alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2026.03.012-045alternative-2789Research ArticleXXIII. ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ЭНЕРГИИ 42-1-0-0 Фундаментальная теоретическая физика энергииXXIII. FUNDAMENTAL THEORETICAL PHYSICS OF ENERGY 42-1-0-0 Fundamental Theoretical Physics of EnergyКрекинг углеводородного сырья с получением сверхкритического водорода: вариационная термодинамика, критические режимы и эксергетический инвариант ГусеваSupercritical hydrogen-yielding cracking of hydrocarbon feedstocks: variational thermodynamics, critical regimes, and the Gusev exergetic invarianthttps://orcid.org/0000-0002-3920-7389ГусевА. Л.GusevA. L.

Александр Леонидович Гусев – крупный учёный в области альтернативной энергетики и экологии, советский и российский военный инженер‑конструктор и испытатель новейших образцов ракетной, космической и атомной техники. Основатель, учредитель и главный редактор Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE)

85210, Черногория, Будва, почтовый ящик 5

8230, ЕС, Болгария, Несебр, Западный жилой район Солнечного берега, Комплекс Aphrodite Palace, Этаж 1, Квартира 19

Alexander Leonidovich Gusev is a prominent scientist in the fieldsof alternative energy and ecology, a former Soviet and Russian military design engineer and test specialist for advanced missile, space, and nuclear technologies. He is the founder and Editor‑in‑Chief of the International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

85210, Montenegro (Crna Gora), Budva, Post Box Office 5

8230, EU, Bulgaria, Nesebar, Sunny Beach West Residential Area, Aphrodite Palace Complex, Floor 1, Apartment 19

ferdalex07@gmail.comFermaltech Montenegro Limited; Fermaltech LimitedЧерногорияFermaltech Montenegro Limited; Fermaltech LimitedMontenegro202625052026031245Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20262026Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2789

Крекинг тяжелого углеводородного сырья с получением сверхкритического водорода демонстрирует универсальные критические режимы, которые в корне определяют эффективность производства водорода. Для описания этих переходов разработана вариационная термодинамическая модель. Модель основана на минимизации термодинамических необратимостей и приводит к уравнению Эйлера-Лагранжа, из которого вытекает эксергетический инвариант Гусева в его канонической форме:

Этот инвариант управляет переходом между режимами с низким H₂, плато и высоким H₂. Параметр выхода водорода действует как параметр порядка, в то время как функционал необратимости становится эквивалентным функционалу Ландау-Гинзбурга. Получены критические показатели β = 1/2, γ = 1, δ = 3, которые, как показано, являются универсальными. Установлена структура перенормировочной группы (RG), выявляющая критическую фиксированную точку, соответствующую режиму плато. Эта теория обеспечивает единую основу для оптимизации производства водорода в реакторах сверхкритического крекинга.

Supercritical hydrogen-yielding cracking of heavy hydrocarbon feedstocks exhibits universal critical regimes that fundamentally determine hydrogen production efficiency. A variational thermodynamic model is developed to describe these transitions. The model is based on the minimization of thermodynamic irreversibilities and leads to the Euler-Lagrange equation, from which the Gusev Exergetic Invariant emerges in its canonical form:

This invariant governs the transition between Low-H₂, Plateau, and High-H₂ regimes. The hydrogen-yield parameter acts as an order parameter, while the functional of irreversibilities becomes equivalent to a Landau-Ginzburg functional. Critical exponents β = 1/2, γ = 1, δ = 3 are derived and shown to be universal. A renormalization-group (RG) structure is established, revealing a critical fixed point corresponding to the plateau regime. The theory provides  a unified framework for optimizing hydrogen production in supercritical cracking reactors.

крекинг с выделением сверхкритического водородаэксергетический инвариант Гусевавариационная термодинамикакритические режимыпереходы с выделением водородафункционал Ландау-Гинзбургакритические показателиперенормировочная группапсевдокритическая областьпроизводство энтропиисверхкритические жидкостиоптимизация производства водородатермодинамические необратимостипараметр порядкамасштабная инвариантностьsupercritical hydrogen-yielding crackingGusev Exergetic Invariantvariational thermodynamicscritical regimeshydrogen-yield transitionsLandau-Ginzburg functionalcritical exponentsrenormalization grouppseudocritical regionentropy productionsupercritical fluidshydrogen production optimizationthermodynamic irreversibilitiesorder parameterscale invarianceThe author acknowledges the contribution of the Institute of Hydrogen Economy and Fermaltech Montenegro for supporting the development of the theoretical framework. This research received no external funding. The work was conducted independently within Fermaltech Montenegro Limited and the Institute of Hydrogen Economy.References. Alexander L. Gusev. Physics of Critical Transitions in Supercritical Fluids: Variational Theory, Order Parameter, and the Gusev Exergetic Invariant // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2026. – № 02(443), pp. 34-47.. Alexander L. Gusev. Physics of Critical Transitions in Supercritical Fluids: Variational Theory, Order Parameter, and the Gusev Exergetic Invariant // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2026. – № 02(443), pp. 34-47.. Landau L. D., Lifshitz E. M. Statistical Physics. Part 1. – M.: Nauka, 1976.. Landau L. D., Lifshitz E. M. Statistical Physics. Part 1. – M.: Nauka, 1976.. Landau L. D., Lifshitz E. M. Field Theory. – M.: Nauka, 1973.. Landau L. D., Lifshitz E. M. Field Theory. – M.: Nauka, 1973.. Ginzburg V. L., Landau L. D. On the Theory of Superconductivity // JETP. – 1950; 20:1064.. Ginzburg V. L., Landau L. D. On the Theory of Superconductivity // JETP. – 1950; 20:1064.. Wilson K. G. Renormalization group and critical phenomena // Rev. Mod. Phys. – 1975; 47:773.. Wilson K. G. Renormalization group and critical phenomena // Rev. Mod. Phys. – 1975; 47:773.. Goldenfeld N. Lectures on Phase Transitions and the Renormalization Group. Addison-Wesley, 1992.. Goldenfeld N. Lectures on Phase Transitions and the Renormalization Group. Addison-Wesley, 1992.. Prigozhin I. Introduction to the Thermodynamics of Irreversible Processes. – Moscow: IL, 1960.. Prigozhin I. Introduction to the Thermodynamics of Irreversible Processes. – Moscow: IL, 1960.. De Groot S. R., Mazur P. Non-Equilibrium Thermodynamics. – Dover, 1984.. De Groot S. R., Mazur P. Non-Equilibrium Thermodynamics. – Dover, 1984.. Kondepudi D., Prigogine I. Modern Thermodynamics. – Wiley, 2014.. Kondepudi D., Prigogine I. Modern Thermodynamics. – Wiley, 2014.. Vargaftik N. B. Tables on the Thermophysical Properties of Liquids and Gases. – Hemisphere, 1975.. Vargaftik N. B. Tables on the Thermophysical Properties of Liquids and Gases. – Hemisphere, 1975.. Pioro I., Duffey R. Heat transfer and hydraulic resistance at supercritical pressures // ASME J. Heat Transfer. – 2007; 129:12.. Pioro I., Duffey R. Heat transfer and hydraulic resistance at supercritical pressures // ASME J. Heat Transfer. – 2007; 129:12.. Oka Y. Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactors. – Springer, 2014.. Oka Y. Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactors. – Springer, 2014.. Jackson J. D. Heat transfer to fluids at supercritical pressure // Nucl. Eng. Des. – 2013; 264:24.. Jackson J. D. Heat transfer to fluids at supercritical pressure // Nucl. Eng. Des. – 2013; 264:24.. Stroganov S. P., Arnold V. I. Catastrophes and Bifurcations. – Moscow: Nauka, 1990.. Stroganov S. P., Arnold V. I. Catastrophes and Bifurcations. – Moscow: Nauka, 1990.. Strogatz S. H. Nonlinear Dynamics and Chaos. – Westview Press, 2015.. Strogatz S. H. Nonlinear Dynamics and Chaos. – Westview Press, 2015.. Cross M. C., Hohenberg P. C. Pattern formation outside equilibrium // Rev. Mod. Phys. – 1993; 65:851.. Cross M. C., Hohenberg P. C. Pattern formation outside equilibrium // Rev. Mod. Phys. – 1993; 65:851.. Ginzburg V. L. On Landau’s theory of phase transitions // Phys. Usp. – 1995; 38:490.. Ginzburg V. L. On Landau’s theory of phase transitions // Phys. Usp. – 1995; 38:490.. Chaikin P. M., Lubensky T. C. Principles of Condensed Matter Physics. Cambridge Univ. Press, 1995.. Chaikin P. M., Lubensky T. C. Principles of Condensed Matter Physics. Cambridge Univ. Press, 1995.. Zinn-Justin J. Quantum Field Theory and Critical Phenomena. Oxford Univ. Press, 2002.. Zinn-Justin J. Quantum Field Theory and Critical Phenomena. Oxford Univ. Press, 2002.. Wilson K. G., Kogut J. The renormalization group and the ε-expansion // Phys. Rep. – 1974; 12:75.. Wilson K. G., Kogut J. The renormalization group and the ε-expansion // Phys. Rep. – 1974; 12:75.. Fisher M. E. Renormalization group theory: Its basis and formulation in statistical physics // Rev. Mod. Phys. – 1998; 70:653.. Fisher M. E. Renormalization group theory: Its basis and formulation in statistical physics // Rev. Mod. Phys. – 1998; 70:653.. Cardy J. Scaling and Renormalization in Statistical Physics. Cambridge Univ. Press, 1996.. Cardy J. Scaling and Renormalization in Statistical Physics. Cambridge Univ. Press, 1996.. Pioro I. L., Khartabil H. F., Duffey R. B. Heat transfer to supercritical fluids flowing in channels // Nucl. Eng. Des. – 2005; 235:2407.. Pioro I. L., Khartabil H. F., Duffey R. B. Heat transfer to supercritical fluids flowing in channels // Nucl. Eng. Des. – 2005; 235:2407.. Yamagata K. et al. Forced convective heat transfer to supercritical water // Int. J. Heat Mass Transfer. – 1972; 15:2575.. Yamagata K. et al. Forced convective heat transfer to supercritical water // Int. J. Heat Mass Transfer. – 1972; 15:2575.. Mokry S. et al. Heat transfer deterioration in supercritical fluids // Exp. Therm. Fluid Sci. – 2011; 35:1425.. Mokry S. et al. Heat transfer deterioration in supercritical fluids // Exp. Therm. Fluid Sci. – 2011; 35:1425.. Gusev A. L. Universal regime criterion for supercritical heat transfer // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2026; 2 (443):66-77.. Gusev A. L. Universal regime criterion for supercritical heat transfer // Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2026; 2 (443):66-77.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.