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!
14
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
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
9
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
13
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
0
«Квантовая суперхимия» впервые наблюдалась в лабораторных экспериментах

«Квантовая суперхимия» впервые наблюдалась в лабораторных экспериментах

Ученые из Чикагского университета обнаружили первое свидетельство явления под названием «квантовая суперхимия». Давно предсказанный, но так и не подтвержденный, этот эффект может ускорить химические реакции, дать ученым больше контроля над ними и послужить основой для квантовых вычислений.

Все виды необічного поведения проявляются на квантовом уровне. Атомы могут находиться в нескольких состояниях одновременно, запутываться настолько, что мгновенно обмениваются информацией на любом расстоянии, или создавать туннели через барьеры, которые они не должны пересекать. Ученые пытаются использовать эти явления для более мощных вычислений, систем связи и других технологий. Теперь команда о...
08.08.23 17:36
0
0
Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Наука продолжает развивать умные ткани, которые реагируют на изменения окружающей среды и предоставляют больше «услуг» своим владельцам.

Группа международных исследователей создала пригодную для носки ткань, которая восстанавливается, обладает антибактериальными свойствами и даже может использоваться для контроля сердечного ритма человека. Исследователи из США, Австралии и Южной Кореи создали ткань с высокой проводимостью, погрузив ее в частицы жидкого металла. Частицы жидкого металла обладают многими преимуществами: высокой тепло...
03.05.23 13:46
0
2
Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Чтобы увидеть, какой тип бактерий присутствуют в образце жидкости, необходимо выращивать бактериальные культуры в лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Новая лазерная техника работает всего за несколько минут.

Уже было известно, что при воздействии лазерного света бактерии отражают свет обратно в спектральном образце, который уникален для этого конкретного вида. Проблема в том, что другие микроскопические объекты в образце, такие как клетки крови или вирусы, также отражают свет, придавая ему свой уникальный оттенок. То есть спектральный «отпечаток пальца» бактерии теряется среди фонового шума, поэтому ...
04.03.23 11:39
0
6
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