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!
1
Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Первичные черные дыры — удивительные космические тела, которые активно исследуются астрофизиками всего мира. Исходя из названия, это черные дыры, которые появились на заре существования Вселенной, менее чем через секунду после Большого взрыва.

Теоретическая физика предполагает, что за долю секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они образовались в течение этой доли секунды, эти первичные черные дыры могли быть очень разной массы и связанными с ней характеристиками.Некоторые физики-теоретики ...
02.12.22 09:01
0
0
Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Ученые из Йельского университета обнаружили упускаемый из виду механизм, который может стоять за симптомами болезни Альцгеймера. Команда указала на небольшие опухоли на аксонах возле бляшек, которые накапливаются в мозгу, и определила белок, который может быть биомаркером для раннего выявления заболевания, а также мишенью для будущих методов лечения.

В течение десятилетий преобладающая гипотеза о причине появления болезни Альцгеймера, вращалась вокруг амилоидных бляшек — запутанных скоплений белка бета-амилоида. Их накопление в мозгу пациентов с деменцией постоянно наблюдается с тех пор, как Алоис Альцгеймер впервые изучил ее более века назад. И ученые сосредоточили бы большую часть исследований на уменьшении и удалении этих бляшек, но, к сож...
01.12.22 10:16
0
-1
Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Согласно наиболее распространенной теории, планетные системы формируются из больших облаков пыли и газа, образующих диски вокруг молодых звезд. Со временем диски срастаются, образуя планеты разного размера, состава и расстояния от своей звезды.

За последние несколько десятилетий наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне привели к открытию дисков обломков вокруг молодых звезд (возрастом менее 100 миллионов лет). Это позволило астрономам изучить планетарные системы в их ранней истории, что дало новое представление о том, как системы формируются и развиваются. Это включает в себя инфракрасный сферический обзор для консорциума э...
30.11.22 20:17
0
0
Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания продвигается вперед с проектом Greensands - инициативой, которая позволит перекачивать огромное количество уловленного углерода на нефтяную вышку в Северном море и закачивать его, чтобы изолировать в формациях песчаника, которые когда-то содержали нефть и газ.

После получения в декабре прошлого года крупнейшего разового гранта в истории Дании (около 26 миллионов евро (27 миллионов долларов США) руководитель проекта Ineos Energy привлек британскую инженерно-консалтинговую компанию Kent для «проведения скрининговых исследований, охватывающих цепочку создания стоимости CCS от береговых участков улавливания, сжижения, берегового хранения, транспортировки и ...
29.11.22 20:01
0
-1
«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но трудно извлекать записанные на нее данные и манипулировать ими. Теперь команда разработала «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.

Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли. Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже...
28.11.22 07:46
0
1
Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Как один из самых прочных материалов, известных науке, паутина регулярно оказывается в центре захватывающих инженерных прорывов, и новое исследование, включающее быструю химическую ванну, может вывести это исследование на новый уровень.

Ученые разработали новый метод обработки шелка тутового шелкопряда, который меняет его состав и повышает производительность, при этом конечный продукт обладает на 70% большей прочностью, чем паучья паутина.Ученые работают над воспроизведением невероятных свойств паучьего шелка интересными способами. Разведение пауков для производства материала в больших количествах — одна из возможностей, но их те...
09.10.22 11:47
0
1
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