Ученые из Пакистана разработали нанокатализатор для получения водорода из воды
Фото iStock
Ученые пакистанского Государственного аспирантского колледжа в Таунса-Шарифе разработали экономичный катализатор для выделения водорода из воды. По эффективности он не уступает классическим, при этом не требует применения дорогих и редких благородных металлов.
Специалисты создали композитный катализатор из наночастиц. В качестве носителя (подложки) они использовали восстановленный оксид графена. Он хорошо проводит электрический ток и обладает большой полезной площадью для размещения активного вещества, что позволяет вовлечь в реакцию максимально возможный объем материала.
Восстановленный оксид графена получается из водной суспензии оксида графена под воздействием электрического тока или при обработке реагентами. Он имеет высокую электропроводность и поэтому активно используется, в том числе при создании суперконденсаторов и биосенсоров.
В качестве основного активного соединения выбрали церат стронция (SrCeO3). Он дешев, прост в изготовлении и позволяет регулировать электрическую структуру так, что можно ее тонко «настраивать» в зависимости от желаемых результатов. В итоге получился перспективный и эффективный нанокомпозит.
Авторы продолжают работать над совершенствованием полученного материала.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Петербургские ученые продлили жизнь солнечных батарей с помощью квантовых точек
Коллектив ученых Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», Физико-технического института имени Иоффе РАН и Национального медицинского исследовательского центра имени Алмазова усовершенствовали конструкцию солнечных батарей на основе титаната кальция. В природе это химическое соединение встречается в виде минерала перовскита.
Чтобы создать более долговечные перовскитные солнечные батареи, ученые синтезировали наночастицы углеродных квантовых точек и внедрили их в поверхность панелей, сообщает ТАСС. Наночастицы представляют из себя несколько связанных между собой слоев графена, которые соединяются с перовскитом методом микроволнового воздействия в водной среде и дальнейшей выдержки в вакууме.
Применение нанотехнологий позволило решить проблему деградации свойств перовскита по накоплению энергии. По словам разработчиков, внедрение квантовых точек увеличило срок службы перовскитных солнечных панелей.
В дальнейшем разработчики планируют масштабировать технологию для производства пленочных покрытий на основе перовскитов.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Если вы профи в своем деле — покажите!
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.
Томские химики создали композитный материал из побочных продуктов нефтедобычи
Фото Томского политеха
В Томском политехе придумали способ использовать побочные продукты нефтедобычи в тонкой электронике: уникальные проводящие ток композиты на основе асфальтенов.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, для получения инновационных композитов основное вещество наносят на подложку, в качестве которой могут выступать обычный ПЭТ-пластик и другие полимеры. После оно обрабатывается лазером, за счет чего меняется его химическое строение — на атомарном уровне лазер формирует из асфальтенов структуру, похожую на кристаллическую решетку графена, способную проводить электричество.
При помощи лазера мы можем рисовать на асфальтеновых пленках разные узоры в зависимости от того, что именно нам необходимо получить. Если мы хотим использовать этот материал для производства электрохимических сенсоров, нам нужно сделать три компактных электрода, которые между собой не контактируют. Если мы хотим сделать антенну, то это должны быть два равных по размеру резонатора, как в старой телевизионной «рогатке». Проще говоря, сразу на этапе производства композита мы закладываем конфигурацию будущего устройства.
— Илья Петров. Инженер-исследователь Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета.
Получаемый композит довольно тонкий и прочно связан с пластичной подложкой, поэтому устройства остаются гибкими и не разрушаются даже после тысячи сгибаний. Материал из асфальтенов не подвержен коррозии, поэтому его можно использовать там, где обычные металлические компоненты неприменимы: например, в агрессивных средах.
На технологию получен патент.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Уфимские ученые сделали цемент прочнее, добавив в него углеродную «пыль»
Ученые научно-исследовательского и проектного института «РН-БашНИПИнефть» вместе с коллегами из Уфимского государственного нефтяного технического университета нашли способ на 40% сократить время схватывания цементного раствора и более чем вдвое повысить прочность цементного камня при помощи оксида графена.
Для экспериментов ученые взяли готовые нанопластины оксида графена, представляющие собой черный порошок с частицами размером 3–10 нанометров — в среднем в 700 раз меньше рисового зернышка и в тысячи раз меньше пылинки. Как показали исследования, добавление таких нанопластин улучшает свойства цементного раствора и сокращает время его схватывания.
Всего 1,5% (по массе) графенового порошка сокращает время схватывания раствора почти на 40% — с шести до четырех с половиной часов. Причина — в ускорении взаимодействия такого цемента с водой.
Наночастицы оксида графена вступают в реакцию с цементным раствором и образуют микроскопические кристаллы, которые увеличивают предел прочности цементного камня более чем в два раза. Так, прочность камня без графенового порошка после 14 суток выдержки составляет 6 мегапаскалей, а с ним — 13.
По словам авторов разработки, модифицированный цемент может с успехом использоваться в нефтедобыче — например, при строительстве скважин.
Больше новостей об энергетике на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Ученые Пермского Политеха научились «выращивать» детали из самого прочного и легкого материала
В последнее время в мире широко применяется новый вид углеродного материала – графен. Это самый легкий, прочный и тонкий из всех известных материалов, он обладает высокой гибкостью, тепло- и электропроводностью. Благодаря таким свойствам графен способен заменить многие существующие материалы в промышленности, например, он перспективен для производства элементов для автомобилей, самолетов и космических кораблей. Однако пока не существует определенной технологии объемной печати изделий из графена. Но ученые ПНИПУ нашли способ создавать изделия 3D-печатью с использованием жидких углеводородов.
Статья опубликована в сборнике «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении», 2023 год. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В настоящее время такой уникальный наноматериал применяется в виде небольших изделий в медицине, оптике, электронике и строительстве. Однако используемые технологии не подходят для изготовления деталей в авиа и машиностроении. Для производства габаритных изделий с высокими эксплуатационными свойствами, таких как фюзеляжи и крылья самолета, необходимо использовать аддитивные технологии.
– Мы разработали технологию 3D-печати изделий из графена, которая заключается в нагревании места контакта двух графитовых деталей в жидком углеводороде (трансформаторное масло). Пропуская через них электрических ток, детали нагреваются до высокой температуры, и между ними образуется сварочная дуга. При этом происходит разложение трансформаторного масла на пары, которые улетучиваются, и углерод, который осаждается тонкими слоями. Так происходит послойное 3D-выращивание изделий из графена, – рассказывает аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха Владимир Блохин.
Политехники провели эксперимент и выявили зависимости влияния силы тока и времени горения дуги на массу образцов. Исследование показало, что увеличение входных параметров приводит к увеличению массы образца, повышает производительность процесса. При этом рост силы тока больше влияет на результат, чем время горения дуги.
– В отличие от аналогов, при изготовлении материала таким способом не нужно использовать связующее, что повышает физико-механические свойства изделий, такие как прочность, износостойкость, теплопроводность. Кроме того, технология не требует энергоемкой и дорогостоящей термической обработки, – объясняет руководитель проекта, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук Дмитрий Караваев.
Разработка ученых ПНИПУ вносит большой вклад в производство уникального по своим свойствам материала. Технология изготовления деталей из графена перспективна для создания ответственных элементов с высокими эксплуатационными свойствами. Качественные изделия способны заменить многие существующие элементы в аэрокосмической, автомобильной и энергетической промышленности на более прочные и легкие детали. Отечественное промышленное производство выходит на новый уровень.
Стартап UZE представил модульную куртку с настраиваемым подогревом
Стартап в области зарядки и носимых технологий UZE разработал всесезонную куртку с подогревом, тепловой режим которой регулируется по желанию в зависимости от погодных условий.
Графеновые грелки, встроенные в куртку, нагреваются в 3 раза быстрее, чем грелки в другой подобной одежде, и достигают температуры 70°C.
Модульная конструкция UZE позволяет менять функциональность и внешний вид куртки за секунды благодаря подолу для защиты от дождя, съемным подкладке и капюшону, регулируемым манжетам с перчатками без пальцев и застежкам-молниям подмышками.
Сохранность тепла в куртке до 10 часов обеспечивает UZE Power Bank, который заряжается всего за 45 минут.
Мембраны ткани UZEShield больше молекул водяного пара, но меньше капли воды в 20 тысяч раз. Куртка остается сухой даже после проливного дождя.
По информации Involta.media, цена куртки на Kickstarter - от 24800 рублей.
Ещё один вечный двигатель
С детства воодушевляла идея вечной батарейки. Жаль что законы физики такое не приемлют. А сегодня вот такое прочитал и опять воодушевился. Сам ни разу не физик, хотелось бы мнение умных людей послушать:
Единицы ученых в мире задумывались над тем, что окружающее нас пространство наполнено бесконечной энергией, и только немногие серьезно работали над возможностью «добычи» такой энергии. Причиной тому возможно является то, что человек не может ее реально воспринимать и материализовать. Кроме того, энергия окружающих полей излучений является распределенной, а не концентрированной, как энергия, генерируемая при сжигании ископаемого топлива или энергия атомных энергоблоков, солнечная энергия и т.д. Поэтому абсолютно логично, что ученые работали и продолжают работать только над энергетическими технологиями, связанными с концентрированной энергией, считая такой выбор своих исследований более перспективной и благодарной работой в плане достижений и материализации успеха не только для защиты диссертаций, но и для карьерного роста, получении различных дивидендов от внедрения своих разработок.
Научные открытия, которые приводят к разработке принципиально новой технологии получения энергии, являются довольно редкими, а их путь от самого открытия до массового внедрения занимает не одно десятилетие, поэтому сама мысль получения энергии под воздействием окружающих полей излучений до сих пор является неприемлемой для большинства ученых и специалистов энергетической промышленности, что объясняет факт во многом «случайного» появления подобной технология в процессе исследований материалов для оптимизации и повышения кпд солнечных панелей.
Технология получила название Neutrinovoltaic и разработана международным коллективом ученых компании Neutrino Energy Group под руководством математика Holger Thorsten Schubart, которые исследовали влияние нанесения тонкопленочных покрытий из различных наноматериалов на эффективность работы солнечных панелей. Оказалось, что нанесение некоторых пленочных покрытий привело к снижению эффективности их работы. Причиной являлись повышенные колебания атомов исследуемых материалов. Объяснение было найдено в опубликованных в журнале Nature результатах работ, проведенных в лабораториях профессора Вуд в ETH Zurich и в Swiss Spallation Neutron Source в Институте Пола Шеррера. В публикации показано, что, когда материалы изготавливаются с размерами менее 10–20 нанометров, то есть в 5000 раз тоньше человеческого волоса, колебания внешних атомных слоев на поверхности наночастиц велики и играют важную роль в том, как этот материал ведет себя.
Наиболее заметные колебания в экспериментах компании Neutrino Energy Group показывали атомы графена, причем было отмечено нетипичное поведение графена в отличие от других исследуемых материалов. В микроскоп с большим разрешением было отчетливо видно появление «графеновой» волны, что вызвало интерес ученых к прикладному использованию такого поведения графена. Потребовалось еще несколько лет многочисленных экспериментов, которые позволили ученым создать многослойный наноматериал из чередующихся слоев графена и легированного кремния, наносимых послойно на одну сторону металлической фольги, который генерирует постоянный электрический ток. Такая пластина размером 200х300 мм при комнатной температуре дает напряжение 1.5 В и силу тока 2 А, что позволяет перейти к промышленному внедрению Neutrinovoltaic технологии и разработке на ее основе генераторов различной мощности и различного предназначения.
Эксперименты показали, что мощность электрогенерации зависит от амплитуды и частоты колебаний «графеновых» волн, т.е. от амплитуды и частоты колебаний атомов графена. Требовалось физическое объяснение процесса преобразования энергии окружающих полей излучений в электрический ток и выявление факторов, влияющих на колебания атомов графена. Эксперименты, проведенные при различных условиях и температурах, показали, что основные факторы, влияющие на амплитуду и частоту колебаний атомов графена, – это тепловое (броуновское) движение атомов графена, зависящее от температуры. Кроме того, атом графена (углерода) имеет порядковый номер 6 в периодической системе химических элементов и атомный вес 12,011, т.е. являются одними из самых легких. Так как вес атома сосредоточен в его ядре, то кинетическая энергия нейтральных частиц нейтрино, имеющих массу, может передаваться ядрам атомов графена только при столкновении с ними. Часть низкоэнергетических нейтрино в этом случае могут полностью потерять скорость или изменить направление движения.
Процесс похож на столкновение большого (ядро атома графена) и маленького (нейтрино) шаров под различными углами, приводящее к едва заметному отклонению ядра атома графена, но, чем больше энергия нейтрино, тем сильнее отклонение ядра. Данный механизм взаимодействия подробно описан в результатах работ коллаборатории COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США). Несмотря на маленький размер ядра атома графена по сравнению с размером самого атома, данный процесс взаимодействия очень важен для увеличения амплитуды и частоты колебаний «графеновой» волны. Для того чтобы подчеркнуть важность воздействия нейтрино на мощность электрогенерации, технологии было дано название Neutrinovoltaic. На величину колебаний атомов графена влияют также другие энергетические поля, как электросмог, различные станции связи и WI-FI, электромагнитные поля, поток антинейтрино вблизи ядерных установок и т.д. Ученые сделали вывод, что колебания атомов графена находятся в состоянии резонанса, и это состояние многократно усиливает эффект генерации электроэнергии.
Графен имеет чрезвычайно высокую плотность электрического тока 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. Колебания «графеновой» волны вызывают появление электродвижущей силы в каждом слое графена, которых может быть от 12 до 20. Для того, чтобы направить поток заряженных частиц в одном направлении используются пленки легирующих элементов, создающих p-n переход, пропускающих ток только в одном направлении.
Первый завод начнет серийный выпуск Neutrino Power Cubes бестопливных генераторов нетто-мощностью 5-6 кВт в Швейцарии в начале 2024 года, в настоящее время проводится техническая сертификация для допуска продукции на рынок ЕС. Также в этом году в Корее начинается строительство завода по выпуску Neutrino Power Cubes, которая по плану должна начать выпуск продукции в конце 2024 года, достигнув к 2029 году ежегодного выпуска продукции 30 ГВт. А через 3 года планируется представить самозаряжающийся Pi электромобиль, корпус которого будет иметь точки «сбора» энергии и систему конденсаторов. Такой электромобиль разрабатывается компанией Neutrino Energy Group совместно с индийской компанией Центр материалов для электронных технологий (C-MET) в Пуне, ведущей правительственной лабораторией Министерства электроники и информационных технологий (MeitY), которую возглавляет генеральный директор доктор Bharat Bhanudas Kale — член Королевского химического общества в Лондоне, один из самых известных ученых мира в области энергетики и материалов, а также компанией SPEL Technologies Pvt. Ltd. — первый и в настоящее время единственный в Индии производитель суперконденсаторов и их усовершенствованных версий. Доктора Rajendrakumar Sharma, генерального директора SPEL Technologies, называют «отцом суперконденсаторов».
Таким образом случайный результат исследований из параллельных научных областей стал основой принципиально новой технологии генерации энергии Neutrinovoltaic, которая способна изменить основы традиционной энергосистемы в мире и образ жизни человечества на Планете в целом.