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

Как будут использоваться наноматериалы для безэмиссионной энергетики будущего

Как будут использоваться наноматериалы для безэмиссионной энергетики будущего
Немецко-американская компания Neutrino Energy Group изобрела наноматериал на основе графена, который преобразовывает энергию теплового броуновского движения атомов графена т окружающих полей излучений невидимого спектра, включая поток нейтрино, в электроэнергию.


В последние годы многочисленные группы учёных по всему миру исследуют свойства графена с целью его прикладного применения. Повышенный интерес к этому материалу объясняется наличием таких уникальных свойств, как высокая проводимость и теплопроводность, прочность и гидрофобность, что открывает масштабные перспективы применение графена в различных областях промышленности.

Одним из наиболее важных направлений внедрения графена становится энергетика, к которой по праву относятся не только способы энергогенерации, но и системы хранения энергии, которые приобретают свою особую значимость в рамках процесса энергетического перехода от традиционной энергетики к энергетике альтернативной. Использование графена в аккумуляторных батареях в несколько раз увеличивает их удельную ёмкость, что даёт возможность многократно увеличить пробег электромобиля на одной зарядке, а также обеспечивает быструю зарядку аккумуляторной батареи.

Но гораздо более важную роль играет использование графена непосредственно для самого процесса электрогенерации. Исследовательские работы в этом направлении ведутся интенсивно во многих странах. Впервые о возможности создания источников электроэнергии с использованием графена в качестве базового элемента заявил немецкий математик Holger Thorsten Schubart, доказавший уже более 10 лет назад, что графен способен преобразовывать тепловое броуновское движение атомов и окружающие поля излучений невидимого спектра в электрический ток. На основе полученных практическим опытом знаний и результатах лабораторных экспериментов он при участии группы учёных немецко-американской компании Neutrino Energy Group изобрёл электрогенерирующий многослойный наноматериал из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, осаждаемых на металлическую фольгу из паровой фазы. 

Следует упомянуть, что одновременно графен широко исследуется и учёными из Массачусетского технологического института (MIT), США. Однако их достижения более скромные в сравнении с результатами, достигнутыми учёными Neutrino Energy Group. Область исследований MIT направлена на преобразование энергии окружающих терагерцевых волн в постоянный электрический ток. Эти высокочастотные волны излучения, известные как «Т-лучи», производятся почти всем, что регистрирует температуру, включая наши собственные тела и неодушевленные предметы вокруг нас. Любое устройство, которое посылает сигнал Wi-Fi, также излучает терагерцевые волны — электромагнитные волны с частотой между микроволнами и инфракрасным светом. «Мы окружены электромагнитными волнами в терагерцовом диапазоне», - говорит ведущий автор Хироки Исобе, постдок в Лаборатории исследования материалов MIT. «Если мы сможем преобразовать эту энергию в источник энергии, который мы можем использовать для повседневной жизни, это поможет решить энергетические проблемы, с которыми мы сталкиваемся сейчас».

В отличие от MIT исследования Neutrino Energy Group не замыкаются каким-либо одним фактором воздействия на графен, а имеют намного более комплексный и прикладной характер. Они опираются на свойство графена - повышенные, по сравнению с другими материалами, колебания его атомов. Причём графен, относясь к 2D материалам, может устойчиво существовать, только если ведёт себя как 3D материал. Это свойство связано с особенностями его кристаллической решётки, которая представляет собой плоскость, состоящую из шестиугольных ячеек, то есть, является двумерной гексагональной кристаллической решёткой. По этой причине колебания атомов графена вызывают появление «графеновых волн», частота и амплитуда колебаний которых зависит от воздействия окружающих полей излучений и тепловых потоков. «Графеновые волны» наблюдаются в микроскоп с сильным разрешением. 

Holger Thorsten Schubart констатирует, - «Чем больше факторов, влияющих на частоту и амплитуду колебаний атомов графена, тем устойчивее работают источники электроэнергии, созданные на основе разработанной нами Neutrinovoltaic технологии. На величину колебаний атомов графена влияют нейтрино, антинейтрино, электромагнитные поля, существующие в месте расположения источников тока, температура, терагерцевые волны. Ввиду многофакторности воздействия на величину колебаний атомов графена, в настоящее время сложно со 100% точностью определить долю воздействия того или иного фактора на выходную мощность. Были проведены исследования вклада именно частиц нейтрино на генерацию электроэнергии. С этой целью испытываемая энергетическая пластина размером А-4 была полностью изолирована от воздействия каких-либо электромагнитных наводок за исключением нейтрино, что достигалось размещением её к клетке Фарадея на глубине более 30м под землёй в бетонном бункере. В таких условиях электроизмерительный прибор устойчиво фиксировал мощность 2.5-3.0 Вт.» 



 

Holger Thorsten Schubart, президент Neutrino Energy Group


Механизм взаимодействия нейтрино с веществом раскрыли опубликованные результаты экспериментов COHERENT в лаборатории Ок-Ридж (США), доказавшие, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Аналогичную модель взаимодействия нейтрино любых энергий, но имеющих массу, с атомами графена можно принять в качестве теоретического обоснования схемы конвертации кинетической энергии нейтрино в постоянный электрический ток.

Стабильность электрогенерации источников тока от Neutrino Energy Group в независимости от погодный условий, времени суток и сезона обеспечивает несомненные преимущества относительно солнечной и ветровой электрогенерации. Кроме того, размещение генерирующих пластин друг над другом, как стопка писчей бумаги, обеспечивает компактность источников тока и возможность их размещения непосредственно в местах потребления энергии, включая внутрикорпусное размещение источников тока в электроприборах и оборудовании, что означает отсутствие необходимости подключаться к централизованным линиям электропередач.

В настоящее время 1 м3 материала будет давать мощность около 36 кВт при комнатной температуре 23,7° C. Набор плотноупакованных спрессованных пластин, что означает последовательное их соединение друг с другом, составляет энергетический модуль, а соединение энергетических модулей друг с другом последовательно и/или параллельно обеспечивает необходимые выходные характеристики источников тока. 

Одним из важнейших прикладных применений Neutrinovoltaic технологии может стать в ближайшем будущем автомобилестроение, в частности, электромобильность. Создание электромобиля со встроенными в его корпус источниками тока предлагает решение для существующих в настоящее время проблем, а именно:

  • отмена потребности строительства широкой инфраструктуры для их зарядки, 
  • отсутствие необходимости наращивания дополнительной электрогенерации для компенсации мощности зарядки электромобилей,
  • возможность использования маленьких аккумуляторных батарей, что уменьшает потребность в дефицитных дорогих материалах, а также снижает нагрузку на экологию при переработке отработанных батарей.

Компания Neutrino Energy Group заключила лицензионные договора с рядом крупных производственных компаний в различных странах на производство источников тока. Первый промышленный выпуск Neutrino Power Cubes источников электроэнергии мощностью 5-10 кВт*час начнется в Швейцарии. Кроме того, заключен договор с индийской компанией С-МЕТ на разработку корпуса Pi электромобиля из метаматериала со встроенными источниками тока на основе Neutrinovoltaic технологии. Стартовые инвестиции в проект составили $2.5 млрд.

Несмотря на относительно короткий срок исследований свойств графена, он уже проявил себя в качестве перспективного материала для потребностей альтернативной энергетики, открывая новые возможности человечеству на пути к отказу от ископаемого топлива и первый пример использования его на практике  – лучшее тому доказательство.


Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.


Комментарии:

12.09.22 10:07

Привет

Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Intracept убирает хронической боли в спине с помощью тепла

Intracept убирает хронической боли в спине с помощью тепла

Постоянная боль в пояснице стала изнурительной проблемой для миллионов людей во всем мире, и ее нелегко лечить. Технология под названием Intracept создает волны, осторожно доставляя тепло к пораженному позвонку, чтобы заглушить нервные сигналы и сдержать хроническую боль.

Intracept был разработан медицинской фирмой Relievant Medsystems и основан на минимально инвазивной процедуре, направленной на устранение распространенного источника боли в пояснице, исходящей от позвоночника. Такой тип боли передается через базивертебральный нерв, который проходит через позвонки, включая замыкательные пластинки позвонков и фрагменты хрящей и костей между дисками. Когда пациент н...
05.10.22 09:12
0
0
Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена трем ученым за их работу в области новаторской квантовой информатики. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер провели одни из первых экспериментов с запутанными фотонами, открыв будущее для коммерческих квантовых компьютеров.

Жуткий мир квантовой физики предсказывает несколько неожиданных странностей, включая квантовую запутанность. Это состояние позволяет двум частицам настолько переплестись друг с другом, что изменения, внесенные в одну, мгновенно повлияют на другую, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта идея обеспокоила даже Эйнштейна, который утверждал, что квантовая физика является «неполной...
05.10.22 07:18
0
0
Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

В прошлом году инженеры из Университета Пердью использовали свой опыт в области материаловедения для производства самой белой в мире краски, способной отражать около 98% падающего солнечного света и, следовательно, обладающей большим потенциалом, когда речь идет об энергоэффективности зданий.

Команда внесла некоторые изменения в рецепт и выпустила более тонкую и легкую версию, которая, по их словам, идеально подходит для использования в автомобилях, поездах и самолетах. Первоначальная версия ультрабелой краски обязана своей исключительной способностью отражать солнечный свет включению сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Он был добавлен в см...
05.10.22 07:02
0
0
Хаббл обнаружил величественную спиральную галактику

Хаббл обнаружил величественную спиральную галактику

Величественные широкие рукава спиральной галактики NGC 5495 стали видны с помощью Широкоугольной камеры 3 космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА на новом изображении.

NGC 5495, расположенная примерно в 300 миллионах световых лет от Земли в созвездии Гидры, представляет собой сейфертовскую галактику с особенно яркой центральной областью. В этих светящихся ядрах, известных астрономам как активные галактические ядра, преобладает свет, излучаемый пылью и газом, падающими в сверхмассивную черную дыру. Это изображение получено из серии наблюдений, сделанных астроном...
04.10.22 07:51
0
0
Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена трем ученым за их работу в области новаторской квантовой информатики. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер провели одни из первых экспериментов с запутанными фотонами, открыв будущее для коммерческих квантовых компьютеров.

Жуткий мир квантовой физики предсказывает несколько неожиданных странностей, включая квантовую запутанность. Это состояние позволяет двум частицам настолько переплестись друг с другом, что изменения, внесенные в одну, мгновенно повлияют на другую, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта идея обеспокоила даже Эйнштейна, который утверждал, что квантовая физика является «неполной...
05.10.22 07:18
0
0
Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

В прошлом году инженеры из Университета Пердью использовали свой опыт в области материаловедения для производства самой белой в мире краски, способной отражать около 98% падающего солнечного света и, следовательно, обладающей большим потенциалом, когда речь идет об энергоэффективности зданий.

Команда внесла некоторые изменения в рецепт и выпустила более тонкую и легкую версию, которая, по их словам, идеально подходит для использования в автомобилях, поездах и самолетах. Первоначальная версия ультрабелой краски обязана своей исключительной способностью отражать солнечный свет включению сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Он был добавлен в см...
05.10.22 07:02
0
0
Углеродные нанотрубки повышают эффективность «нанобионических» бактериальных солнечных элементов

Углеродные нанотрубки повышают эффективность «нанобионических» бактериальных солнечных элементов

Инженеры EPFL нашли способ вставлять углеродные нанотрубки в фотосинтезирующие бактерии, что значительно увеличивает их электрическую мощность. Они даже передают эти нанотрубки своим потомкам при делении посредством того, что команда называет «унаследованной нанобионикой».

Солнечные батареи являются ведущим источником возобновляемой энергии, но их производство оказывает большое влияние на окружающую среду. Как и во многих других случаях, мы можем брать у природы подсказки о том, как улучшить наши устройства, и в этом случае фотосинтезирующие бактерии, которые получают энергию от солнечного света, могут быть использованы в микробных топливных элементах.В новом исслед...
19.09.22 11:53
0
0
Ультратонкая метаповерхность создает паутину квантово-запутанных фотонов

Ультратонкая метаповерхность создает паутину квантово-запутанных фотонов

Ученые из Национальной лаборатории Сандия и Института Макса Планка разработали способ создания сети квантово-запутанных фотонов, используя гораздо более простую установку, чем обычно. Ключ представляет собой поверхность с точным рисунком, которая в 100 раз тоньше бумаги и может заменить целую комнату оптического оборудования.

Квантовая запутанность — это странно звучащее явление, когда две частицы могут настолько сплестись вместе, что манипулирование одной из них мгновенно повлияет на ее партнера, независимо от того, насколько далеко они могут быть друг от друга. Это формирует основу для новых технологий, таких как квантовые вычисления и квантовое шифрование. Проблема в том, что генерировать запутанные группы фотонов ...
15.09.22 07:59
0