top of page
  • https://www.nanonewsnet.ru

Наноматериал графен – основа технологии бестопливной электрогенерации

Бестопливные электрогенераторы для электроснабжения частного дома, квартиры и даже небольшого промышленного предприятия, например тепличного хозяйства, можно будет приобрести в магазине, как, например, стиральную машину. Нашу мобильность обеспечивают электромобили, которым не нужна зарядка от централизованных линий электропередач. Насколько реалистична эта картина и есть ли шанс на воплощение подобных представлений в жизнь?

Воплощение этих идей в жизнь – это утопия или закономерный результат научно-технологического развития человечества? Готово ли общество к таким кардинальным переменам, когда ты садишься за руль электромобиля, и тебе не нужно беспокоиться, что аккумуляторная батарея разрядится, и электромобиль встанет в «чистом поле»?

Бестопливные технологии получили сегодня определено уникальный шанс на внедрение, так как пришло их время. Ресурсопотребляющие страны стремятся избавиться от зависимости в покупках энергоресурсов, предпочитая повышать эффективность своих экономик за счёт внедрения бестопливных технологий, и одна из главных ролей в этом процессе принадлежит наноматериалам.

Рисунок: Взято из открытых источников

Солнечную энергетику и ветрогенерацию тоже следует отнести к бестопливным технологиям. Однако данные технологии отличаются нестабильностью выработки электроэнергии. Так выработка ветровых электростанций (ВЭС) в Евросоюзе 1.04.23 превышала 30% в общем объеме электрогенерации, а уже 5.04.23 опустилась до 6,8%, следует из данных ассоциации Wind Europe. Такая нестабильность электрогенерации предполагает необходимость иметь маневренные мощности, что увеличивает капитальные затраты и повышает тарифы энергопотребления для потребителей.

Однако, уже начали появляться технологии, относящиеся к гарантированным источникам электроснабжения и генерирующим электроэнергию в базовом режиме вне зависимости от погодных условий. Среди таких наиболее перспективными считаются технологии, связанные с генерацией электроэнергии под воздействием излучений невидимого спекта, так как именно мощность излучения невидимого спектра стабильна днём и ночью и не зависит от погодных условий. Кроме того, эти излучения обладают большой проникающей способностью, что не требует особых условий для размещения электрогенерирующего оборудования в отличии, например, от солнечных панелей.

«Собрать» электроэнергию от энергетических полей – задача архисложная. Именно поэтому после смерти сербского учёного Никола Теслы (10 июля 1856 – 7 января 1943 г.) решить эту задачу или хотя бы повторить его эксперименты учёным не удавалось, хотя не последнюю роль в блокировании развития подобных технологий оказывают силы, не заинтересованные в их существовании и промышленном внедрении. В интернете можно найти множество подобных примеров.

Настоящий прорыв в разработке способов получения электроэнергии под воздействием энергетических полей излучений невидимого спектра произошел несколько лет назад. Получение и исследование свойств наноматериала графена дало возможность компании Neutrino Energy Group создать материал, позволивший преобразовывать энергию окружающих полей излучений в электрический ток. Технология создания наноматериала получила название Neutrinovoltaic.

Наноматериал состоит из чередующихся слоев графена и легированного кремния. Графен (углерод) относится к 4 -ой группе периодической системы химических элементов Менделеева и имеет 4 ковалентных связей. Поэтому в качестве материала для пластин, между которыми размещается слой графена, был выбран кремний, который также относится к этой же группе. Удельная проводимость графена близка к удельной проводимости таких металлов, как медь, но кремний относится к классу полупроводников. Для создания в кремнии электронной или электропроводности n-типа кремний допирован элементами 5 или 6 группы периодической системы Менделеева, как указано в патенте № EP3265850A1.

Схематичное изображение наноматериала
Схематичное изображение наноматериала

Электрический ток, генерируемый наноматериалом, наносимым на металлическую подложку, является постоянным. В наноматериале графеновые волны каждого слоя одинаково воздействуют на обе кремниевые пластины, между которыми располагается слой графена, и по закону Ленца электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, поэтому заряженные частицы должны направляться в обе стороны, но они направляются только в одну сторону. Для получения такого эффекта учёные компании Neutrino Energy Group наносили плёночные покрытия из легирующих элементов в каждом слое, которые создавают p-n переход, обеспечивающий эффект плёночного диода, пропускающий электрический ток только в одном направлении и блокирующий прохождение электрического тока в другом направлении. В настоящее время с пластины размером 200х300 мм учёные могут стабильно получать напряжение 1.5 В и силу тока 2.0 А.

Графен является уникальным материалом, относясь к 2D материалам. Однако, его поведение можно описать только в трехвекторной системе координат. Из-за шестигранной кристаллической решетки тепловое движение атомов и удары нейтрино, имеющих массу о ядро атомов графена, приводят к появлению микровибраций графена. Именно механизм микровибраций и является тем механизмом, который позволяет генерировать электрический ток. Графен (углерод) имеет порядковый номер 12 в периодической системе химических элементов, поэтому ядро атома является одним из самых лёгких, что определяет более выраженный эффект при столкновении нейтрино, имеющих массу, с ядрами атомов графена, а значит усиливают амплитуду и частоту колебаний «графеновой» волны. Именно поэтому авторы изобретения, оценивая вклад нейтрино в процесс генерации электроэнергии, и назвали технологию Neutrinovoltaic.

В настоящее время компания Neutrino Energy Group совместно с индийскими партнёрами адаптирует Neutrinovoltaic технологию для создания корпуса электромобиля, который будет заряжать аккумуляторную батарею и создавать тяговую силу. Причём электрогенерация будет происходить как в движении, так и при стоянке электромобиля днём и ночью. По плану на разработку самозаряжающегося электромобиля отводится 3 года.

Анализируя актуальную ситуацию на рынке бестопливной электрогенерации, можно сделать вывод, что первые шаги в развитии экологичной и безопасной энергетики сделаны, и мир постепенно готов принять те изменения, которые принесет с собой внедрение новых «чистых» прогрессивных энерготехнологий.

Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.

Comments


Favorite Posts
Последние публикации
Метки
bottom of page