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
Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

На недавно открытой экзопланете стоит поискать признаки жизни. Анализ, проведенный группой ученых, описывает планету, которая вращается вокруг красного карлика Wolf 1069 в обитаемой зоне.

В эту зону входят расстояния вокруг звезды, на которых на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Кроме того, масса планеты Wolf 1069 b похожа на массу Земли. Весьма вероятно, что она представляет собой каменистую планету, которая также может иметь атмосферу. Это делает планету одной из немногих перспективных целей для поиска признаков благоприятных для жизни условий и биосигнатур. Ко...
04.02.23 09:28
0
1
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
0
Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Многокомпонентные 3D-принтеры уже существуют, нить, которую они создают, обычно представляет собой один материал в любой точке процесса печати. Новая система производит настоящие нити из нескольких материалов, и они могут похвастаться потенциально очень полезной спиральной конструкцией.

Экспериментальная установка была разработана командой Гарвардского университета под руководством профессора Дженнифер Льюис, профессора Дэвида Кларка и докторанта Натали Ларсон. Его печатающая головка состоит из четырех отдельных картриджей, каждый из которых может содержать разные «чернила» (фотоотверждаемый вязкий печатный материал). Все четыре картриджа подаются в одно сопло, которое выдавлива...
21.01.23 15:00
0
1
Найден секретный ингредиент, помогающий самовосстановлению древнеримского бетона

Найден секретный ингредиент, помогающий самовосстановлению древнеримского бетона

Если пренебрегать современным бетонным сооружением в течение нескольких десятилетий, оно начнет разваливаться, а сооружения, построенные древними римлянами, по-прежнему остаются прочными спустя 2000 лет. Инженеры нашли включение, которое помогает древним бетонным трещинам самозалечиваться, и показали, как можно воссоздать рецепт, чтобы новые здания служили дольше.

Бетон является наиболее часто используемым строительным материалом в мире, но он не невосприимчивым к повреждениям. Погода и нагрузки могут привести к крошечным трещинам, затем перерасти в гораздо более крупные трещины, которые в конечном итоге угрожают целостности всей конструкции. Это может потребовать дорогостоящего обслуживания или замены, чтобы предотвратить катастрофические разрушения. Древ...
09.01.23 09:01
0
1
Умное устройство эффективно выделяет водород и литий из морской воды

Умное устройство эффективно выделяет водород и литий из морской воды

Китайские исследователи продемонстрировали электролизер для морской воды, который работает так же эффективно, как коммерческий электролизер для пресной воды, в течение нескольких месяцев подряд, не разъедая себя до смерти. Также эти машины могут собирать литий.

Одна из проблем с возобновляемым источником водорода заключается в том, что он использует пресную воду, а поскольку четверть населения мира уже сталкивается с острой нехваткой воды по крайней мере один месяц в году, пресная вода становится все более исчерпаемым и ценным ресурсом. Таким образом, технологии, которые могут электролизовать водород из обильной морской воды, покрывающей большую часть пл...
18.12.22 20:45
0