ИФХЭ РАН

Советы института На базе ИФХЭ РАН Научный совет РАН по физической химии Новости Научного совета РАН по физической химии Заседания Научного совета РАН по физической химии В ИФХЭ РАН состоялось заседание НСФХ РАН по теме «Научные проблемы и перспективы развития мембранных технологий в России»

В ИФХЭ РАН состоялось заседание НСФХ РАН по теме «Научные проблемы и перспективы развития мембранных технологий в России»

18 января 2024 года в конференц-зале Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук состоялось заседание Научного совета РАН по физической химии по теме «Научные проблемы и перспективы развития мембранных технологий в России».

В заседании в очном и онлайн-формате приняли участие более 50 специалистов актуальной отрасли мембранной науки и технологии.

На заседании обсуждались ключевые проблемы, связанные с развитием и использованием мембранных технологий в нашей стране. Были заслушаны сообщения ведущих экспертов в данной области науки и отмечен большой вклад В.И. Ролдугина в развитие мембранной науки.


В ПОВЕСТКУ ЗАСЕДАНИЯ ВОШЛИ:

1. Доклад академика РАН А.Б. Ярославцева (ИОНХ РАН, НИИУ ВШЭ)
«Мембранные технологии в современной индустрии»

1053 1

В докладе представлен обзор современного уровня науки о мембранах и состояния мембранных технологий в России и мире. Подчеркнута важность мембранных технологий в развитии высокотехнологичных секторов экономики. Проведен сравнительный анализ уровня развития мембранных технологий в России и за рубежом. Обозначены лидирующие позиции Китая, представлены современные и конкурентоспособные отечественные предприятия, основная деятельность которых связана с мембранами. Отмечена тенденция к росту числа работ по созданию принципиально новых мембран в лабораториях. Представлен обзор последних достижений отечественной мембранной науки в области разделения газов, в частности – извлечения CO2 из биогаза; использования мембранных технологий в решении задач водоочистки и концентрирования, в электрохимическом синтезе, сенсорике, а также альтернативной энергетике. Особое внимание обращено на роль мембранных процессов в развитии водородной энергетики, отмечен высокий, мировой уровень работ ИФХЭ РАН по этому направлению. Детально рассмотрены вопросы создания и перспективы использования топливных элементов и металл-ионных аккумуляторов на основе отечественных гибридных материалов – полимерных мембран с наноразмерными модификаторами. Обращено внимание на преимущества электродиализа – востребованного в мире процесса производства электроэнергии, который в России пока не используется. Представлены примеры отечественных разработок, превосходящих по ключевым характеристикам зарубежных мембраны, используемые для осуществления этого и других процессов.


В дискуссии с академиком РАН А.Б. Ярославцевым (ИОНХ РАН, НИИУ ВШЭ) принял участие д.х.н. А.В. Волков (ИНХС РАН) с вопросом о разведке скопления водорода в окрестности ядра Земли. На вопрос А.В. Волкова академик А.Б. Ярославцев ответил: «Сейчас такую добычу едва ли стоит рассматривать как серьезное заявление».

Д.х.н., профессор РАН М.А. Калинина и академик РАН А.Б. Ярославцев обсудили вопрос о целесообразности для Российской Федерации быть экспортером водорода и перспективах развития водородной энергетики в России. 

«В дискуссии отмечено, что государственная программа развития водородной энергетики в последние годы существенно трансформировалась, сейчас она не сводится только к получению водорода, но и предполагает использование его в топливных элементах, что является критически важным для развития водородной энергетики. Особое внимание обращено на то, что для перехода на водородную энергетику кроме создания топливных элементов необходимо наличие соответствующей инфраструктуры и развитие всей отрасли в целом. Отмечена заинтересованность в таком развитии со стороны многих предприятий, в том числе «Росатома», «Газпрома», «Норникеля» и «КАМАЗа». Выражена уверенность, что путем совместных усилий научных организаций и представителей отрасли удастся достичь успехов в создании полноценной водородной энергетики в России», — подвела итог профессор М.А. Калинина.

«В настоящее время отечественные мембраны несколько уступают зарубежным аналогам. Вместе с тем, российские коллеги, ведущие исследования в этом направлении, работают именно с отечественными мембранами и уже достигли существенных успехов. Выражена надежда, что новые быстро развивающиеся предприятия в скором времени внесут существенный вклад в создание конкуренции импортным ионообменным мембранам», — ответил академик А.Б. Ярославцев на вопрос о соотношении отечественных и импортных ионообменных мембран для систем водоочистки д.ф.-м.н. А.М. Емельяненко .

На вопрос В.Е. Гутермана о существовании в России промышленного производства протонообменных типа Нафион и возможности их приобретения академик А.Б. Ярославцев ответил: «Сейчас нет, но скоро будет. Кроме того, у «Пластполимера» пока еще можно купить мембраны из старых запасов».

 

2. Доклад д.ф.-м.н. А.Н. Филиппова (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина)
«Проблемы описания неравновесного переноса через пористые структуры (мембраны)»

1053 2

В докладе обсуждались вопросы моделирования процессов переноса через мембраны. Рассмотрен эффект асимметрии мембран. Отмечено, что большинство биологических и искусственных мембран являются асимметричными, и правильное описание процесса переноса через них является важной задачей. В рамках термодинамики неравновесных процессов доказана целесообразность применения ячеечного метода к характеризации гетерогенных и гомогенных мембранных материалов и, следовательно, к возможности их правильного выбора и модификации для использования в электромембранных устройствах, таких как топливные элементы, мембранные переключатели и датчики. Отмечена ячеечная (гетерогенная) модель заряженной мембраны, достоинство которой заключается в довольно простом переходе от пористого слоя к единичной ячейке, для которой и решается задача; модель содержит всего 6 параметров вместо 9 коэффициентов, которые необходимо рассчитать. Показано, что в случае ячеечной модели мембраны принцип взаимности Онзагера нарушается. Отмечено, что принцип Онзагера строго выполняется только для систем с нулевыми обобщенными потоками при ненулевых обобщенных силах. Показано, что сопряженные перекрестные коэффициенты могут отличаться не только количественно, но и качественно. Высказано предположение, что принцип взаимности будет выполняться при невысоких значениях обобщенных термодинамических потоков. Обозначены сохраняющиеся в настоящее время проблемы описания неравновесных процессов переноса через пористые структуры, среди которых необходимость в самосогласованных моделях для газоразделения, необходимость учета неизотермичности и сложной гидрофильно-гидрофобной природы мембраны в будущих моделях.

 

3. Доклад д.ф.-м.н. профессора РАН В.А. Кирша (ИФХЭ РАН)
«Фильтрация субмикронных аэрозолей»

1053 3

Доклад посвящен вопросам высокоэффективного улавливания субмикронных аэрозолей фильтрующими материалами из ультратонких волокон. Обсуждались требования к фильтрам для достижения высокой степени очистки воздуха от взвешенных мельчайших частиц. В докладе отмечены успехи отечественной аэрозольной школы в разработке методов расчета эффективности фильтров с одновременным учетом всех возможных механизмов улавливания частиц, что необходимо для изготовления и применения фильтров. Рассмотрены методы совершенствования фильтрующих материалов и методы оптимизации многоступенчатых фильтрующих систем. Сформулированы общие направления и конкретные задачи дальнейших фундаментальных исследований в области тонкого пылеулавливания, обозначены ключевые проблемы технологии производства современных высокоэффективных фильтров. Отмечено, что общая площадь «чистых комнат» высокого класса чистоты является частью национального достояния. В современных условиях «чистые комнаты» – основа технологического суверенитета.


В дискуссии о параметрах, от которых зависит коэффициент захвата частиц волокном д.ф.-м.н., профессор РАН В.А. Кирш сказал: «Эти параметры задаются, их можно измерить, либо взять «вилку» значений. Для измерения размеров частиц требуются дорогостоящие лазерные счетчики». На вопрос А.Н. Филиппова о НЕРА-фильтрах, выпускаемых западными компаниями: «Опираются ли компании на научные результаты своих ученых или это чисто эмпирический результат» В.А. Кирш ответил: «Есть мнение, что в странах Запада практика опережает теорию, а в РФ еще сохранилась научная база, но нет производства».

Дискуссия д.х.н., профессора РАН М.А. Калининой, академика РАН А.Б. Ярославцева и д.ф.-м.н., профессора РАН В.А. Кирша о существовании запроса со стороны производителей отечественной микроэлектроники на создание отечественного производства высокоэффективных стекловолокнистых аэрозольных фильтров для решения вопросов тонкой фильтрации вылилась в высказанное предложение об инициировании такого запроса со стороны Научного совета.

На вопрос к.ф.-м.н. С.Г. Лакеева о состоянии созданной проф. Н.А. Фуксом научной аэрозольной школы и о принципиальных отличиях в эффективности фильтрации фильтров из полимерных материалов и стекловолокна д.ф.-м.н. В.А. Кирш ответил: «В настоящее время этим направлением занимается несколько специалистов, отличия есть. В отношении разработок ультратонких волокон можно сказать следующее. В 1950-е годы группа И.В. Петрянова-Соколова получала истинные стекловолокнистые фильтры, но те фильтры не нашли своего применения, поскольку пористый слой из нановолокон был непрочным, а плотный слой имел очень высокое сопротивление потоку. Говоря о полимерных волокнах, полученных методом электроспининга, важно обратить внимание на то, что высокая эффективность этих фильтров во многом обеспечивается за счет электростатических зарядов, а заряды могут стекать со временем: если для изготовления респираторов это приемлемо, то для решения долгосрочных задач мировой опыт указывает на использование стекловолокнистых HEPA-фильтров. Такие фильтры имеют высокую эффективность благодаря не только наличию ультратонких волокон, но и однородной структуре».


4. Доклад д.х.н. Н.А. Кононенко (Кубанский государственный университет)
«Получение, модифицирование и исследование ионообменных мембран»

1053 4

В докладе обсуждались вопросы создания новых ионообменных материалов для успешной реализации электромембранных процессов. Представлен ассортимент коммерческих ионообменных мембран, отмечены отечественные продукты МК-40 и МА-41 производства «Щекиноазот», а также МФ-4СК производства «Пластполимер». Рассмотрены подходы к модифицированию мембран как одного из наиболее доступных путей расширения ассортимента и улучшения свойств мембранных материалов. Отмечено, что успешная разработка новых мембран и их модифицирование невозможны без понимания взаимосвязи структура-свойство. Дан обзор методов исследования ионообменных материалов.


5. Сообщение к.х.н. И. Н. Сенчихина (ИФХЭ РАН)
«Об учреждении ежегодного Ролдугинского семинара, проводимого под эгидой Научного совета РАН по физической химии»

1053 5

Сообщалось, что предлагается учредить под эгидой Научного совета ежегодный Ролдугинский семинар «Неравновесные процессы в современных технологиях» и проводить его в день рождения выдающегося российского физикохимика, доктора физико-математических наук, профессора В. И. Ролдугина – 18 января (с переносом на один день, если дата попадает на выходной день). Проведение этого мероприятия будет включено в календарный план работы Научного совета. Отмечена междисциплинарность семинара и широких круг его тематик. Выражена уверенность в том, что результаты работы семинара будут востребованы для развития существующих и создания новых технологий, внесут существенный вклад в достижение технологического суверенитета страны.


Протокол заседания Научного совета РАН по физической химии по теме:
«Научные проблемы и перспективы развития мембранных технологий в России»


Материал подготовлен:
Калинина Мария / Ученый секретарь Научного совета РАН по физической химии, доктор химических наук, профессор РАН; Кулькова Татьяна / Администратор сайта ИФХЭ РАН

Читать 702

Медиа