A környezetbarát áramtermelés kémiáját kutatják az ELTE-n
Magyarországon a háztartások nagy része földgázt használ fűtésre: ez az egyik legkörnyezetkímélőbb megoldás otthonaink melegen tartásához. Ugyanakkor a földgáznak fontos szerepe van az áramtermelésben is. A nap- és szélenergián alapuló energiatermelés nem egyenletes, hanem nagy ingadozások jellemzik. Az így megtermelt áram kiegyenlítésének egyik hatékony módszere a földgáztüzelésen alapuló gázturbinák és gázmotorok használata, amelyek gyorsan tudják pótolni a kieső árammennyiséget.
A földgáz jelentős része – területenként eltérő mértékben, de hazánkban közel kilencvenhét százalékban – metán. Hogy ezt a színtelen, szagtalan, de gyúlékony anyagot mind hatékonyabban tudjuk használni a környezetbarát áramtermelés során, fontos a metán-levegő elegyek robbanásának, a láng terjedésének vizsgálata gázmotorokban, valamint a káros anyagok keletkezésének leírása a földgáz égése során.
Az ELTE Kémiai Intézet Reakciókinetikai Laboratóriuma és az ELTE Matematikai Intézet Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék munkatársai - Valkó Éva, Papp Máté, Zhang Peng és Turányi Tamás – a metán-levegő elegyek gyulladását vizsgálták részletes reakciókinetikai modell alapján. A gyulladási idő érzékenységi vektorát számították ki úgy, hogy széles tartományban változtatták a kezdeti (T) hőmérsékletet, a (p) nyomást és a (ϕ) metán-levegő arányt. A kapott több mint 14 ezer érzékenységi vektor klaszteranalízise megmutatta, hogy a (T, p, ϕ) térben öt tartomány jelölhető ki, és mindegyik tartományban más kémiai reakciók sorozata vezet a metán gyulladásához. Az eredmények a Proceedings of the Combustion Institute folyóiratban jelentek meg.
Videóabsztrakt a kutatásról
„A gázmotorok működése során földgáz-levegő elegyet nyomnak össze, és így gyorsan elérnek egy adott hőmérsékletet és nyomást. Kritikus, hogy ez a nagy nyomású, forró gázelegy mennyi idő alatt robban fel. Ha megbízható, részletes reakciómechanizmuson alapuló modell áll rendelkezésre, akkor az arra épülő számítógépes modellel eldönthető, hogy bekövetkezik-e robbanás vagy sem – mondja Turányi Tamás egyetemi tanár, a kutatás vezetője. - A kifejlesztett kémiai modelleken mérnöki tervező programok alapulhatnak, amelyek a gázmotorok működését még hatékonyabbá teszik.”
Turányi Tamás kutatócsoportja évek óta vizsgál ú.n. e-üzemanyagokat is, amelyekkel feloldható a megújuló energiatermelés említett korlátja, a megtermelt árammennyiség erős ingadozása. Az e-üzemanyagokban a feleslegben megtermelt áram energiatartalmát lehet raktározni, majd onnan előhívva, újra villamos árammá átalakítani. Az egyik ilyen anyag az ammónia, amelynek előnye, hogy előállítása kiforrott technológián alapul, és könnyű szállítani, tárolni is.
További részletek a kutatásokról a csoport honlapján olvashatók.