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

Композитная наноплёнка – ноу-хау Neutrinovoltaic электрогенерации

Композитная наноплёнка – ноу-хау Neutrinovoltaic электрогенерации
Многослойная наноплёнка из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, наносимых послойно на металлическую фольгу, позволила создать новый вид альтернативной энергетики.


Многослойная наноплёнка из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, наносимых послойно на металлическую фольгу, позволила создать новый вид альтернативной энергетики. Процесс электрогенерации подчиняется законам физики, а сама технология получила название Neutrinovoltaic. Такое название обусловлено участием в этом процессе не только окружающих полей излучений невидимого спектра и температуры окружающей среды, в которой находятся электрогенерирующие пластины, но и влияние воздействия нейтрино на ядра атома графена, заключающегося в передаче частично или полностью кинетической энергии нейтральных частиц нейтрино ядрам атомов графена. Свойства нейтрино широко исследуются во многих странах не только с чисто научной точки зрения, но и в плане практического применения. Пожалуй, впервые учёные научно-технологической компании Neutrino Energy Group определили практическую роль нейтрино, имеющих массу, в процессе генерации электроэнергии: усиление гармонических колебаний атомов графена, т.е. частоты и амплитуды их колебаний, которые проявляются в возникновении «графеновых» волн, которые наблюдаются в микроскоп с большим разрешением. В ознаменование данного открытия технология и получила название Neutrinovoltaic.


«Графеновые» волны

Механизм же взаимодействия нейтрино с веществом был раскрыт и описан в публикациях коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США). Было доказано, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами аргона. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS). Нейтрино, подобно теннисному шарику, налетающему на шар для боулинга, "ударяется" о большое и тяжёлое ядро атома и передаёт ему крошечное количество энергии. В результате ядро почти незаметно отскакивает. Аналогичное взаимодействие нейтрино низких энергий имеет место и при взаимодействии с графеном. Аргон имеет порядковый номер 18 в периодической системе химических элементов и атомный вес 39,948, тогда как графен (углерод) имеет порядковый номер 6 и атомный вес 12,011. Это говорит о том, что эффект ударов нейтрино об ядра атомов графена будет выражен более сильно, чем об ядра аргона. Причём чем больше кинетическая энергия нейтрино, тем больше будет эффект взаимодействия их с ядрами графена, а значит сильнее колебания его атомов.

Механизм получения электрического тока основан на процессе воздействия окружающих полей излучений невидимого спектра и температуры на колебания атомов графена. Графен, в качестве одного из материалов, был выбран не случайно, т.к. он имеет гексагональную (шестиугольную) кристаллическую решётку. Графен – это одноатомный слой углерода и относится к 2D материалам, однако сильные колебания атомов графена (в 100 раз выше, чем, например, в кремнии) в результате такого строения кристаллической решётки приводят к появлению так называемых «графеновых волн» или «ряби», т.е.  когда соседние области чередуются между вогнутой и выпуклой кривизной. Чем сильнее воздействие окружающих полей излучений невидимого спектра и температуры, тем сильнее колебания атомов графена, а значит частота и амплитуда колебаний «графеновых волн». Теоретические исследования дают объяснение, что источником этого процесса является электрон-фононная связь, поскольку она подавляет жесткость длинноволнового изгиба и усиливает вне плоскостные флуктуации. Графен имеет чрезвычайно высокую плотность электрического тока (в миллион раз больше, чем у меди) и рекордную подвижность носителей зарядов. В графене каждый атом связан с 3 другими атомами углерода в двухмерной плоскости, при этом один электрон остается свободно доступным в третьем измерении для электронной проводимости.


Схематичное изображение наноплёнки на основе графена

Как и в выпускаемых в настоящее время электрогенераторах и разработанных бестопливных генераторах типа схемы Бедини, возникновение электродвижущей силы (ЭДС) происходит по причине взаимодействия магнитных и электрических полей. Однако, кардинальное отличие заключается в том, что в Neutrinovoltaic технологии пульсирующий механизм взаимодействия возникает не в результате вращения ротора с магнитной катушкой, а в процессе микровибраций графена в наноматериале, что является другим физическим принципом возникновения ЭДС. Возникающая в каждом слое графена, которых в наноматериале может быть от 12 до максимум 20 слоёв, ЭДС, заставляет течь электроны в одном направлении, т.е. возникает электрический ток. Движение электронов в одном направлении достигается путём нанесения пленочных покрытий каждого слоя легирующими элементами, создающими p-n переход, пропускающий электрический ток только в одном направлении, т.е. возникает эффект тонкоплёночного диода. Многослойность наноматериала обеспечивает решение задачи по получению максимально возможной электрической мощности с единицы поверхности, так как один слой графена не может обеспечить достаточную мощность для промышленного применения. В настоящее время с пластины 200х300 мм удаётся получить напряжение 1.5 В и силу тока 2 А. Электрогенерирующий блок брутто-мощностью 7 кВт, состоящий из таких пластин, имеет размер 800х400х600 мм.

Компактность Neutrinovoltaic бестопливных генераторов, отсутствие вращающихся деталей, эксплуатационных затрат, стабильная генерация электроэнергии 24 часа в сутки вне зависимости от погодных условий и времени суток - все эти особенности представляют собой серьёзные конкурентные преимущества. Первым промышленный выпуск Neutrino Power Cubes бестопливных генераторов начнёт завод в Швейцарии, который практически закончил техническую реконструкцию для начала работы. Консорциум инвесторов принял решение о строительстве в Корее гига-фабрики по выпуску Neutrino Power Cubes, запуск производственных мощностей планируется в конце 2024 года с целью достигнуть ежегодного выпуска генераторов к 2029 году общей мощностью 30 ГВт. Кроме того, технология является универсальной для решения других критически важных задач, связанных с электроснабжением, например, в Индии компания Neutrino Energy Group совместно с индийскими партнёрами строит конструкторско-технологический центр, в котором будет испытываться Pi электромобиль с электрогенерирующим корпусом, созданным из метаматериалов. Электромобиль планируется создать в течение 3 лет. Задача Центра - имплементация научных достижений в промышленные разработки.

Любая энергетическая технология в практическом применении может быть конкурентоспособной, если будет привлекательна по цене для потребителя и позволит снизить затраты на энергообеспечение. Что касается технологии Neutrinovoltaic, выбор недорогих и широко распространённых материалов позволяет разработчикам быть уверенными в высокой востребованности технологии и оптимистично смотреть в будущее.

Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.


Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого.

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого. Ранее эта система была не популярна. Затем вспыхнул COVID-19, и все перешли на «удалёнку»: школы, ВУЗы, компании. Электронное обучение стало нужным в глобальном мас...
28.12.23 18:10
0
5
Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток.

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...
30.09.23 06:25
0
9
Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...
22.09.23 09:06
0
17
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
5
Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток.

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...
30.09.23 06:25
0
2
Крупнейший в мире ветряк уже полностью подключен и работает

Крупнейший в мире ветряк уже полностью подключен и работает

Компания Three Gorges Energy подключила к электросети первую в мире морскую ветряную турбину мощностью 16 мегаватт. С ошеломляющим диаметром ротора 260 метров (853 фута) этот колосс будет снабжать чистой энергией около 36 000 китайских домов.

Он не выглядит неуместно, стоя на поле других, меньших гигантов, но MingYang Smart Energy MySE 16-260 является самым большим из когда-либо подключенных к сети. «Машинное отделение» и генератор, размещенные в ступице на вершине 152-метровой башни, весят гигантские 385 тонн, а каждая из трех 123-метровых лопастей добавляет еще 54 тонны, свисая с одной стороны вала генератора. Каждый раз, когда он с...
21.07.23 09:18
0
2
«Шагающий» бур и плазменная дрель обещают дешевую геотермальную энергию

«Шагающий» бур и плазменная дрель обещают дешевую геотермальную энергию

Словацкая компания GA Drilling продемонстрировала пару новых технологий, которые, по ее словам, могут открыть доступ к производству геотермальной энергии почти в любой точке планеты.

Anchorbit и Plasmabit обещают гораздо более быстрое и дешевое бурение горячей породы на глубине 10 км под землей. Интенсивное тепло под поверхностью Земли представляет собой практически неиссякаемый источник надежной чистой энергии, которая будет доступна 24/7 из любой точки Земли — можно использовать ее в виде пара для запуска турбин генератора или направить непосредственно в системы централизов...
30.06.23 12:34
0
3
Исследователи предсказывают, а затем доказывают странные твердотельные тепловые переключатели

Исследователи предсказывают, а затем доказывают странные твердотельные тепловые переключатели

Исследователи из штата Огайо показали, как обычный керамический материал может изменить свою теплопроводность в ответ на воздействие электрического поля, открыв дверь для твердотельных тепловых переключателей, которые могли бы сделать термоэлектрические генераторы намного более эффективными.

Открытие было основано на полезной, но сбивающей с толку идее о квазичастицах, которые действуют так, как будто они существуют, но на самом деле их нет. В твердом теле есть только три типа частиц: протоны, нейтроны и электроны. Когда эти отдельные частицы упакованы вместе в твердое тело, их чрезвычайно трудно предсказать, поскольку движение каждой из них напрямую зависит от всех остальных в массив...
20.02.23 13:00
0