Электроснабжение от графеновых наногенераторов – новый вектор развития энергетики

2 августа 2021, ,
8
Neutrinovoltaic

Neutrinovoltaic – это новый термин в области энергетических технологий, который следует обязательно запомнить. Он состоит из комбинации двух слов нейтрино и фотогальваника. Это инновационная технология, которая позволяет получать электроэнергию от электромагнитных излучений невидимого спектра излучения.

Первую часть термина Neutrinovoltaic определяет понятие «нейтрино».

Нейтрино – это крошечные частицы невидимого спектра излучения из космоса, которые постоянно и в больших количествах пронизывают каждую точку Земли. В этом заключается их сходство с солнечными лучами. Разница только в том, что нейтрино всегда доходят до нас, независимо от времени суток, времени года и погоды. Кроме того, нейтрино имеют очень малую массу. Это было доказано двумя всемирно известными физиками, канадцем Артуром Мак Дональдом и японцем Такааки Кадзита, с помощью недавно разработанных современных методов измерения. За это открытие оба исследователя получили Нобелевскую премию по физике в 2015 году. Поток нейтрино через 1 см2 земной поверхности в секунду оценивается приблизительно в 60 млрд. частиц.

До недавнего времени ученые затруднялись определить, возможно ли использовать нейтрино для каких-либо практических целей, так как считалось непреложной истиной, что через все природные материалы, включая тела человека и животных, нейтрино проходят практически бесследно. Именно по этой причине мы не замечаем их присутствия в повседневной жизни. По причине такой всепроникающей способности было непонятно каким образом можно использовать частицу нейтрино.

Однако, когда нейтрино сталкиваются с искусственно созданным, более плотным материалом, они отдают часть своей кинетической энергии атомам этого материала. Сам механизм взаимодействия нейтрино с веществом раскрыли опубликованные результаты экспериментов COHERENT, проведенные в лаборатории Ок-Ридж (США), доказавшие, что нейтрино низких энергий участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Аналогичную модель взаимодействия нейтрино с атомами графена можно принять в качестве теоретического обоснования схемы конвертации энергии нейтрино в постоянный электрический ток.

Согласно теории Максвелла, причиной возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов, поэтому любое электромагнитные излучения воздействуют на атомы графена увеличивая частоту его колебаний. К примеру, ученые Массачусетского технологического института работают над созданием устройства на основе графена, которое может преобразовывать окружающие терагерцевые волны в постоянный ток, объясняя при этом, что любое устройство, которое отправляет сигнал Wi-Fi, также излучает терагерцевые волны – электромагнитные волны с частотой между микроволнами и инфракрасным светом. Эти высокочастотные волны излучения, известные как «Т-лучи», также возникают под воздействием почти всего, что регистрирует температуру, включая наши собственные тела и неодушевленные предметы вокруг нас. «Мы окружены электромагнитными волнами в терагерцовом диапазоне», – говорит ведущий автор Хироки Исобе, постдок в Лаборатории исследования материалов MIT. «Если мы сможем преобразовать эту энергию в источник энергии, который мы можем использовать для повседневной жизни, это поможет решить энергетические проблемы, с которыми мы сталкиваемся сейчас».

Neutrino Energy Holger Thorsten Schubart, генеральный директор Neutrino Energy Group

Возможность получения электроэнергии под воздействием энергетических и тепловых полей, окружающих нас – это новое направление и принципиально новое решение для сферы энергоснабжения. Сегодня исследователи сконцентрировали свое внимание на графене, так как колебания его атомов, происходящие в виде «графеной волны» из-за воздействия заряженных частиц, и являются тем самым механизмом преобразования их энергии в электрический ток. Теоретические исследования дают объяснение, что источником этого процесса является электрон-фононная связь, поскольку она подавляет жесткость длинноволнового изгиба и усиливает вне плоскостные флуктуации. Необходимо понимать, что любая поступающая энергия рассеивает электроны графена во всех направлениях, симметрично, поэтому сами по себе колебания атомов графена не могут вызвать направленное движение электронов. Holger Thorsten Schubart, научный руководитель Neutrinovoltaic проекта и президент группы компаний Neutrino Energy Group, объясняет, каким образом удалось решить задачу получения постоянного электрического тока, – «Основываясь на имеющихся и уже опубликованных исследованиях в области графена, мы установили, что другие ученые экспериментировали с графеном, помещая его поверх слоя нитрида бора, подобной сотовой решетки, состоящей из двух типов атомов – бора и азота. При таком расположении силы между электронами графена были «выбиты» из равновесия: электроны ближе к бору чувствовали определенную силу, в то время как электроны ближе к азоту испытывали другое притяжение. Общий эффект заключался в том, что физики называют «косым рассеянием» – процесс, когда облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении. Поэтому мы пошли по несколько иному пути, мы создали многослойный наноматериал из чередующихся слоев графена и кремния нано толщиной и добавили легирующие элементы, которые и выбивали электроны из равновесия, заставляя их течь в одном направлении, т.е. возникал электрический ток».

Актуальность появления Neutrinovoltaic технологии сложно переоценить. Neutrinovoltaic источники тока имеют компактные габаритные размеры, генерируют постоянный электрический ток в базовом режиме 24 часа в сутки вне зависимости от погодных условий, кроме того, они не имеют движущихся деталей, не требуют эксплуатационных затрат. Подобные характеристики позволяют размещать такие наногенераторы тока внутри корпусов приборов и оборудования, а также внутри корпусов электромобилей, обеспечивая автономность их хода и эксплуатации. Компания Neutrino Energy Group готовит проект реконструкции собственных производственных мощностей в Германии для выпуска такого абсолютно независимого от зарядных электростанций электромобиля, названного Pi-Car.

Кроме того, одним из очень перспективных направлений видится выпуск Neutrino Energy Cubes – источников постоянного тока для электроснабжения частных домовладений.

Энергопереход на альтернативную энергетику, к которому стремится мировое сообщество, – это безусловно стимул для быстрого развития принципиально новых энерготехнологий и шанс для внедрения инновационных способов электрогенерации, таких как Neutrinovoltaic технология, которая несомненно займет свое место на рынке энергетики и сыграет важную роль в удовлетворении растущих потребностей в энергии для комфортной жизни на Планете для нас и будущих поколений в балансе с природой и высокими экологическими требованиями развития мировой экономики.

Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.

Поделиться
Вконтакте
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Комментарии  8
Добавить комментарий
  • Роман2 августа 2021 в 23:51

    Какой-то околонаучный бред. Солнечное нейтрино влияние на вещество практически никак не оказывает.

    Ответить
    • Румянцев Л.К.3 августа 2021 в 09:11

      А я разве писал, что только нейтрино воздействует на наноматериал? Там комплексное воздействие идёт на колебания атомов графена: электромагнитные излучения любой природы, включая даже электросмог, нейтрино, антинейтрино, температура. Воздействие нейтрино исследовалось в клетке Фарадея в бетонном бункере на глубине 30 м независимым швейцарским институтом и пластина А-4 генерировала 2,5-3,0 Вт. Шведская Академия наук подтвердила работоспособность технологии по независимому запросу автоконцерна Даймлер. Работает физика и никакой фантастики, тем более бреда, как Вы написали. Если немцы начали строить автомобильный завод по выпуску электромобилей с такими источниками тока, то наверное люди всё 1000 раз перепроверили, прежде чем инвестировать миллиарды в проект.

      Ответить
      • Alex Alex4 августа 2021 в 12:18

        "Ввиду малого сечения взаимодействия нейтрино и, соответственно, малого числа регистрируемых событий их типичные значения заключены в интервале от нескольких сотен до нескольких тысяч событий в год".
        http://nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm05.htm
        В Вашей статье Вы пишете именно о нейтрино.
        Графен не является "искусственно созданным более плотным материалом", графен открыли, а не изобрели, это особая форма углерода, и у него-плотность углерода.
        Даже, если согласиться со словами Вашего комментария, что речь идёт о всем спектре электромагнитного излучения, который особый материал на основе графена способен улавливать и преобразовывать в электричество, то, во-первых, он не сможет уловить больше, чем среда, в котором он находится, это самое излучение разной частоты содержит, а значит-нельзя говорить о каких-то серьезных мощностях на выходе, во-вторых-нейтрино не относится к электромагнитному излучению, квант электромагнитного поля, как известно-электрон.

        Ответить
  • Colaider4 августа 2021 в 14:01

    Круто. Значит можно отбирать часть энергии у частиц. А если 99% будет забрано? И можно узнать какое количество сейчас отдаёт ннтрина? А потом она на греется? А что потом? 2022? Это не опасно? А можно будет несколько слоев использовать? А как появляется сама частица? А её много в космосе? А майнить так же будем на нейтрино? 4500 экзобайт енергии собрать можно? А технология дорогая? Есть формула? Печатал Т9. А дом можно согреть зимой?

    Ответить
  • Гость5 августа 2021 в 11:03

    Даже если этот ананагенератор и возможно использовать на электротранспорте(что сомнительно,при его скромных характеристиках),то этого никто не допустит,пока на Земле не закончатся традиционные полезные ископаемые,используемые как топливо на транспорте и электростанциях.В некоторых странах нужно платить регулярный налог даже за установленные на своей даче ветряк с солнечными и земляными батареями,прямо как в пультике про Чипполино.Вообще,в современном мире просто не станут внедрять то,что не приносит стабильной прибыли.Так что все это наносказки.

    Ответить
    • Румянцев Леонид6 августа 2021 в 09:15

      Компания Neutrino Energy Group только что купили у японцев завод в Германии по выпуску электромобилей, сейчас готовится проект его реконструкции. Проект профинансирован. Неужели Вы думаете, что разработчик стал бы тратить несколько миллиардов долл., если бы не было уверенности в работоспособности технологии. Никаких запретов со стороны государства в принципе быть не может.

      Ответить
  • Критикъ9 августа 2021 в 14:56

    Конечно же нейтрино здесь чисто для хайпа, для WOW! эффекта.
    Нейтрино до сих пор с большим трудом учатся детектировать, а уж идея применять его энергию при современных технологиях - бред!
    А вот идея Харвестеров, собирателей и преобразователей электромагнитных волн в полезную энергию, конечно не нова и сейчас стремительно воплощается в конкретные устройства.
    Статья немного сумбурная, не структурированная, такой винегрет.
    Автор точно диссертацию сам писал?

    Ответить
  • igor22 августа 2021 в 08:20

    Вы можете установить ветряк на лодке, он поворачивается по ветру, мощность идет на винт. лодка идет в любом направлении. такое есть?

    Ответить
(без регистрации)
Любопытный факт
Легендарный суперкар McLaren F1 до 2005 года удерживал рекорд скорости (386 км/ч) среди серийных автомобилей и продавался по цене 1,2 млн. $. Капот этой машины изнутри покрыт золотой фольгой. Сделано это, однако, не для роскоши, а потому, что золото является одним из лучших отражателей, защищая от выделяемой двигателем тепловой энергии корпусные панели автомобиля из углеродного волокна.
Обновить
Свежие Комментарии

ВойтиРегистрация
Вход
Почта:
Пароль:
Регистрация
Почта:
Имя:
Пароль: