Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения

Нанотехнологии – революционные возможности для системы энергоснабжения
Тенденции в развитии энергетики, особенно в кризисные времена, когда бесперебойное энергоснабжение является непременным условием выживания, а также в связи с планами ЕС по постепенному отказу от ископаемого топлива в период до 2050 года подразумевают перевод энергетики на генерацию без выбросов СО2 в атмосферу.


И ставят вопрос о разработке способов генерации электроэнергии, не связанных с традиционной энергетикой и базирующейся на использовании новейших материалов.

В настоящее время многие научные исследования в той или иной мере связаны с возможностью преобразования падающего на Землю потока солнечных частиц. Данное направление работ является очень перспективным в связи с  появлением новых материалов.

Несмотря на приоритетное внимание общественности к тематике распространения эпидемии и способах борьбы с ней, вопросы о перспективах развития энергетики особенно в связи со сложной ситуацией в мире приобретают сегодня свою особую актуальность и занимают важное место в экономических обзорах в интернете и в прессе. 

О чем идет речь?

Одна из возможных дискутируемых перспектив - создание малых АЭС, как, например, первая плавучая АЭС на Чукотке «Академик Ломоносов» в России, так и планы других стран по развитию малых АЭС. Хотя один из минусов подобных проектов виден достаточно четко, организация безопасности и защита подобных АЭС  потребует аналогичных по объему вложений, как и для больших АЭС, что негативно повлияет на экономическую эффективность малой атомной станции. 

Сама энергетика, методы и способы получения и распределения электроэнергии очень консервативны. Фактически сейчас осваивается и работает то, что было изобретено ещё 60-100 лет назад, конечно с учетом модернизаций. Десятки тысяч специалистов, по большому счёту, занимаются только усовершенствованием того, что было спроектировано не только их отцами и матерями, но ещё их дедушками и бабушками. Это конечно важно, но сложившаяся система электроснабжения нуждается в радикальном обновлении и перестройке, поэтому настоящее поколение учёных должно внести свой вклад в развитие инновационных экологичных способов и методов получения энергии на основе использования новейших материалов, способных исключить необходимость сжигания ископаемого топлива для выработки электроэнергии. Именно революционные изменения в технологиях получения экологически чистой безопасной электроэнергии без нанесения ущерба и загрязнения окружающей среде и будут стартовой площадкой для человечества на новом витке технологического прогресса. Развитие IT-технологий, роботизированной техники безусловно важны, но без революции в электроснабжении развитие человечества будет неполноценным и негармоничным. Чтобы осуществить подобные радикальные изменения необходимо отказаться от устоявшихся парадигм и сложившихся структур, необходимы учёные с новым видением, незашоренным взглядом и свободные от влияния существующей сложившейся системы в энергетике.

Учёные различных стран работают над созданием новых способов получения электроэнергии в эру «после нефти». Это и строительство термоядерного реактора на юге Франции, развитие ветряной и солнечной электрогенераций и т.д. Однако наибольший интерес представляют новейшие разработки, использующие графен в качестве материала для источников постоянного электрического тока. В последние годы исследования графена показали, что он обладает большой механической прочностью, высокой теплопроводностью и электропроводимостью, что позволило уже сейчас начать его применять для различных целей, как высокоэффективных теплоотводящих поверхностей, аккумуляторов с улучшенными характеристиками, наномеханических резонаторов, каналов умножения электронов в приборах эмиссионной наноэлектроники, сорбентов большой ёмкости для безопасного хранения водорода и т.д. Спектр использования графена настолько широк, что способен кардинальным образом изменить технологический уровень развития человечества. Но в данной статье хотелось бы остановиться на использовании графена именно для нужд генерации электроэнергии.

В настоящее время в серьёзных научных кругах ни у кого уже не вызывает сомнение возможность графена генерировать электрический ток под воздействием различных электромагнитных излучений. Комбинируя графен с нитридом бора учёные Массачусетского технологического института смогли получить постоянный электрический ток под воздействием терагерцовых волн. Терагерцовые волны широко распространены в нашей повседневной жизни, и, если их использовать, то их концентрированная энергия может потенциально служить альтернативным источником энергии. Учёные MIT также обнаружили, что чем сильнее энергия поступающего терагерца, тем больше энергии устройство может преобразовывать в постоянный ток. Исследователи разработали проект терагерцового выпрямителя, состоящего из небольшого квадрата графена, который расположен на слое нитрида бора и находится внутри антенны, которая будет собирать и концентрировать окружающее терагерцовое излучение, усиливая его сигнал настолько, чтобы преобразовать его в постоянный ток.



Holger Thorsten Schubart, CEO Neutrino Energy Group

Фотограф Максим Новиков

Однако, несмотря на весь авторитет Массачусетского технологического института в научном мире и финансовую поддержку государства, первенство в исследовании использования графена для электрогенерации следует признать за частной немецко-американской научно-технологической компанией Neutrino Energy Group. Эта компания разработала технологию получения постоянного электрического тока путем нанесения многослойного нанопокрытия из чередующихся слоев графена и легированного кремния на металлическую фольгу. Предполагается, что многослойное расположение чередующихся слоёв графена и легированного кремния приводит к тому, что силы между электронами графена «выбиваются» из равновесия. Общий эффект заключался в том, что физики называют «косым рассеянием», когда облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении, что и называется постоянным электрическим током.

Благодаря такому многослойному материалу и повышенному колебательному движению атомов графена, эта чрезвычайно чуткая к внешним электромагнитным волнам конструкция энергетической ячейки способна принимать не только воздействие терагерцовых волн, но и высокоэнергетических космических частиц невидимого спектра излучения. Это позволяет получать постоянный электрический ток круглосуточно вне зависимости от места размещения энергетической ячейки. Кроме того, при отсутствии или слабом фоновом воздействии терагерцовых волн, такая многослойная конструкция из слоёв графена и легированного кремния позволит получать постоянный ток только от воздействия высокоэнергетических космических частиц невидимого спектра излучения (нейтрино), что и подтвердили независимые испытания в клетке Фарадея в условиях исключения воздействия терагерцовых волн. Компания Neutrino Energy Group опубликовала данные исследований Neutrinovoltaic технологии, которые показали, что в клетке Фарадея с пластины размером А-4 была получена выходная мощность 2.5-3.0 Вт. Большим преимуществом такой конструкции является возможность масштабирования до заданных выходных характеристик и геометрических размеров. Генеральный директор Neutrino Energy Group, господин Шубарт прогнозирует, что компания сможет выйти на выпуск готовых изделий уже через 2-3 года, которые необходимы компании для отработки промышленной сборки и ресурсных испытаний первых тестируемых образцов источников постоянного тока Neutrino PowerCube®

Безусловно, в данном случае мы имеем дело с одной из самых инновационных и прогрессивных технологий экологичной энергогенерации в мире. Несмотря на распространение эпидемии и экономическую рецессию, разработки не прекращаются, «хотя на данный момент это возможно только в самых сложных условиях» - говорит Хольгер Шубарт. 

Развитие и внедрение этой инновационной технологии в повседневную жизнь будет означать начало новой эры в энергетике.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории, астрономы обнаружили пару сверхмассивных черных дыр, наиболее близких к Земле.

Эти объекты также находятся недалеко друг от друга в сравнении с любой другой ранее обнаруженной парой сверхмассивных черных дыр, и в конечном итоге сольются в одну гигантскую черную дыру. Фоггель с командой смогли определить массы двух объектов, наблюдая за тем, как гравитационное притяжение черных дыр влияет на движение звезд вокруг них. Было обнаружено, что большая черная дыра, расположенная п...
01.12.21 12:24
0
0
Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Новое исследование, проведенное астрономами из Университета Мэриленда, показывает, что самая большая из обнаруженных комет Бернардинелли-Бернштейна была активна задолго до того, что считалось ранее, а это означает, что лед внутри нее испаряется и образует оболочку из пыли и пара, известную как кома. Только одна активная комета наблюдалась дальше от Солнца, и она была намного меньше кометы Бернардинелли-Бернштейна.

Это открытие поможет астрономам определить, из чего состоит комета Бернардинелли-Бернштейна, и даст представление об условиях во время формирования Солнечной системы. «Эти наблюдения увеличивают расстояния для активных комет намного дальше, чем нам было известно», - сказал Тони Фарнхэм, автор исследования. Ученые впервые обнаружили комету C/2014 UN271 Бернардинелли-Бернштейна в июне 2021 года с и...
30.11.21 11:19
1
1
Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Ученые из Калифорнийского университета (UCSF) впервые успешно отредактировали геном бактерий в микробиоме кишечника живых мышей. Вирусы, охотящиеся за бактериями, загружены системой редактирования генов CRISPR, что стало прорывом, который может помочь управлять соотношением между различными видами бактерий для лечения ряда проблем со здоровьем.

В каждом кишечнике огромное сообщество микроорганизмов. Этот микробиом кишечника неразрывно связан с нашим здоровьем, а не только со здоровьем пищеварительной системы. Недавние исследования показали, что микробиом кишечника может играть роль в возникновении аутоиммунных заболеваний, диабета, рака, сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Паркинсона, Альцгеймера, рассеянного склероза и даже депресс...
29.11.21 10:56
0
0
Обнаружена волна Ганготри, соединяющая два спиральных рукава Млечного Пути

Обнаружена волна Ганготри, соединяющая два спиральных рукава Млечного Пути

Группа исследователей из Германии, Франции и Великобритании обнаружила длинную тонкую нить плотного газа, соединяющую два спиральных рукава галактики Млечный Путь.

Предыдущие исследования показали, что у других галактик есть особенности, называемые перьями - длинные газовые нити с зазубринами, которые с Земли выглядят как перья. Но из-за того, что галактику Млечный Путь очень сложно изучить с точки зрения Земли, до сих пор не было замечено никаких подобных особенностей. В своей работе исследователи изучали концентрацию угарного газа в данных телескопа APEX ...
28.11.21 13:56
0
0
Coca Cola выпускает бутылку из 100% пластика растительного происхождения

Coca Cola выпускает бутылку из 100% пластика растительного происхождения

Уже существуют некоторые многообещающие достижения в мире пластмасс на растительной основе, и не только благодаря исследовательским группам, работающим на переднем крае материаловедения, но и от традиционных поставщиков пластмасс на нефтяной основе, таких как Lego и Pepsi.

Последние шаги Coca Cola в этой области - это первая в истории бутылка, сделанная из 100% растительного пластика, произведенная с использованием технологий, которые, по ее словам, готовы к расширению. Недавно представленная бутылка на растительной основе появилась более чем через десять лет после того, как компания впервые представила свою PlantBottle, состоящую из перерабатываемого полиэтилентер...
25.10.21 13:39
0
1
Одежда OmniFiber записывает и воспроизводит модели дыхания

Одежда OmniFiber записывает и воспроизводит модели дыхания

Представьте себя певцом-любителем или спортсменом на тренировке и возможность «почувствовать», как дышит профессионал во время выступления. Это лишь одно из возможных применений нового «умного» волокна, которое также может найти применение в медицине.

Технология, известная как OmniFiber, разрабатывается учеными из Массачусетского технологического института, Уппсальского университета и Королевского технологического института Швеции. Она принимает форму недорогих растяжимых нитевидных волокон с внешней плетеной полимерной оболочкой, нижележащего слоя мягкого материала, который определяет растяжение или сжатие как изменение электрического сопроти...
17.10.21 13:24
0
1
Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Целлюлозные заводы производят значительное количество отходов, и ученые довольно творчески подходят к тому, как их можно использовать.

Последний пример исходит от исследователей Университета Британской Колумбии (UBC), которые использовали отходы целлюлозного завода в качестве наполнителя для цемента, который оказался более прочным и устойчивым. Отходы, лежащие в основе этого прорыва, известны как зола уноса целлюлозных заводов (PFA), которую целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки производит более миллиона тонн ежего...
11.04.21 16:09
0
2
Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Сейчас для создания устройства с высокой электропроводностью придется использовать твердые металлы. Но теперь ученые из Университета Карнеги-Меллона создали мягкий и гибкий материал, отвечающий всем требованиям.

Под руководством профессора Кармеля Маджиди исследователи начали с суспендирования чешуек серебра микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатном гидрогеле. Когда этот материал впоследствии был частично дегидратирован, чешуйки серебра сцепились друг с другом, образуя сети, проходящие через матрицу гидрогеля. Эти сети были не только очень электропроводными, но и могли противостоять механическ...
21.03.21 13:29
0