ziņas

Saskaņā ar dažiem aprēķiniem, saules enerģijas daudzums, kas gadā sasniedz zemes virsmu, ir lielāks nekā visas enerģijas summa, ko varam saražot, izmantojot neatjaunojamos resursus.Tehnoloģija, kas nepieciešama, lai saules gaismu pārvērstu elektroenerģijā, ir strauji attīstījusies, taču šīs elektroenerģijas uzglabāšanas un sadales zemā efektivitāte joprojām ir liela problēma, kas padara saules enerģiju nepraktisku plašā mērogā.
Tomēr pētnieki no UVA akadēmijas un Mākslas un zinātņu skolas, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta un ASV Enerģētikas departamenta Argonnas Nacionālās laboratorijas, Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas un Brūkhevenas Nacionālās laboratorijas ir panākuši sasniegumus, kas var novērst šo problēmu. Šis atklājums ir milzīgs solis ceļā uz tīras enerģijas nākotni.
Viens no veidiem, kā izmantot saules enerģiju, ir izmantot saules enerģiju, lai sadalītu ūdens molekulas skābeklī un ūdeņradi.Šajā procesā iegūtais ūdeņradis tiek uzglabāts degvielas veidā, to var pārvietot no vienas vietas uz otru un pēc vajadzības izmantot elektroenerģijas ražošanai.Lai sadalītu ūdens molekulas to sastāvdaļās, ir nepieciešams katalizators, taču pašlaik šajā metodē izmantotie katalītiskie materiāli (ko sauc arī par skābekļa izplūdes reakciju) nav pietiekami efektīvi, lai šī metode būtu praktiska.
Tomēr, izmantojot UVA izstrādāto novatorisko ķīmisko stratēģiju, pētnieku grupa ķīmijas profesoru Sen Džan un T. Brenta Gunno vadībā ražoja jauna veida katalizatoru, izmantojot kobaltu un titānu.Šo elementu priekšrocība ir tā, ka tie pēc būtības ir bagātāki nekā citi parasti izmantotie katalītiskie materiāli, kas satur dārgmetālus, piemēram, irīdiju vai rutēniju.
Ķīmijas docents Džans Sens (pa kreisi) un Sadraudzības ķīmijas profesors T. Brents Gunno (centrā) vada pētniecības projektu, kura mērķis ir uzlabot jaunu saules tehnoloģiju pamatus.Čans Liu (pa labi), Džana laboratorijas ceturtā kursa maģistrantūras students, ir pirmais viņu raksta, kas publicēts žurnālā Natural Catalysis, autors.Attēla avots: Virdžīnijas Universitāte
"Jaunais process ietver aktīvu katalītisko vietu izveidi atomu līmenī uz titāna oksīda nanokristālu virsmas.Šī tehnoloģija var radīt izturīgus katalītiskos materiālus un var labāk uzsākt skābekļa izdalīšanās reakcijas.Džans teica."Jaunas metodes efektīviem skābekļa ražošanas reakcijas katalizatoriem un pamata izpratne par tiem ir atslēga pārejai uz liela mēroga atjaunojamās saules enerģijas izmantošanu."Šis darbs ir tas, kā optimizēt katalizatorus tīras enerģijas tehnoloģijai, pielāgojot nanomateriālus atomu mērogā. Lielisks efektivitātes piemērs.”
Pēc Gunnoe teiktā: “Šī inovācija ir vērsta uz Džana laboratorijas rezultātiem un ir jauns veids, kā uzlabot un izprast katalītiskos materiālus.Rezultāts ietver progresīvas materiālu sintēzes, atomu enerģijas līmeņa raksturojuma un kvantu mehānikas teorijas kombināciju.”
“Pirms dažiem gadiem UVA pievienojās MAXNET Energy Consortium.Konsorciju veido 8 Max Planck institūti (Vācija), UVA un Kārdifas universitāte (Apvienotā Karaliste), kas apvieno starptautisku sadarbību ūdens elektrokatalītiskās oksidācijas jomā.MAXNET Energy ir mūsu grupas un Zhang Lab pašreizējo kopīgo centienu pamats.Šie centieni ir bijuši un arī turpmāk būs auglīga un auglīga sadarbība.Gunno teica.
Izmantojot Argonne National Laboratory un Lawrence Berkeley National Laboratory un to vismodernāko sinhrotronu rentgena absorbcijas spektrometra lietotāja iekārtu, kas izmanto starojumu, lai pārbaudītu vielas struktūru atomu līmenī, pētnieku grupa atklāja, ka katalizatoram ir skaidri noteikta virsmas struktūra, kas ļauj skaidri redzēt, kā katalizators tiek atbrīvots skābekļa izdalīšanās reakcijas laikā, un var precīzi novērtēt tā veiktspēju.
"Šajā pētījumā tiek izmantotas rentgenstaru līnijas no uzlabotiem fotonu avotiem un uzlabotiem gaismas avotiem, tostarp daļa no "ātrās piekļuves" programmas ātras atgriezeniskās saites cilpām, lai izpētītu jaunas vai steidzamas zinātniskas idejas."Ray fiziķis Hua Zhou, darba līdzautors."Mēs esam ļoti gandarīti, ka abas šīs nacionālās zinātnes lietotāju aģentūras var sniegt būtisku ieguldījumu tik ģeniālā un glītā darbā ūdens attīrīšanā, kas dos lēcienu tīras enerģijas tehnoloģiju attīstībā."
Gan uzlabotais fotonu avots, gan uzlabotais gaismas avots ir Amerikas Savienoto Valstu Enerģētikas departamenta (DOE) Zinātnisko lietotāju iekārtu birojs, kas atrodas DOE Argonnas Nacionālajā laboratorijā un Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā.
Turklāt Kalifornijas Tehnoloģiju institūta pētnieki var precīzi paredzēt katalizatora izraisīto skābekļa ražošanas ātrumu, izmantojot jaunizveidoto kvantu mehānikas metodi, lai pētnieku grupai būtu dziļāka izpratne par reakcijas ķīmisko mehānismu.
"Vairāk nekā piecus gadus mēs esam izstrādājuši jaunu kvantu mehānikas tehnoloģiju, lai izprastu skābekļa izdalīšanās reakcijas mehānismu, taču visos iepriekšējos pētījumos mēs nevarējām noteikt precīzu katalizatora struktūru.Džan katalizatoram ir skaidra atomu struktūra.Mēs esam atklājuši, ka mūsu teorētiskais rezultāts pamatā atbilst eksperimentāli novērojumiem.teica Kalifornijas Tehnoloģiju institūta ķīmijas, materiālzinātnes un lietišķās fizikas profesors Viljams A. Godards III.Viens no galvenajiem projekta izmeklētājiem."Tas nodrošina mūsu jaunās teorētiskās pieejas pirmo spēcīgo eksperimentālo pārbaudi, un tagad mēs varam to izmantot, lai prognozētu vēl labākus katalizatorus, kurus var sintezēt un pārbaudīt.Tas ir svarīgs pavērsiens ceļā uz globālu tīru enerģiju.
Džila Ventone, UVA Ķīmijas katedras vadītāja, sacīja: "Šis darbs ir labs piemērs UVA un citu pētnieku komandas darbam, kas veltīts tīrai enerģijai un aizraujošiem atklājumiem šajā starpdisciplinārajā sadarbībā."
Džana, Gunno, Džou un Godāra raksts tika publicēts izdevumā “Nature Catalysis” 2020. gada 14. decembrī. Darba līdzautors ir UVA PhD Chang Liu.Studenti no Zhang grupas un Jin Qian no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta.Godāra grupas studenti.Citi autori ir UVA bakalaura Koltons Šīhans;Zhang Zhiyong, UVA pēcdoktorantūras stipendiāts;Kalifornijas Tehnoloģiju institūta pēcdoktorantūras pētnieks Hyeyoung Shin;trīs pētnieki Lawrence Berkeley National Laboratory Ye Yifan, Liu Yisheng un Guo Jinghua;un divi pētnieki Argonnes Nacionālajā laboratorijā Wan Gang With Sun Cheng-jun;Shuang Li un Sooyeon Hwang, divi pētnieki Brukhaven National Laboratory.Viņu pētījumus atbalstīja lietotāju iespējas, ko finansēja Nacionālais zinātnes fonds un ASV Enerģētikas departaments.
Atsauces: Liu Chang, Jin Qian, Ye Yifan, Zhou Hua, Sun Chengjun, Colton Xihan, Zhang Zhiyong, Zhang Gang, Wan Gang, “Uz caurspīdīgu brookīta TiO2 nanostieņu virsmas, lai katalizētu viena centra Co skābekļa reakcijas izdalīšanos” -Liu Sheng, Guo Jinghua, Li Shuang, Shen Huiying, Huang Xiuyan, T. Brent Gunnau, William Goddard III un Zhang Sen, 2020. gada 14. decembris, Dabiskā katalīze.DOI: 10.1038/s41929-020-00550-5
Schatz laboratorija Humbolta štata universitātē Akatā, Kalifornijā, izgudroja ūdeņraža kurināmā elementu, kas var uzglabāt saules enerģiju aptuveni 20 gadus.https://schatzcenter.org/
Ja esošajai degvielai (caur BCU) pievieno tikai aptuveni 5% ūdeņraža, tas pilnībā un efektīvi sadegs dzinēja cilindrā.Izplūdes gāzes būs CO, CO2 un ūdens;nav cieto daļiņu piesārņojuma.(Tomēr tas joprojām nevar atrisināt globālās sasilšanas siltumnīcefekta gāzu problēmas).Jūsu automašīnas vai kravas automašīnas DEF sistēmai vairs nav nepieciešams katalītiskais neitralizators, kas būs tīrāks.Tas var darboties pat tad, ja motors ir auksts.Viņi to izmantoja noliktavā dīzeļdegvielas iekrāvējā, lai uzturētu gaisu tīru.Oglekļa šķiedras tvertnē var būt ūdeņradis, un tad jūsu transportlīdzeklī var izmantot jebkuras kvalitātes vai veida degvielu (ja vien jums ir pareizais inžektors).Pēc pastiprināšanas jūs pat varat sadedzināt neapstrādātas augu eļļas atkritumus SPARK degošajā elektromotorā (protams, tas var būt arī dīzeļa elektromotors)."Viņi" to nevēlas!Amerikas Savienotajām Valstīm ir fakts, ka viss benzīns pasaulē tiek pārdots ASV dolāros un tādējādi ieguva politisko varu.Ja jūs vēlaties naftu, tad jūs atbalstīs ASV valdība un jums ir jāievēro viņu norādījumi.Protams, daudzi cilvēki patiešām gūst bagātu bagātību no naftas.Viņi nodrošina sistēmas normālu darbību.Tomēr tie nav tie, kas aizsargā ūdeņradi.Tā ir pati pasaules ekonomikas sistēma.
"Šajā procesā iegūtais ūdeņradis tiek uzglabāts kurināmā veidā, to var pārvietot no vienas vietas uz otru un pēc vajadzības izmantot elektroenerģijas ražošanai..."
Ūdeņradis var izplūst no vardarbīgām lietām un trausliem metāliem.Es domāju, ka mēs varam izmantot visas lētās, bagātīgās grafēna loksnes, lai pārklātu kanālus un uzglabāšanas tvertnes… ak, pagaidiet, nē.
Kobalts?Protams, tur nav nekādu problēmu... Tajā pašā laikā litija jonu akumulatoru ražotāji cenšas “atbrīvoties no” katoda kobalta.
Kinda ir nogurusi no visnegodīgākajām mantrām par saules neefektivitāti.Ir vienkārši veidi, kā efektīvi uzglabāt enerģiju, piemēram, ar akmeņiem piepildītu kravas automašīnu pārvietošana uz nogāzi.
Pat ja tas ir nedaudz neefektīvi, kurš gan rūpējas, ja jums ir neierobežoti resursi, un saules bateriju cena (kas var kalpot vairāk nekā 20 gadus) krītas.Neviena tehnoloģija nevar darboties 100% efektīvi... Kāpēc, jūsuprāt, iekšdedzes dzinējs ir pārāk karsts?Siltums ir izšķērdēta enerģija, troksnis ir izšķērdēta enerģija, šīs vibrācijas ir izšķērdēta enerģija utt.
Viņi teica, ka, atkārtojot melus, meli kļūst ticami.Es domāju, ka daudzi cilvēki arī tic šiem meliem, visām “problēmām” par sauli un vēju… bet tie ir meli.
Puiši, šeit nav vajadzīgi zinātniski brīnumi.Cilvēkiem tas jādara tikai, lai degvielas vietā iegādātos elektrību.
Protams, es visu daru pētnieciskos un citus darbus, bet, lūdzu, neesiet negodīgi, veidojot publicitāti.Protams, ūdeņradis ir noderīgs.Īstermiņā ūdeņradis būs jāizmanto, lai noņemtu oglekli no smagajiem lidaparātiem (piemēram, lieliem reaktīvo lidmašīnu un konteinerkuģu kuģiem)… Taču jau ilgu laiku ūdeņradis tika uzskatīts par reālu risinājumu cilvēces vispārējām enerģijas vajadzībām, savukārt elektrība atkal un atkal ir pierādījusi, ka tā apmierina lielāko daļu vajadzību.
Ja mēs vēlamies oglekļa dioksīda neitrālu enerģijas sistēmu, mums ir jāizmanto atjaunojamie resursi, lai iegūtu zaļo ūdeņradi.Mūsdienās aptuveni puse no pasaulē saražotā ūdeņraža, vairāk nekā 30 miljoni tonnu tiek izmantoti amonjaka ražošanai.Amonjaka ražošana, ko izmanto mēslošanas līdzekļu ražošanai, ir palielinājusi ražu, tādējādi nodrošinot pārtiku 3 miljardiem cilvēku visā pasaulē.Tā kā iedzīvotāju skaits turpina pieaugt, mums būs nepieciešams vairāk amonjaka mēslošanas līdzekļu.Tāpēc tas ir vajadzīgs ne tikai transporta degvielai.
Šim rezultātam elektrolīzē nav nozīmes.Lai gan zinātne ir laba, piedāvātais pielietojums ir tikai ažiotāža, un piedāvātais materiāls ir bezjēdzīgs komerciālai elektrolīzei.Tagad jūs varat iegādāties lielus sārmainus elektrolizatorus, un tie ir komerciāli izmantoti kopš 20. gadsimta 20. gadiem.(Paskatieties uz Nel Hydrogen, McPhy vai Siemens, pat Cummins tos pārdod).Sārma elektrolīzeros tiek izmantoti lēti niķeļa elektrodi, kas ir daudz lētāki un vieglāk izgatavojami nekā šeit aprakstītie materiāli.Sārmainās elektrolizatoros netiek izmantoti arī dārgi dārgmetālu katalizatori, piemēram, platīns un irīdijs.Tie darbojas ar simtiem miliamperu uz kvadrātcentimetru un nepārtraukti darbojas vairāk nekā 60 000 stundu.Ziņojumā pat netika mēģināts salīdzināt tā katalizatoru ar pašreizējiem putu niķeļa elektrodiem, ko izmanto komerciālās sistēmās, kā arī nebija apgrūtināta tā katalizatora darbība komerciālās sistēmās izmantotā katalizatora vidē (20–30% KOH).Turklāt viņi uzliek katalizatoru uz oglekļa substrāta, kas komerciālās sistēmās nav atļauts.Skābekļa izdalīšanās gadījumā oglekļa substrāts sarūsēs CO2, kas ātri izraisa elektroda atteici.Korozijas reakcijas arī palielina sistēmas enerģiju, tāpēc jūs tik un tā nevarēsit pateikt katalizatora veiktspēju.
Šāda veida ziņojumi šajā jomā ir bezjēdzīgi, taču šķiet, ka elektrolīzes tehnoloģija nav komercializēta.Faktiski jūs varat iegādāties MW izmēra elektrolizatoru.Mūsdienās elektrolīzes ceļā katru gadu tiek iegūti aptuveni 2 miljoni tonnu ūdeņraža.Problēma ir tā, ka ūdeņradis, kas iegūts, izmantojot tvaika metāna reformēšanu, ir lētāks nekā elektrolīze.Neskatoties uz lētas elektroenerģijas un zemu izmaksu elektrolizatoru pieejamību, elektrolītiskais ūdeņradis joprojām tuvojas.Atjaunojamās enerģijas ražošanas izmaksu samazināšanās ir viens no iemesliem, kas veicina diskusiju par zaļo ūdeņradi, izmantojot elektrolīzi.Vēlos arī norādīt, ka Siemens un citi uzņēmumi ražo gāzes turbīnas, kurās var sadedzināt 100% ūdeņradi.Šīs gāzes turbīnas konversijas efektivitāte var sasniegt pat 80%, līdzīgi kā pašreizējām dabasgāzes turbīnu sistēmām.
SciTechDaily: labākā zinātnes un tehnoloģiju ziņu mājvieta kopš 1998. gada. Sekojiet jaunākajām tehnoloģiju ziņām, izmantojot e-pastu vai sociālos medijus.
Jaunajā atompulksteņa dizainā tiek izmantoti sapinušies atomi, lai palīdzētu zinātniekiem atklāt tumšo vielu un izpētīt gravitācijas ietekmi uz laiku.Atompulkstenis ir…


Izlikšanas laiks: 21. novembris 2020