- infuture.ru
Электромобиль Pi Car, который не нужно заряжать
Создание электромобиля, который не нужно больше заряжать, позволит не только решить массу экологических проблем, но и сохранить ископаемые ресурсы для последующих поколений. Насколько человечество близко к обладанию такой технологией?
На ближайшие 30-40 лет, как минимум, драйвером развития человечества безусловно становится «энергетический и электромобильный переход», что подразумевает отказ от использования ископаемого топлива в пользу альтернативной энергетики, хотя степень влияния такого энергоперехода на динамику повышения среднегодовой температуры на Земле является спорной. В научных кругах различные группы учёных придерживаются диаметрально противоположных мнений.
Если рассматривать тематику энергетической трансформации в аспекте её влияния на развития мобильной сферы, то в настоящее время можно выделить два стратегических вектора развития транспорта будущего:
Во-первых, водород. Использование водорода в качестве топлива для автомобилей является очень дорогим процессом и требует не только огромных капиталовложений в инфраструктуру распределения и хранения, но и в само производство водорода. Расчёты, сделанные Центром компетенций НТИ "Новые и мобильные источники энергии" показывают, что водородные автомобили станут выгоднее электромобилей на аккумуляторах при цене на водород $3 за килограмм, при этом эксперты не смогли назвать текущую цену водорода в РФ, так как рынка этого топлива на сегодняшний день не существует. Перевести личный транспорт на водород - нереально уже по причине дороговизны создания заправочной инфраструктуры, а вот существенная часть городского пассажирского транспорта может перейти на водород в ближайшие годы, так как весь транспорт возвращается ночью в парк на заправку. Это позволит обходиться небольшим количеством заправочных станций.
Во - вторых, электромобили. Выпускаемые в настоящее время электромобили оснащаются большими аккумуляторными батареями, составляющими основную долю их стоимости. Сегодня проводятся широкие исследования по повышению ёмкости таких аккумуляторов, удешевлению их стоимости и уменьшению размеров, однако это направление инновационного развития не решает основную задачу, откуда брать электроэнергию для компенсации повышенного спроса на неё? Это одно из самых узких мест для широкого перехода на электромобили.
Возможно ли создать электромобиль, который будет сам заряжать свою аккумуляторную батарею, получая электроэнергию из окружающего пространства? Сразу следует подчеркнуть, что речь не идёт об установке каких-либо приёмо-передающих устройств для зарядки от централизованного электроснабжения.
Последние открытия в области новейших наноматериалов и проведённые исследования их свойств, в частности графена, дают возможность ответить утвердительно на этот вопрос. Эксперименты, проведённые различными научными центрами, показывают, что графен способен преобразовывать проходящие через него различные электромагнитные излучения, включая энергию нейтрино и терагерцевые волны, а также тепловые потоки в электрический ток. Графен относится к 2D материалам, но в связи с особенностями кристаллической решётки он может вести себя как 3D материал. Колебания атомов приводят к появлению графеновых волн.
С единицы поверхности графена можно получить крайне маленькую мощность, поэтому первое время было не совсем ясно, как использовать данное открытие в прикладных целях. Однако экспериментальные работы по значительному увеличения выходной мощности с единицы поверхности электрогенерирующего материала, проведённые научным коллективом немецко-американской компании Neutrino Energy Group под руководством Holger Thorsten Schubart, позволили найти технологическое решение этой проблемы. Была реализована идея, сделать наноматериал многослойным. Для этого на металлическую фольгу наносилось одностороннее многослойное покрытие методом осаждения из паровой фазы, состоящее из чередующихся слоёв графена и легированного кремния. Сторона фольги с напылением представляет собой положительный полюс, а непокрытая поверхность – отрицательный. Воздействие электромагнитных излучений вызывает вертикальное колебание атомов графена, а атомов кремния – в горизонтальное, приводя колебания к резонансу атомных вибраций, которые многократно увеличивают ток.
Однако, сами по себе атомные колебания не могли вызвать электрический ток, поэтому стояла задача направить электроны графена в одном направлении. Для этого должна быть нарушена внутренняя симметрия материала, или то, что физики называют «инверсией». Обычно, электроны графена должны чувствовать равную силу между ними, а это означает, что любая поступающая энергия рассеивает электроны во всех направлениях, симметрично. Необходимо было сломать инверсию графена и вызвать асимметричный поток электронов в ответ на поступающую энергию от нейтрино и других электромагнитных излучений. Основываясь на опубликованных результатах исследований графена другими учёными, Holger Thorsten Schubart предположил, что размещение слоя графена между слоями легированного кремния выбивает электроны графена из равновесия, электроны, ближние к кремнию, испытывали определенное воздействие. Общий эффект заключался в том, что физики называют «косым рассеянием» - термин, определяющий процесс, при котором облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении. Чем сильнее энергия поступающих излучений, тем больше энергии можно преобразовать в устройстве-конверторе в постоянный ток.
Долгое время спорным являлось утверждение, что космические нейтрино, которые, как считалось, не вступают во взаимодействие с веществом, способны взаимодействовать с генерирующим нанопокрытием и усиливать атомные колебания графена. Последние опубликованные данные экспериментов COHERENT в лаборатории Ок-Ридж (США) доказали, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Эти взаимодействия являются одним из основных факторов, вызывающих колебания атомов графена, происходящих в виде «графеновых волн».
Теоретические предпосылки и экспериментальные знания позволили Holger Thorsten Schubart завершить работы по созданию Neutrinovoltaic технологии – способа получения постоянного электрического тока. Данная технология позволяет создавать автономные источники постоянного электрического тока различной номенклатуры и назначения, начиная от мобильных телефонов и до источников электроснабжения отдельных домовладений. На сегодняшний день Neutrino Energy Group подписало лицензионные соглашения на производство источников тока с рядом крупных производственных компаний в различных странах.
Отдельным пунктом стоит задача адаптации Neutrinovoltaic технологии для использования в секторе электромобильности. С этой целью компания заключила Меморандум о сотрудничестве для дальнейших совместных исследований возможного прикладного использования технологии Neutrinovoltaic и создания электромобиля Pi-Car с одним из лидеров в области современных наноматериалов и компьютерных технологий - индийским научно-технологическим центром C-MET. Сотрудничество осуществляется при поддержке индийского правительства, финансовая сторона вопроса также решена: стартовый капитал проекта составил $2.5 млрд. В рамках этого проекта в Германии планируется открыть в ближайшем будущем экспериментально-технический центр и линию сборки электромобилей, а также презентационного зала и конгресс-центра.
Создание Pi-Car электромобиля и внедрение на практике технологии Neutrinovoltaic будет означать гигантский шаг человечества навстречу к обладанию нескончаемой космической энергией и переход на принципиально новые технологии в электроснабжении и транспорте. Кроме того, это процесс будет означать создание распределённой системы электроснабжения с отказом от доминирования монопольных ресурсоснабжающих организаций.
