Registration Number
0826U004827, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
20-08-2026
popup.evolution
.
Title
Energy Complexes for Absorption and Accumulation of Low-Potential Thermal Energy Based on Polymer–Inorganic Sorbents
Author
Yana Serhiienko,
popup.head Kostiantyn M. Sukhyi
popup.opponent Vira L. Budzinska
popup.opponent Polina V. Vakuliuk
popup.review Oleg V. Chervakov
popup.review Kostiantyn Y. Varlan
popup.rada
Ukrainian State University of Science and Technologies
Description
У роботі розроблено золь-гель технологію синтезу полімер-неорганічних композитних сорбентів системи «силікагель – сульфат натрію», у якій активна кристалогідратна фаза формується безпосередньо в процесі побудови кремнійкисневої матриці. Встановлено, що взаємодія рідкого силікатного скла із сірчаною кислотою забезпечує одночасне формування пористої кремнійкисневої структури та утворення сульфату натрію у внутрішньому поровому просторі композиту.
Встановлено закономірності формування структури композитних сорбентів залежно від співвідношення компонентів, концентрацій реагентів, послідовності введення реагентів, часу зародкоутворення та режимів термообробки. Показано, що максимальні сорбційні характеристики реалізуються в області еквімолярного співвідношення між сульфатом натрію та кремнійкисневою матрицею, а залежність сорбційної ємності від складу композиту має екстремальний характер.
Вперше встановлено позитивний вплив полііоненів як темплатних агентів у процесі золь-гель синтезу на формування пористої структури та морфології композитів. Показано, що введення до 1 мас.% полііоненів дозволяє керувати процесами зародкоутворення та стабілізувати порову структуру матеріалу.
Методами XRD, FTIR та TG/DTA встановлено наявність аморфної кремнійкисневої матриці з рівномірно розподіленою кристалогідратною фазою, що забезпечує стабільність експлуатаційних характеристик матеріалів у багатоцикловому режимі.
Вперше встановлено подвійний механізм сорбції водяної пари, який включає фізичну адсорбцію поверхнею кремнійкисневої матриці та хімічне зв’язування молекул води кристалогідратною фазою Na₂SO₄·10H₂O, що забезпечує підвищення густини запасання теплової енергії.
Встановлено оптимальні умови синтезу композитних сорбентів та показано, що синтезовані матеріали характеризуються високою густиною запасання теплової енергії на рівні 1,5–1,7 МДж/кг, що забезпечує перспективність їх використання в системах теплоакумулювання.
Розроблено технологію одержання композитного сорбенту продуктивністю 5 т/добу, виконано матеріальний баланс процесу та обґрунтовано апаратурно-технологічну схему виробництва.
Розроблено конструкцію адсорбційного трансформатора теплової енергії для систем вентиляції житлових приміщень, здатного працювати у режимах нагрівання та охолодження припливного повітря.
Показано, що використання 66 кг композитного сорбенту забезпечує акумулювання близько 29–30 кВт·год теплової енергії за цикл, що перевищує добове вентиляційне навантаження типового житлового приміщення та формує енергетичний резерв близько 1,8–1,9 раза.
Встановлено, що використання розробленого адсорбційного трансформатора забезпечує річний енергетичний ефект на рівні 3,75–6,22 МВт·год/рік, а проведене техніко-економічне обґрунтування показало строк окупності системи на рівні 1,5–3 роки.
Показано позитивний екологічний ефект від використання розробленої системи, який проявляється у скороченні споживання природного газу на 250–500 м³/рік та зменшенні викидів парникових газів на 0,48–0,95 т CO₂/рік.
Практичну цінність роботи підтверджено впровадженням результатів на підприємствах ТОВ «Interflex» та ТОВ «FlexUA», де отримано підтверджений економічний ефект у розмірі 800 тис. грн та 2,0 млн грн відповідно.
Registration Date
2026-08-24
popup.nrat_date
2026-08-24 / 2026-08-27
