминия (на основе математического моделирования) с высокой селективностью для разделения отходящих газов состава Н2/СН4 (Н2 – 80%, СН4 – 20%) процесса каталитического пиролиза метана. Методы исследования: методы термодинамики необратимых процессов, методы молекулярной динамики для моделирования различных механизмов массопереноса в порах анодного оксида алюминия, методы организации параллельных вычислений. Предложен вариант технологической схемы процесса получения двух целевых продуктов: УНТ, водорода методом каталитического пиролиза метана. Рассчитаны параметры мембраны анодного оксида алюминия: диаметр поры – 40 нм, толщина мембраны 50 мкм для разделения смеси состава Н2/СН4 (Н2 – 80%, СН4 – 20 %) с получением водорода с содержанием примеси метана менее 5% при условиях перепад давления 0,1 атм, температура процесса 973 К. Проведен инженерный расчет конструкционных параметров мембранного реактора для разделения смеси Н2/СН4. Разработан программно-информационный комплекс для моделирования и расчета массопереноса в нанопорах мембран с размерами: диаметр поры от 3 до 110 нм, длина поры от 2 до 200 мкм, при условиях массопереноса: температура от 298 до 1073 К, давления от 0,002 атм до 15 атм.