Бестопливная генерация на основе графена – прорыв в энергетике
Процесс трансформации энергетики и переход на электрогенерацию без выбросов парниковых газов неразрывно связан с применением новых наноматериалов и внедрением инновационных технологий в области энергетики, что означает повышение энергоэффективности и необходимость разработки новых методов электрогенерации. Примером подобной технологии и возможным выходом из сложившейся в энергетическом секторе ситуации может являться Neutrinovoltaic - технология преобразования колебательного движения атомов графена, выражающаяся в виде «графеновых волн», в электрический ток. «Графеновые волны» возникают под воздействием теплового (броуновского) движения атомов графена и частиц окружающих полей излучений невидимого спектра, включая кинетическую энергию нейтральных частиц нейтрино, ударяющихся в ядро атомов графена.
Neutrinovoltaic технология разработана немецко-американской компанией Neutrino Energy Group под руководством математика и бизнесмена Holger Thorsten Schubart. Данная технология относится к источникам энергии низкой плотности в отличие от ТЭС или АЭС и применение её на первом этапе для электроснабжения промышленных предприятий не планируется, однако бестопливные Neutrinovoltaic источники постоянного тока способны полностью обеспечить электроснабжение отдельных домохозяйств, а при массовом внедрении разработки можно говорить о создании устойчивой распределённой системы электрогенерации, когда источники тока располагаются непосредственно в месте потребления энергии без необходимости их включения в централизованную систему электроснабжения.
Разработка компании Neutrino Energy Group вызывает серьезный интерес у самой широкой аудитории. Чтобы ответить на вопросы, связанные с проектом, президент компании Holger Thorsten Schubart дал развёрнутое и очень интересное интервью YouTube каналу “Созидательное общество” (https://www.youtube.com/watch?v=0mLif4F6Ups&t=100s), в котором рассказывает о фактическом запрете проведения работ в Германии, невозможности опубликования результатов исследований, вынужденном переводе научно-исследовательских работ по созданию Pi-Car электромобиля с корпусом из метаматериалов, который будет преобразовывать энергию окружающих энергетических полей в электрический ток, в Индию.
Neutrinovoltaic технология – революционный переворот в области электрогенерации, поэтому далеко не все встречают с радостью её внедрение.
Бестопливные генераторы, созданные на её основе, способны защитить частного потребителя от внешних шоковых условий и обеспечить надёжное и справедливое по цене электроснабжение. В основе технологии - многослойный наноматериал, состоящий из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, нанесённых на металлическую фольгу. Свойство графена преобразовывать энергию окружающих энергетических полей хорошо исследовано и известно научному миру. Именно графен является тем индикатором, который конвертирует тепловые и электромагнитные излучения в электрический ток. Плёнки графена удивительно прочны и упруги. Графен имеет очень высокую теплопроводность, что в сочетании с высокой электропроводностью обеспечивает возможность прохождения электрического тока в миллион раз превосходящего максимально возможный ток в пленках меди. Сильные колебания атомов графена (в 100 раз выше, чем, например, в кремнии) при наличии шестигранной кристаллической решётки приводят к появлению «графеновых волн» или «ряби», т.е. когда соседние области чередуются между вогнутой и выпуклой кривизной. Из-за особенностей кристаллической решётки графена его атомы колеблются как бы в тандеме, что отличает подобные движения от спонтанных движений молекул в жидкостях. Чем сильнее воздействие окружающих полей излучений невидимого спектра и температуры, тем интенсивнее колебания атомов графена, а значит частота и амплитуда колебаний «графеновых волн». Теоретические исследования дают объяснение, что источником этого процесса является электрон-фононная связь, поскольку она подавляет жесткость длинноволнового изгиба и усиливает вне плоскостные флуктуации. Графен имеет чрезвычайно высокую плотность электрического тока (в миллион раз больше, чем у меди) и рекордную подвижность носителей зарядов. В графене каждый атом связан с 3 другими атомами углерода в двухмерной плоскости, при этом один электрон остается свободно доступным в третьем измерении для электронной проводимости.
Как и в выпускаемых в настоящее время электрогенераторах и разработанных бестопливных генераторах типа схемы Бедини, возникновение электродвижущей силы (ЭДС) происходит по причине взаимодействия магнитных и электрических полей. Однако, кардинальное отличие заключается в том, что в Neutrinovoltaic технологии пульсирующий механизм взаимодействия возникает не в результате вращения ротора с магнитной катушкой, а в процессе микровибраций графена в наноматериале, что является другим физическим принципом возникновения ЭДС. Возникающая в каждом слое графена, которых в наноматериале может быть от 12 до максимум 20 слоёв, ЭДС, заставляет течь электроны в одном направлении, т.е. возникает электрический ток. Движение электронов в одном направлении достигается путём нанесения пленочных покрытий каждого слоя легирующими элементами, создающими p-n переход, пропускающий электрический ток только в одном направлении, т.е. возникает эффект тонкоплёночного диода. Многослойность наноматериала обеспечивает решение задачи по получению максимально возможной электрической мощности с единицы поверхности, так как один слой графена не может обеспечить достаточную мощность для промышленного применения. В настоящее время с пластины 200х300 мм удаётся получить напряжение 1.5 В и силу тока 2 А. Электрогенерирующий блок брутто-мощностью 7 кВт, состоящий из таких пластин, имеет размер 800х400х600 мм.
Первые промышленные образцы бестопливных генераторов поступят на рынок в течение года, а научно-технологические работы по созданию Pi-Car электромобиля планируется завершить в течение 3 лет.
Это несомненно начало процесса трансформации энергетического сектора на основе безэмиссионной, безопасной технологии энергогенерации, для удовлетворения растущей потребности в энергии и основа для нового экологичного сосуществования человека и природы.
Comments