Текущее время: 22 май 2019, 09:05




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 78 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6
 Новые источники энергии 
Автор Сообщение
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8500
Сообщение Re: Новые источники энергии
Грозовые батареи: Электричество из воздуха

Едва на небе начинают собираться грозовые облака, на смену солнечным батареям приходят устройства, позволяющие извлекать электроэнергию из «насыщенного электричеством» воздуха. «Грозовые батареи» служат не только альтернативным источником энергии, но и препятствуют формированию разрушительных молний… К сожалению, такие устройства еще не существуют. Но первый шаг к их созданию уже сделан.

Исследование Фернандо Галембека (Fernando Galembeck), представленное на 240-й встрече Американского химического общества (ACS), посвящено вопросам формирования электрических зарядов в атмосфере. Практическим применением полученных результатов, по словам ученого, могла бы стать утилизация атмосферного электричества. Это помогло бы не только уменьшить счета за «традиционную» электроэнергию, но и решить проблему молниезащиты. «Зная, как электричество накапливается и распространяется в атмосфере, мы могли бы предотвратить несчастные случаи разрушения, вызванные ударами молний», - говорит Галембек.

Задача использования природного электричества занимает умы ученых на протяжении столетий. Было замечено, что искры статического электричества образуются, когда пар вырывается из котла. Рабочие, едва коснувшиеся паровой струи, получали ощутимые поражения электрическим током. В числе тех, кто мечтал использовать «электричество из воздуха», был и знаменитый изобретатель Никола Тесла. Атмосферное электричество образуется, в частности, когда водяной пар конденсируется на частицах пыли, взвешенных в воздухе. Но, по словам Галембека, ученые до сих пор не имеют достаточных знаний о процессах формирования заряда и его «жизненном цикле», который иногда завершается вспышкой молнии.

Ранее считалось, что капли воды в атмосфере остаются электрически нейтральными даже после контакта с заряженными частицами пыли и других жидкостей. Однако новые данные свидетельствуют, что это не так.

Галембек и его коллеги экспериментально подтвердили идею о том, что на самом деле частицы воды в атмосфере являются носителями электрического заряда. Исследователи использовали частицы кремнезема и фосфата алюминия, которые часто содержатся в воздухе в виде пыли, чтобы смоделировать контакт частиц воды и взвешенных веществ. Оказалось, что при повышенной влажности кремний приобретает больший отрицательный заряд, а фосфат алюминия – больший положительный заряд, чем в сухой атмосфере.

«Вода в атмосфере может выступать в роли носителя электрического заряда и передавать его другим веществам, с которыми вступает в контакт, - объясняет Галембек. – Мы называем это «гигроэлектричество», то есть «влажное электричество». В будущем будет возможно создать коллекторы, которые собирают гигроэлектричество и направляют его на нужды офисов и жилых домов. Подобно тому, как солнечные батареи наилучшим образом работают в районах с преимущественно ясной погодой, «грозовые батареи» будут эффективны во влажных регионах, например, в тропиках.

Группа Галембека тестирует различные материалы для выявления тех из них, которые можно будет использовать с наибольшей эффективностью для утилизации атмосферного электричества. По словам ученого, до практической реализации идеи устройства, собирающего гигроэлектричество, еще далеко. Использовать молнию в мирных целях удастся еще не скоро, а можно ли сделать из неё оружие? Читайте - «Секретное оружие богов: Как Индра поразил ваджрой Вритру». http://www.popmech.ru/article/2279-sekr ... hie-bogov/

По пресс-релизу ACS


29 авг 2010, 15:45
Профиль
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8500
Сообщение Re: Новые источники энергии
Тепло – не лишнее: Новый подход к солнечной энергетике

Основная причина низкой производительности солнечных батарей – потери тепловой энергии. Но зачем же «выбрасывать» то, что можно использовать?
Исследователи из Стэнфордского университета предложили новый тип устройства, преобразующего солнечную энергию в электричество. Созданный ими прототип работает по следующему принципу: солнечное излучение возбуждает электроны, а тепло «убеждает» их перескочить через вакуум в другой электрод, создавая электрический ток. Устройство может также перенаправлять «лишнее» тепло к паровому двигателю и преобразовывать около 50% солнечной энергии в электричество – это примерно в 2 раза больше по сравнению с производительностью современных солнечных батарей.

Большинство кремниевых солнечных батарей преобразуют в электричество не более 20% энергии попадающего на них солнечного излучения. Это происходит потому, что активные элементы в них могут работать только с узкой полосой солнечного спектра. Если энергия фотона меньше нижней границы этой «полосы», она полностью переходит в тепловую. Фотоны с избыточной энергией также тратят часть этой энергии впустую.

Одним из способов решения этой проблемы является создание многослойных солнечных батарей, каждый «уровень» которых предназначен для преобразования излучения с определенной длиной волны. Эффективность такого устройства может достигать 40%, но и цена при этом значительно возрастает.

В поисках пути эффективного использования тепловой энергии солнца Николас Мелош (Nicholas Melosh) обратил внимание на работу когенерационных установок, которые используют расширение сжигаемого газа, чтобы вращать турбины; и тепло от горения для парового двигателя.

Но преобразователи тепловой энергии нельзя использовать в паре с обычными солнечными установками. Преобразование тепловой энергии тем эффективнее, чем выше температура. Но высокая температура – враг солнечных батарей. При 100 градусах по Цельсию они начинают работать плохо, а при 200 градусах – перестают работать вообще.

В поисках подходящего «совмещенного» устройства исследователи остановились на термоэмиссионном преобразователе (ТЭП), работа которого основана на эффекте термоэлектронной эмиссии. Преобразователь состоит из двух электродов, разделенных небольшим промежутком. При нагревании катода (как правило, изготовленного из цезия) его электроны возбуждаются и «перескакивают» на анод, минуя пустое пространство. В результате возникает электрический ток во внешней цепи.

Однако на практике термоэмиссионные преобразователи используются довольно редко. Например, в космической ядерной энергетической установке «Топаз» (ТЭУ-5 «Тополь») работал такой преобразователь мощностью около 6кВт. Основная причина, по которой ТЭП не получили широкого распространения – высокие температуры (примерно 1500⁰С), необходимые для эффективной работы.

Группа Мелоша использовала для изготовления катода не цезий, а пластину из полупроводникового материала, способного преобразовывать не только тепло, но и свет. Попадающие на пластину фотоны передают электронам свою энергию примерно так же, как это происходит в солнечных батареях. А чтобы «перескочить» на анод, таким «предварительно возбужденным» («preexcited») электронам требуются гораздо более низкие температуры, чем в ТЭП с металлическим катодом.

Авторы работы признают, что от прототипа до промышленного образца устройству предстоит пройти долгий путь. Однако их работа, результаты которой опубликованы в журнале Nature Materials, показала, что такая установка в принципе возможна.

В качестве полупроводникового материала прототип использует нитрид галлия. При температуре 200⁰С он преобразует в электричество всего 25% энергии излучения, но с увеличением температуры эффективность растет. Этот подход весьма перспективен, поскольку предлагает способ использования тепловой энергии, которая в обычных солнечных батареях просто теряется. Но для создания установки, применимой на практике, метод придется еще долго «дорабатывать напильником». Чем и занимается группа исследователей из Стэнфорда в настоящее время.

Ученые тестируют устройства на базе различных материалов, наиболее подходящих для преобразования солнечной энергии, в том числе кремния и арсенида галлия. Они разрабатывают способы модификации этих материалов для достижения максимальной эффективности при температурах 400-600⁰С. Чтобы получить столь высокие температуры, предполагается использовать концентраторы солнечной энергии.

Даже при высоких температурах (и высоком КПД) «фотон-термоэмиссионный преобразователь» (ФТЭП) будет иметь избыток непереработанной тепловой энергии. Мелош предлагает отводить это тепло и использовать в работе парового двигателя. Такая установка будет работать с эффективностью более 50%. Подобные системы, скорее всего, окажутся слишком сложными, чтобы устанавливать их на крышах домов, а вот для крупных солнечных ферм – весьма выгодными. Мелош надеется, что в течение 3 лет устройство будет готово для коммерческого использования.

По сообщению Technology Review

http://www.popmech.ru/article/7538-teplo-ne-lishnee/


05 сен 2010, 15:41
Профиль
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8500
Сообщение Re: Новые источники энергии
Тепло – не лишнее: Новый подход к солнечной энергетике

Основная причина низкой производительности солнечных батарей – потери тепловой энергии. Но зачем же «выбрасывать» то, что можно использовать?

Исследователи из Стэнфордского университета предложили новый тип устройства, преобразующего солнечную энергию в электричество. Созданный ими прототип работает по следующему принципу: солнечное излучение возбуждает электроны, а тепло «убеждает» их перескочить через вакуум в другой электрод, создавая электрический ток. Устройство может также перенаправлять «лишнее» тепло к паровому двигателю и преобразовывать около 50% солнечной энергии в электричество – это примерно в 2 раза больше по сравнению с производительностью современных солнечных батарей.

Большинство кремниевых солнечных батарей преобразуют в электричество не более 20% энергии попадающего на них солнечного излучения. Это происходит потому, что активные элементы в них могут работать только с узкой полосой солнечного спектра. Если энергия фотона меньше нижней границы этой «полосы», она полностью переходит в тепловую. Фотоны с избыточной энергией также тратят часть этой энергии впустую.

Одним из способов решения этой проблемы является создание многослойных солнечных батарей, каждый «уровень» которых предназначен для преобразования излучения с определенной длиной волны. Эффективность такого устройства может достигать 40%, но и цена при этом значительно возрастает.

В поисках пути эффективного использования тепловой энергии солнца Николас Мелош (Nicholas Melosh) обратил внимание на работу когенерационных установок, которые используют расширение сжигаемого газа, чтобы вращать турбины; и тепло от горения для парового двигателя.

Но преобразователи тепловой энергии нельзя использовать в паре с обычными солнечными установками. Преобразование тепловой энергии тем эффективнее, чем выше температура. Но высокая температура – враг солнечных батарей. При 100 градусах по Цельсию они начинают работать плохо, а при 200 градусах – перестают работать вообще.

В поисках подходящего «совмещенного» устройства исследователи остановились на термоэмиссионном преобразователе (ТЭП), работа которого основана на эффекте термоэлектронной эмиссии. Преобразователь состоит из двух электродов, разделенных небольшим промежутком. При нагревании катода (как правило, изготовленного из цезия) его электроны возбуждаются и «перескакивают» на анод, минуя пустое пространство. В результате возникает электрический ток во внешней цепи.

Однако на практике термоэмиссионные преобразователи используются довольно редко. Например, в космической ядерной энергетической установке «Топаз» (ТЭУ-5 «Тополь») работал такой преобразователь мощностью около 6кВт. Основная причина, по которой ТЭП не получили широкого распространения – высокие температуры (примерно 1500⁰С), необходимые для эффективной работы.

Группа Мелоша использовала для изготовления катода не цезий, а пластину из полупроводникового материала, способного преобразовывать не только тепло, но и свет. Попадающие на пластину фотоны передают электронам свою энергию примерно так же, как это происходит в солнечных батареях. А чтобы «перескочить» на анод, таким «предварительно возбужденным» («preexcited») электронам требуются гораздо более низкие температуры, чем в ТЭП с металлическим катодом.

Авторы работы признают, что от прототипа до промышленного образца устройству предстоит пройти долгий путь. Однако их работа, результаты которой опубликованы в журнале Nature Materials, показала, что такая установка в принципе возможна.

В качестве полупроводникового материала прототип использует нитрид галлия. При температуре 200⁰С он преобразует в электричество всего 25% энергии излучения, но с увеличением температуры эффективность растет. Этот подход весьма перспективен, поскольку предлагает способ использования тепловой энергии, которая в обычных солнечных батареях просто теряется. Но для создания установки, применимой на практике, метод придется еще долго «дорабатывать напильником». Чем и занимается группа исследователей из Стэнфорда в настоящее время.

Ученые тестируют устройства на базе различных материалов, наиболее подходящих для преобразования солнечной энергии, в том числе кремния и арсенида галлия. Они разрабатывают способы модификации этих материалов для достижения максимальной эффективности при температурах 400-600⁰С. Чтобы получить столь высокие температуры, предполагается использовать концентраторы солнечной энергии.

Даже при высоких температурах (и высоком КПД) «фотон-термоэмиссионный преобразователь» (ФТЭП) будет иметь избыток непереработанной тепловой энергии. Мелош предлагает отводить это тепло и использовать в работе парового двигателя. Такая установка будет работать с эффективностью более 50%. Подобные системы, скорее всего, окажутся слишком сложными, чтобы устанавливать их на крышах домов, а вот для крупных солнечных ферм – весьма выгодными. Мелош надеется, что в течение 3 лет устройство будет готово для коммерческого использования.

По сообщению Technology Review
http://www.popmech.ru/article/7538-teplo-ne-lishnee/


19 сен 2010, 19:10
Профиль
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 78 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron