Содержание
Энергия из воздуха и воды
Знаком с ним давно, так как, оказалось, что у учёного есть изобретения, непосредственно связанные с экономикой. Писал о его изобретениях. В частности, о системах и установках добычи большой воды из воздуха для освоения пустынь и пустующих земель. Правда, актуально для наших пастбищ на севере республики, в настоящем вымирающих?
Статья «Энергия из воздуха и воды», опубликованная в общероссийской газете «Энергетика» (2012, № 6 (90), март), не только об этом. Учёный говорит, доказывает, что перевод человечества на водородную энергетику не за горами. Однако также признаёт, что путь к созданию условий для красивой и умной жизни на земле тернист, и пока это интересует лишь отдельных представителей зарубежных деловых
кругов.
– За десять лет многое изменилось. Насколько они приблизили нас к этому заветному дню?
– Пока всё идёт в обратную сторону, – отвечает Пайзулла Исаев. – Тогда ещё не были опубликованы данные мировой науки о надвигающихся экологических катастрофах.
Температура Земли повысилась настолько, насколько она поднималась за последние 6000 лет. Она подвержена опустыниванию и затоплению, а это порядка 12 млн кв. км суши к 2040 году. Однако, излагая эти факты, наука пока не имеет путей их решения и принимает надвигающиеся беды как естественное и неизбежное.
– Между тем есть надежда, что катастрофы не случится. Есть теория цикличности. Что скажете по этому поводу?
– Хотелось бы верить, но необратимые процессы могут начаться значительно раньше. Столица Индонезии Джакарта уже в воде и продолжает погружаться в неё. Скоро окажутся ниже уровня морей земли Ирана, которые ежегодно опускаются более чем на 25 см. Затем земли Средиземноморских стран, Аравийского полуострова, то есть все государства, в которых интенсивно выкачивают подпочвенные воды.
В мире миллионы скважин и колодцев опустошают подземные воды, делая землю пористой для проседания. Больше половины таких источников на Аравийском полуострове уже высохли, что подтверждает образование подземных пустот и скорое их обрушение.
Остановить утопление земель можно, заполнив подпочвенные поры морской водой. Но тогда они станут более интенсивно греть атмосферу, отчего лишат и так скудную фауну. Всем этим странам нужна пресная вода в огромных объёмах. Россию можно считать одной из благополучных в части вод обеспечения, но даже у нас образовалась единственная в Европе Калмыцкая пустыня.
Из-за отсутствия воды пустуют огромные территории на Северном Кавказе, в Крыму и по обе стороны железной дороги от Кизляра до Саратова. По этой же причине в среднеазиатских республиках почти высохло Аральское море. Пустыни расширяются с каждым годом, и Департамент ООН по борьбе с опустыниванием планеты десятки лет не может решить проблему даже их приостановки. Площади территорий пустынных и пустующих земель, которые могли бы кормить людей, в сотни раз превышают площади земель, которые сейчас кормят человечество, то есть Земля располагает потенциалом для поддержания жизни на ней сотен миллиардов людей.
– Выходит, все беды от того, что повышается температура атмосферы Земли?
– Да.
Фактором, способным глобально разрушить нашу Землю, является её перегревание. Есть риски повышения уровня Мирового океана, вплоть до Уральских гор. Похоже, если так будет продолжаться, через 10-15 лет, если не раньше, начнутся необратимые процессы, по аналогии с Джакартой. Поэтому необходимо объединить все силы для остановки и поворота вспять этих лавинообразно надвигающихся катастроф.
– В чём причины, что говорят учёные-экологи?
– Земля разрушается не потому, что её населяют много людей. Среди многочисленных факторов, повышающих температуру Земли, – опустынивание планеты лесными пожарами. Вырубки лесов также виновны в возникновении этих бед. Продолжается расширение пустынь, которые перегревают атмосферу и сушат подпочвенные воды. Замкнутый круг.
– Вы всё ещё настаиваете, что делу может помочь ваше изобретение?
– Да. Обильным орошением земель можно не только остановить эту надвигающуюся беду, но и повернуть её в обратном направлении.
Необходимо приступить к превращению всех пустынь и пустующих земель в сады и огороды. Они будут поглощать солнечную энергию и вырабатывать углеводы для всего живого. Воды, проникающие при орошении в грунтовые поры, остановят проседание земель. Такая большая пресная и чистая вода для обильного орошения в любом районе и в любое время в необходимом и достаточном количестве сосредоточена только лишь в воздухе.
Альтернативы объёмам воды в воздухе не существует и не может быть даже теоретически. Это зависит лишь от температуры среды, и поэтому, чем больше забираешь воду из воздуха, тем более интенсивно происходит испарение с поверхности Мирового океана, то есть со всех влагосодержащих предметов до наступления так называемой области насыщения при данной температуре.
Мы ведь в своём роде рыбы, то есть вдыхаем много воды. В каждом кубометре воздуха сосредоточено от 10 граммов для северных районов до 80 и более граммов воды в центре Сахары. Представьте себе воздух в виде призмы с квадратным сечением и длиной 1 км, то есть содержащей 1000 куб.
м воздуха, проходящего через наше устройство в виде квадрата и отдающего всю свою воду.
Допустим, в этой призме воздуха каждый куб. м содержит 50 граммов воды и она проходит через наш квадратный уловитель воды со скоростью 10 км/ч (это самая маленькая скорость ветра, на которую реагирует флюгер), то мы получим (1000 х 50 х 10 х 24) = 12 тонн воды в сутки.
Увеличив площадь нашего уловителя (конденсатора) до 10 х 10 = 100 кв. м, получим 1200 тонн воды в сутки, и этот показатель увеличится с ростом скорости ветра. В пустынях и пустующих землях можно занять гораздо больше территорий и добывать воду из воздуха в любых необходимых и достаточных объёмах. Расположив такую установку на возвышенных и горных участках, можно использовать напор воды для выработки почти бесплатной и мощной электроэнергии, в том числе и для добычи водорода из воды и также в любых объёмах. Как видите, всё просто. Это не только решает проблемы сохранения жизни на Земле, но и позволит человечеству перейти на водородную энергетику будущего.
– Что-то не верится.
– Всё элементарно. Всё за счёт солнечной энергии, которая трансформируется в холод и создаёт условия точки росы для конденсирования атмосферной влаги. Для этого я создал высокотемпературные солнечные коллекторы нового поколения. Они весьма надёжно могут выработать ещё и электроэнергию для добычи водорода из воды, что особенно эффективно на многокилометровых платформах, размещённых на поверхности экваториальной зоны Мирового океана.
Такие платформы, защищённые по всему периметру волновыми энергоустановками, могут одновременно служить и площадкой экологически чистых городов для оздоровительной индустрии, с целебным океаническим воздухом. Платформы защитят и обитателей океана от формирования губительного для них эль-ниньо. Солнечные опреснители воды океана дадут много ценнейших солей и драгоценных металлов. Полученный водород потечёт в единую мировую сеть транспортировки водорода. В трубах водород, как электричество в проводах, не теряется и поэтому может преодолеть без потерь любые расстояния.
Он менее опасен, чем керосин, потому что как самый лёгкий газ сразу улетает в космос. Перевод человечества на водородную энергетику резко улучшит условия его жизни. Транспортные средства, заправленные водородом, могут преодолеть почти в 4 раза больше расстояния или перевести на столько же больше груза, чем при заправке бензином. ЖКХ получит
дешёвую тепловую и электрическую энергии.
– Всё гениальное – просто. Но на каком основании вы можете делать подобные заявления?
– На основании патентов на свои изобретения. Да, я утверждаю, что при грамотно организованной работе можно за 3–4 года освоить все пустыни и пустующие земли и наладить повсеместно 100-процентное орошаемое земледелие.
Мною создана «Воздухоплавательная конвекционная труба Исаева» (патент на изобретение № 2294861). Она может формировать обильные атмосферные осадки для орошения и охлаждения больших территорий, очистить верхние слои атмосферы от накопившего углекислого газа и рассеять его на поверхность растений для увеличения урожайности.
Она пригодна также для освоения пустынь, гашения лесных пожаров и торнадо в зародыше, кондиционирования и очищения атмосферы (аэропортов) больших городов, восполнения уровней Аральского и Каспийского морей с выработкой большой энергии и регулирования климата.
Я убеждён, что имеются все возможные решения для поворота вспять надвигающихся катастроф. Необходимо лишь грамотно организовать их массовое производство и начать их устанавливать на пустынных землях по всему миру и в остронуждающихся в воде населённых пунктах.
Новое устройство вырабатывает электроэнергию «из воздуха»
2286
Добавить в закладки
Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте (США)
разработали устройство, использующее природный белок для
выработки электричества из влаги в воздухе. Технология может
помочь смягчить изменение климата и заменить батарейки в разных
приборах, в том числе в медицинском оборудовании, сообщает
пресс-служба вуза.
Описание разработки появилось в журнале
Nature.
Новое устройство, которое получило название Air-gen, – это
пневматический генератор с электропроводящими белковыми
нанопроволоками, произведенными микробом Geobacter. Air-gen
соединяет электроды с белковыми нанопроводами таким образом, что
электрический ток генерируется водяным паром, присутствующим в
атмосфере. Устройство выделяет чистую энергию 24 часа в
сутки.
Технология является экологически чистой, возобновляемой и
недорогой. Air-gen может генерировать электроэнергию даже в
районах с чрезвычайно низкой влажностью, таких как пустыня
Сахара. По словам разработчиков, у их технологии большие
преимущества по сравнению с другими видами возобновляемой
энергии, в том числе солнечной и ветровой: Air-gen не требует
солнечного света или ветра и работает даже в помещении.
Для Air-gen требуется только тонкая пленка из белковых
нанопроводов толщиной менее 10 микрон. На один электрод –
побольше – опирается нижняя часть пленки.
А электрод поменьше
занимает только часть пленки нанопроволоки и расположен сверху.
Пленка впитывает в себя водяной пар из атмосферы.
Электропроводность, химический состав поверхности белковых
нанопроводов плюс мелкие поры между нанопроводами в пленке
создают условия, которые позволяют электрическому току
возникать между двумя электродами.
Нынешнее поколение устройств Air-gen способно питать малую
электронику. Следующий шаг: разработка небольшой «наклейки»
Air-gen, которая сможет заряжать электронные носимые устройства,
как, например, «умные» часы. Также ученые надеются разработать
Air-gen для мобильных телефонов, чтобы исключить периодическую
зарядку.
«Конечная цель – создать крупномасштабные системы. Например, эта
технология может быть включена в краску для стен, которая может
помочь в электропитании вашего дома. Или мы можем разработать
автономные генераторы с пневматическим приводом, которые подают
электричество», – отмечает инженер Цзюн Яо (Jun Yao), один
из авторов разработки.
[Фото: UMASS AMHERST/YAO AND LOVLEY LABS]
air-gen
возобновляемые источники энергии
электрический ток
электричество
Источник:
www.umass.edu
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
Гибкое сверхтонкое устройство вырабатывает электричество из влаги воздуха
Исследователи создали самозаряжающееся сверхтонкое устройство, вырабатывающее электричество из влаги воздуха.
Представьте себе, что вы можете генерировать электричество, используя влагу из окружающего вас воздуха с помощью таких предметов повседневного обихода, как морская соль и кусок ткани, или даже питать бытовую электронику с помощью нетоксичной батареи толщиной с бумагу.
Исследователи разработали новое устройство для выработки электроэнергии, управляемое влагой (МЭГ), изготовленное из тонкого слоя ткани толщиной около 0,3 миллиметра (около 0,0118 дюйма), морской соли, углеродных чернил и специального водопоглощающего геля.
Концепция устройств МЭГ основана на способности различных материалов генерировать электричество при взаимодействии с влагой воздуха. Эта область вызывает растущий интерес из-за ее потенциала для широкого спектра реальных приложений, включая устройства с автономным питанием, такие как носимая электроника, такая как мониторы здоровья, электронные датчики кожи и устройства хранения информации.
Ключевые проблемы современных технологий МЭГ включают насыщение устройства водой при воздействии влажности окружающей среды и неудовлетворительные электрические характеристики. Таким образом, электричества, вырабатываемого обычными устройствами МЭГ, недостаточно для питания электрических устройств, а также оно не является устойчивым.
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа под руководством Тан Сви Чинга, доцента кафедры материаловедения и инженерии Колледжа дизайна и инженерии (CDE) Национального университета Сингапура, разработала новое устройство МЭГ, содержащее две области разных свойства постоянно поддерживать разницу в содержании воды в разных регионах для выработки электроэнергии и обеспечения выработки электроэнергии в течение сотен часов.
Статья о работе появляется в журнале Дополнительные материалы .
Новое устройство для выработки электроэнергии, работающее от влаги, использует разницу в содержании влаги во влажных и сухих участках ткани с углеродным покрытием для создания электрического тока. Морская соль используется в качестве поглотителя влаги для влажной области.
Устройство МЭГ исследователей состоит из тонкого слоя ткани, покрытого углеродными наночастицами. В своем исследовании команда использовала имеющуюся в продаже ткань из древесной массы и полиэстера.
Одна область ткани покрыта гигроскопичным ионным гидрогелем, и эта область известна как влажная область. Изготовленный из морской соли, специальный водопоглощающий гель может поглощать в шесть раз больше своего первоначального веса и используется для сбора влаги из воздуха.
«Морская соль была выбрана в качестве водопоглощающего соединения из-за ее нетоксичных свойств и ее способности обеспечить устойчивый вариант для опреснительных установок по утилизации образовавшейся морской соли и рассола», — говорит Тан.
Другой конец ткани представляет собой сухую область, не содержащую гигроскопичного слоя ионного гидрогеля. Это делается для того, чтобы эта область оставалась сухой, а вода ограничивалась влажной областью.
После сборки устройства МЭГ электричество вырабатывается, когда ионы морской соли отделяются при поглощении воды во влажной области. Свободные ионы с положительным зарядом (катионы) поглощаются отрицательно заряженными углеродными наночастицами. Это вызывает изменения на поверхности ткани, создавая на ней электрическое поле. Эти изменения поверхности также дают ткани возможность накапливать электричество для последующего использования.
Используя уникальный дизайн влажно-сухих областей, исследователи смогли поддерживать высокое содержание воды во влажной области и низкое содержание воды в сухой области. Это будет поддерживать электрическую мощность, даже когда влажная область насыщена водой. После пребывания в открытой влажной среде в течение 30 дней вода все еще оставалась во влажной области, что свидетельствует об эффективности устройства в поддержании выходной электрической мощности.
«Благодаря этой уникальной асимметричной структуре электрические характеристики нашего устройства МЭГ значительно улучшены по сравнению с предыдущими технологиями МЭГ, что позволяет питать многие распространенные электронные устройства, такие как мониторы здоровья и носимую электронику», — объясняет Тан.
Устройство МЭГ, разработанное командой, также продемонстрировало высокую гибкость и было способно выдерживать нагрузки от скручивания, прокатки и изгиба. Интересно, что для демонстрации исключительной гибкости исследователи сложили ткань в виде крана-оригами, что не повлияло на общие электрические характеристики устройства.
Устройство МЭГ нашло немедленное применение благодаря простоте масштабирования и коммерчески доступным исходным материалам. Одним из самых непосредственных применений является использование в качестве портативного источника питания для мобильной электроники, питаемой непосредственно от влажности окружающей среды.
«После поглощения воды один кусок генерирующей энергию ткани размером 1,5 на 2 сантиметра может обеспечивать до 0,7 вольта (В) электричества в течение более 150 часов в постоянных условиях», — говорит член исследовательской группы Чжан Яоксин.
Исследователи также успешно продемонстрировали масштабируемость нового устройства при производстве электроэнергии для различных приложений. Команда соединила три куска генерирующей энергию ткани вместе и поместила их в напечатанный на 3D-принтере корпус размером со стандартную батарейку типа АА. Напряжение собранного устройства было испытано на уровне 1,9 В.6 В — выше, чем у обычной батарейки типа АА на 1,5 В — этого достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как будильник.
Масштабируемость изобретения, удобство получения имеющегося в продаже сырья, а также низкая стоимость производства, составляющая около 0,15 сингапурских долларов (0,11 долларов США) за квадратный метр, делают устройство МЭГ пригодным для массового производства.
«Наше устройство демонстрирует превосходную масштабируемость при низкой стоимости изготовления. По сравнению с другими структурами и устройствами MEG, наше изобретение проще и легче для масштабирования интеграций и соединений.
Мы считаем, что это открывает огромные перспективы для коммерциализации», — говорит Тан.
Исследователи подали заявку на патент на технологию и планируют изучить потенциальные стратегии коммерциализации для реальных приложений.
Источник: Национальный университет Сингапура
Электричество из воздуха | en:former
Начало
Предыдущий
Следующий
Закрыть
Найти тему
Можем ли мы en:form you? Вы можете использовать наш фильтр, чтобы найти соответствующие темы. В качестве альтернативы вам может помочь наша функция поиска или обзор статей.
Обзор
IHRE AUSWAHL FILTER
Тема, выберите Loader Einblenden
Энергетический носитель, выберите Loader Einblenden
Обзор
Close
Transing Transing Transing Transing Sepertive Emergiation Emersion Emersion Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emession Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision Emersision.
поставок
Назад к обзору
05.06.2020 4537
Защита климата Производство электроэнергии Исследования и разработки
Электричество из воздуха
Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте добились стабильной выработки электроэнергии с помощью нового устройства Air-Gen, работающего в окружающей среде
5 мин. 3 3 новые формы возобновляемой энергии для обеспечения чистой и устойчивой энергии. Объединив микробиологию с электротехникой, ученые из Массачусетского университета (UMass Amherst) в США показали, что можно получать электричество из влаги, содержащейся в воздухе. Ключевым преимуществом является то, что в воздухе всегда есть влага, днем или ночью, независимо от погоды, что потенциально делает устройства Air-Gen идеальным дополнением к ветровой и солнечной энергии.
Устойчивая мощность
До недавнего времени технологии сбора энергии на основе влаги могли генерировать электричество, но только небольшими импульсами, а время, необходимое для перезарядки, было намного больше, чем продолжительность выходной мощности.
Они также, как правило, полагались на жидкий источник воды, что подразумевает некую форму географической зависимости, а не источник энергии, который может работать где угодно.
Тем не менее, ученые Университета Массачусетса в своей статье Выработка электроэнергии из влажности окружающей среды с использованием белковых нанопроводов , опубликованные в журнале Nature в феврале, демонстрируют значительные успехи.
Исследователи разработали тонкопленочное устройство, которое вырабатывает непрерывный ток в течение не менее 20 часов, а затем перезаряжается в течение примерно 5 часов, с большим улучшением по сравнению с более ранними аналогичными устройствами с точки зрения удельной мощности. При длительном наблюдении устройство генерировало стабильное напряжение постоянного тока 0,4-0,6 вольт более двух месяцев.
Так как же это работает?
Устройство состоит из очень тонкой пленки белковых нанопроволок, помещенных на золотой электрод, нанесенный на стекло.
Второй меньший золотой электрод помещается поверх пленки нанопроволоки, частично покрывая ее. Белковые нанопроволоки сами по себе являются чем-то вроде научного чуда. Белок получают из микроорганизма под названием Geobacter Sulferreducens . Очищенные и помещенные в пленку, они образуют сетку, проводящую электричество между двумя электродами. Они неоднородны и содержат крошечные отверстия — нанопоры, через которые могут проходить молекулы воды.
Ученые продемонстрировали, что ток устройства генерируется за счет создания градиента влажности. Это означает, что в верхней части пленки, которая частично подвергается воздействию атмосферы, было больше молекул воды, чем в нижней части, закрытой стеклом. По мере поглощения влаги устройством этот градиент увеличивается и сохраняется даже в условиях пустыни, где влажность составляет менее 20 %, хотя наилучшие результаты были получены при уровне влажности 40–50 %. Поддерживаемый градиент влажности, говорят ученые, делает устройство принципиально отличным от любого из его предшественников, и именно это обеспечивает устойчивую электрическую мощность.
Графическое изображение тонкой пленки белковых нанопроволок, генерирующих электричество из атмосферной влаги.
© UMass Amherst/Yao and Lovley labs
Графическое изображение тонкой пленки белковых нанопроволок, генерирующих электричество из атмосферной влаги.
© UMass Amherst/Yao and Lovley labs
Градиент позволяет электронам течь через нанопоры и создает ток. Молекулы воды в воздухе естественным образом содержат ионы — молекулы, которые приобрели заряд за счет приобретения или потери электрона — или ионизируются при поглощении на поверхности тонкой пленки. Эти ионы действуют как практически неистощимый резервуар входного заряда для нанопроводов, которые генерируют ток в результате напряжения, создаваемого градиентом влажности.
Все это происходит в невероятно маленьком масштабе – наномасштабе. Нанометр (нм) — это одна миллиардная часть метра, а наночастица — это частица размером менее 100 нм по крайней мере в одном измерении.
Можно ли масштабировать технологию?
Ученые Университета Массачусетса считают, что это возможно. Параллельное или линейное наращивание устройств увеличивает ток. При этом выходная мощность устройства оценивается примерно в 4% от теоретического верхнего предела. Кроме того, солнечный элемент вырабатывает электричество по всей своей длине и ширине, но водяная влага распространяется по трем измерениям, что обеспечивает практическую объемную плотность мощности более 1 киловатта на кубический метр, говорят исследователи, предполагая, что устройство влажности окружающей среды может превзойти солнечная батарея.
Нынешнее устройство Air-gen может питать небольшие устройства.
© UMass Amherst/Yao and Lovley labs
Нынешнее устройство Air-gen может питать небольшие устройства.
© UMass Amherst/Yao and Lovley labs
Небольшие электронные устройства уже могут питаться от современных генераторов окружающего воздуха, и ученые Университета Массачусетса надеются вскоре применить эту технологию, например, в мониторах здоровья и смартфонах.