Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'wodór'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 45 results

  1. Naukowcy z MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) poinformowali o dokonaniu przełomowego odkrycia, które w niedalekiej przyszłości zamieni światło słoneczne z marginalnego w główne źródło czystej energii. Akademicy opracowali bowiem tanią prostą metodę przechowywania energii. Dotychczas z energii słońca można było korzystać tylko w dzień, gdyż jej przechowywanie jest bardzo drogie i mało efektywne. Wykorzystanie energii słonecznej zawsze miało poważne ograniczenia. Teraz myślimy o Słońcu jako o niewyczerpanym źródle energii, z którego już wkrótce będziemy mogli korzystać - mówi profesor Daniel Nocera, jeden z głównych autorów studium. To wielkie odkrycie o olbrzymim znaczeniu dla przyszłości ludzkości - mówi Barber. Nie można go przecenić, gdyż umożliwia opracowanie technologii, które zmniejszą naszą zależność od paliw kopalnych, a jednocześnie pomogą w walce ze zmianami klimatycznymi - dodaje. Obecnie używane przemysłowe procesy elektrolizy, dzięki którym przeprowadza się rozkład wody na tlen i wodór, mają spore wady w porównaniu z technologią Nocery. Wykorzystywane są w nich bowiem bardzo drogie elektrody, a cały proces przebiega w silnie zasadowym środowisku. Sam Nocera mówi, że prace jego zespołu to dopiero początek. Jego zdaniem naukowcy wykorzystają nową technologię i w ciągu 10 lat rozpocznie się rewolucja, której skutkiem będzie ograniczenie scentralizowanych systemów produkcji i dystrybucji energii. Każdy właściciel domu będzie mógł korzystać za dnia z energii słońca, której nadmiar zostanie wykorzystany do przeprowadzenia elektrolizy wody, dzięki czemu zapewni sobie energię wówczas, gdy słońce nie świeci.
  2. Grafen ma wiele niezwykłych właściwości, jednak nie jest materiałem piezoelektrycznym. Piezoelektryczność to właściwość niektórych materiałów, polegająca na tym, że przy zginaniu, ściskaniu i skręcaniu materiały te produkują ładunki elektryczne. Występuje też zależność odwrotna - pole elektryczne wywołuje odkształcenie materiału piezoelektrycznego, dając nad nim duża kontrolę. W ACS Nano ukazał się artykuł, w którym dwóch inżynierów ze Stanford University opisuje, w jaki sposób nadali grafenowi właściwości piezoelektryczne. Fizyczne deformacje, jakie możemy tworzyć, są wprost proporcjonalne do przyłożonego pola elektrycznego, co daje nam niedostępną wcześniej możliwość kontrolowania elektroniki w nanoskali - stwierdził Evan Reed, szef Materials Computation and Theory Group i główny autor badań. To pozwala mieć nadzieję, na zrealizowanie koncepcji ‚straintroniki’, zwanej tak ze względu na sposób, w jaki pole elektryczne w sposób przewidywalny zmienia kształt sieci krystalicznej węgla - dodał uczony. Mitchell Ong, autor artykułu w ACS Nano, uważa, że „piezoelektryczny grafen może może zapewnić niedostępny dotychczas stopień elektrycznej, mechanicznej i optycznej kontorli nad różnymi urządzeniami, od ekranów dotykowych po nanotranzystory“. Za pomocą symulacji przeprowadzanych na superkomputerach, inżynierowie sprawdzali skutki domieszkowania grafenu po jednej lub obu stronach sieci krystalicznej. Modelowano domieszkowanie litem, wodorem, potasem i fluorem oraz ich kombinacjami. Wyniki zaskoczyły naukowców. Sądziliśmy, że pojawi się efekt piezoelektryczny, ale będzie on słaby. Tymczasem jest on podobny do występującego w tradycyjnych materiałach - mówi Reed.
  3. Na Pennsylvania State University powstało ogniwo paliwowe produkujące wodór z materii organicznej. Nie wymaga ono użycia zewnętrznego zasilania i nie emituje do atmosfery związków węgla. Ten system może produkować wodór w każdym miejscu, w którym woda morska występuje w pobliżu ścieków. Nie jest do tego potrzebna sieć elektryczna, a całość jest neutralna pod względem emisji węgla. To niewyczerpane źródło energii - mówi profesor Bruce E. Logan. W nowym ogniwie zachodzi elektroliza, w której biorą udział mikroorganizmy produkujące wodór z materii organicznej. Już wcześniej przeprowadzano tego typu elektrolizę, jednak za każdym razem ogniwo paliwowe wymagało zewnętrznego zasilania. Teraz Logan i jego współpracownik, doktor Younggy Kim, wykorzystali różnicę w zasoleniu wody morskiej i słodkiej do uzyskania dodatkowej energii potrzebnej w całym procesie. Wyniki ich badań, opublikowanych w Proceedings of the National Academy of Sciences pokazują, że czysty wodór może być efektywnie produkowany z niewyczerpanych zasobów wody morskiej i wody słodkiej z dodatkiem biodegradowalnej materii organicznej. Efektywność ogniw wynosi 58-64 procent, co pozwala na uzyskanie 0,8 do 1,6 metra sześciennego wodoru z każdego metra sześciennego wprowadzonego płynu. Naukowcy szacują, że do przepompowywania wody w systemie zużywane jest tylko 1% produkowanej przezeń energii. Kluczem do sukcesu było wykorzystanie odwróconej elektrodializy (OED), która pozwala na pozyskanie energii z różnicy potencjałów pomiędzy wodą słodką a słoną. Już wcześniej proponowano pozyskiwanie energii z licznych membran OED, jednak okazały się one niepraktyczne. Membrany OED do hydrolizy wody potrzebują napięcia 1,8 wolta, co wymagałoby użycia aż 25 par membran. Logan wpadł na pomysł wykorzystania w jednym systemie membran oraz bakterii wytwarzających prąd z materii organicznej, co pozwoliło na zmniejszenie liczy par membran do zaledwie pięciu. W roli katalizatora została użyta platyna, jednak badania już wykazały, że możliwe jest też wykorzystanie siarczku molibdenu. Wówczas jednak wydajność systemu spada do 51%. Prace Logana były finansowane przez KAUST.
  4. Na Rensselaer Polytechnic Institute trwają testy nowej obiecującej architektury do przechowywania wodoru. Nanoostrza mogą być używane wielokrotnie, bardzo szybko uwalniają i przyjmują wodór, a pracują przy znacznie niższych temperaturach niż podobne systemy. Dzięki tym właściwościom mogą okazać się przydatne przy konstruowaniu samochodów napędzanych wodorem. Pierwsze nanoostrza na bazie magnezu stworzono w 2007 roku. W przeciwieństwie do nanowłókien są one asymetryczne. W jednym wymiarze są niezwykle wąskie, w innym bardzo szerokie. Pomiędzy nimi jest do 1 mikrometra wolnej przestrzeni. Przechowywanie wodoru wymaga zastosowania dużych powierzchni. Dzięki temu, że nanoostrza są asymetryczne, można tę duża powierzchnię uzyskać. Nanoostrza stworzono metodą chemicznego osadzania pod kątem z fazy gazowej. Nanostruktura jest uzyskiwana poprzez doprowadzenie materiału - w tym przypadku magnezu - do fazy gazowej, a następnie umożliwienie mu osadzania się na podłożu. Po ukończeniu procesu osadzania na powierzchni materiału umieszcza się metaliczne kryształy, które więżą wodór. Prototypowe ostrza pokryto palladem. Departament Energii wysoko zawiesił poprzeczkę dla technologii przechowywania wodoru. Wszystkie nowe materiały muszą pracować w niskich temperaturach, szybko uwalniać wodór, mieć rozsądną cenę oraz nadawać się do recyklingu - mówi Yu Liu, jeden z badaczy. Naukowcy odkryli, że nanoostrza uwalniają wodór już w temperaturze 67 stopni Celsjusza. Przy temperaturze 100 stopni Celsjusza cały wodór zostaje uwolniony w zaledwie 20 minut. Inne technologie wymagają zastosowania ponaddwukrotnie wyższej temperatury, by tak szybko uwolnić wodór. Badania przeprowadzone za pomocą dyfrakcji odbiciowej wysokoenergetycznych elektronów (RHEED - reflection high-energy electron diffraction) oraz temperaturowo programowalnej desorpcji (TPD - temperature programmed desorption) wykazały, że prototypowe nanoostrza są w stanie wytrzymać ponad 10 cykli ładowania i rozładowywania. Naukowcy będą teraz pracowali nad wydłużeniem żywotności ostrzy, gdyż wiedzą już, jaka jest przyczyna ich stopniowej degradacji.
  5. Naukowcy korzystający z europejskiego Very Large Telescope odkryli niezwykłą gwiazdę, której istnienie może wymusić zmianę obecnie obowiązujących teorii nt. powstawania gwiazd. SDS J102915+172927 nie powinna istnieć, gdyż nie posiada cięższych pierwiastków, które według współczesnych teorii są konieczne do uformowania gwiazd o niskiej masie. Skład chemiczny SDS J102915+172927 wskazuje, że liczy sobie ona około 13 miliardów lat i uformowała się krótko po eksplozji gwiazdy pierwszej generacji. Jest zatem jedną z najstarszych znanych nam gwiazd. Po Wielkim Wybuchu we wszechświecie znajdowały się wodór, hel oraz śladowe ilości litu. Inne pierwiastki powstały we wnętrzach gwiazd. Gwiazdy formują się, gdy dochodzi do schłodzenia gazu. W pierwszej generacji gwiazd chłodziwem był wodór, który jednak pozwala na spadek temperatury tylko do pewnego stopnia. To umożliwia formowanie olbrzymich gwiazd pierwotnych. W ich wnętrzach tworzyły się inne pierwiastki i gdy gwiazda wybuchała, wzbogacała ona przestrzeń kosmiczną o kolejne elementy. Współczesne teorie mówią, że gwiazda o małej masie, taka jak SDS J102915+172927, która jest nieco lżejsza od Słońca, nie może się uformować bez obecności określonej ilości innych pierwiastków, przede wszystkim tlenu i węgla, które schłodzą gaz. Problem jednak w tym, że nowo odkryta gwiazda zawiera bardzo mało pierwiastków cięższych od helu i wodoru czyli, jak nazywają te pierwiastki astronomowie, metali. Gwiazda o niskiej masie tak uboga w metale jak SDS J102915+172927, bez obecności węgla i tlenu, nie powinna istnieć - mówi Elisabetta Caffau, z Zentrum fur Astronomie. Śladowe ilości metali sugerują, że jest to bardzo stara gwiazda, jednak wielką niewiadomą jest niska zawartość litu. W prymitywnych gwiazdach jest go około pięćdziesięciokrotnie więcej. Naukowcy zastanawiają się, w jaki sposób lit w gwieździe został zniszczony. Caffau mówi, że jej zespół zidentyfikował kilka innych gwiazd, które mogą być równie ubogie lub nawet uboższe w metale.
  6. Naukowcy z University of Kentucky i University of Louisville wyliczyli, że niedrogi stop może posłużyć do pozyskiwania wodoru z wody za pomocą światła słonecznego. Dzięki najnowszym symulacjom komputerowym naukowcy dowodzą, że dodanie do azotku galu 2% antymonu spowoduje, iż po zanurzeniu stopu w wodzie i wystawieniu go na promienie słoneczne dojdzie do rozerwania wiązań pomiędzy tlenem a wodorem. Technika taka zwana jest fotoelektrochemiczną (PEC) elektrolizą wody. Wcześniejsze badania nad PEC skupiały się na złożonych materiałach. My postanowiliśmy zrobić coś przeciwnego i skupiliśmy się na prostych materiałach, nawet jeśli miałyby one nie posiadać odpowiedniego ułożenia elektronów, wymaganych do spełnienia kryteriów PEC. Chcieliśmy sprawdzić, czy niewielkie dostosowanie ułożenia ich elektronów da pożądane wyniki - mówi profesor Madhu Menon. Stop GaN-Sb to pierwszy prosty materiał, który może spełniać kryteria stawiane przed materiałami wykorzystywanymi w PEC. Podczas rozbijania wody stop nie ulega żadnemu zużyciu, może więc być wykorzystywany bardzo długo. Obecnie uczeni z UK i UofL pracują nad wykonaniem stopu i przetestowaniu jego właściwości. Wodór może być paliwem przyszłości. Jednak jego produkcja wiąże się z dużymi kosztami oraz wielkim zużyciem dwutlenku węgla. Jeśli uda się go pozyskiwać za pomocą prostego i taniego stopu, w procesie, który nie będzie wymagał dostarczania sztucznie produkowanej energii, pokonana zostanie jedna z głównych przeszkód stojąca na drodze do rozpowszechnienia się wodoru jako paliwa.
  7. Naukowcy z Rice University dowodzą, że siatka stworzona z karbynu z dołączonym wapniem, może przechowywać znacznie więcej wodoru, niż przewidują wyznaczone przez Departament Energii normy dla samochodów napędzanych wodorem. Karbyn to pojedynczy łańcuch atomów węgla. To forma, którą uzyskamy, gdy z płachty grafenu wyciągniemy jedną nitkę. Do niedawna był on uznawany za bardzo egzotyczny materiał, jednak udowodniono, że może być syntetyzowany i pozostaje stabilny w temperaturze pokojowej, co czyni go potencjalnym kandydatem do codziennych zastosowań. Fizyk teoretyczny profesor Boris Yakobson z Rice University zwraca uwagę, że inne formy węgla, takie jak nanorurki, grafen czy fullereny, przechowują wodór tylko w niskich temperaturach. Tymczasem, jak stwierdził uczony, dzięki połączeniu karbynu z wapniem możliwe jest przechowywanie wodoru w temperaturze pokojowej. W wypełnionej wodorem siatce z karbynu wodór może teoretycznie stanowić około 50% wagi. Tymczasem DoE zakłada, że do roku 2015 w strukturach służących do przechowywania wodoru dla samochodów wodór powinien stanowić co najmniej 6,5% wagi. Decydującym elementem, dzięki czemu całość tak dobrze działa, jest dodanie wapnia. Dzięki niemu powstają takie łączenia między atomami, że przechowywanie wodoru jest możliwe w temperaturze pokojowej. Jako, że atomy wapnia nie mają tendencji do łączenia się w grupy, co pozwala na rozłożenie ich w formie podobnej do winogron na siatce z karbenu i dołączenie do każdego atomu wapnia sześciu atomów wodoru, co na początku umożliwi uzyskanie pojemności rzędu 8% wodoru na jednostkę wagi. Zdaniem Yakobsona istnieje wiele różnych możliwości zwiększania pojemności karbenowo-wapniowego zbiornika. Na przykład ułożenie siatki karbynu w kształt diamentu pozwoli co prawda na przyłączenie do atomu wapnia pięciu atomów wodoru, ale dzięki manipulacji liczbą atomów węgla można zwiększać pojemność całości. Być może uda się też wyciągać wzbogacane wapniem nitki karbynu z grafenu. Yakobson mówi, że w tej chwili trudno jednoznacznie wyrokować, która z teoretycznych strategii sprawdzi się najlepiej. Jestem optymistą. Z teoretycznego punktu widzenia oraz opierając się na wiedzy zdobytej podczas doświadczeń z syntezą karbynu i pracy z metalowymi organicznymi ramkami do przechowywania wodoru, mogę przypuszczać, że miną 2-3 lata zanim wyprodukujemy karbynową siatkę, a 1-2 lat zajmie nam opracowanie takich metod umieszczania na niej wapnia, by osiągnąć materiał zdolny do przechowywania dużej ilości wapnia. Tak więc w ciągu 3-5 lat możemy mieć wyprodukowaną próbkę i później będzie można, dzięki intensywnej pracy i mając nieco szczęścia, skalować ją do produkcji przemysłowej - mówi uczony.
  8. Naukowcy z australijskiego Monash University we współpracy z uczonymi z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis wpadli na trop odkrycia, które może pozwolić na opracowanie taniego i prostego sposobu rozkładu wody na tlen i wodór. To pozwoliłoby na pozyskiwanie wodoru i wykorzystywanie go jako paliwa. Profesor Leone Spiccia z Monash mówi, że celem badań było znalezienie sposobu na tani rozkład wody na tlen i wodór przy użyciu energii słonecznej. Uczeni zaczęli szczegółowo badać różne techniki katalizy, chcąc jak najlepiej naśladować procesy wykorzystywane przez rośliny. Wówczas zauważyli, że być może istnieje prostszy sposób. Najtrudniejszym elementem pozyskiwania paliwa z wody jest rozbicie jej na wodór i tlen. Nasz zespół opracował ogniwo korzystające z katalizatora bazującego na manganie i, jak się wydaje, odkrył w ten sposób odpowiednią metodę. Okazało się, że całą pracę wykonuje birnezyt [jeden z tlenków manganu - red.]. Podobnie jak inne elementy ze środka tablicy okresowej, mangan może istnieć w wielu stopniach utlenienia. W tym przypadku odpowiadają one liczbie atomów tlenu, z którymi może być połączony atom metalu - mówi Spiccia. Gdy do ogniwa podłączyliśmy napięcie elektryczne, doszło do rozbicia wody na tlen i wodór, a gdy naukowcy przyjrzeli się całemu procesowi za pomocą zaawansowanych metod spektroskopowych okazało się, że mangan rozłożył się na znacznie prostszy materiał zwany birnezytem. Jest on dobrze znany geologom jako czarny nalot na wielu skałach - dodaje uczony. Podczas całego cyklu mangan przechodzi na zmianę w dwa stopnie utlenienia. Najpierw za pomocą prądu elektrycznego zmienia się z manganu(II) w mangan(IV) w birnezycie. Następnie pod wpływem promieni słonecznych powraca do manganu(II). Dzięki tej przemianie manganu dochodzi do utlenienia wody oraz produkcji gazowego tlenu, protonów i elektronów. Doktor Rosalie Hocking, która brała udział w badaniach, mówi, że tak może wyglądać naturalny biogeologiczny cykl obiegu manganu w oceanach, a to z kolei może pomóc nam zrozumieć procesy zachodzące w roślinach, które wykorzystują właśnie mangan. Naukowcy czynili olbrzymie wysiłki w kierunku stworzenia bardzo skomplikowanych molekuł zawierających mangan, by naśladować rośliny. Tymczasem okazało się, że chodzi o powszechnie występujący materiał, który jest na tyle trwały, że wytrzymuje intensywne użytkowanie - mówi Hocking. Cała reakcja przebiega w dwóch etapach. Najpierw dwie molekuły wody są utleniane, tworząc molekułę tlenu (O2), cztery protony i cztery elektrony. Następnie protony i elektrony łączą się tworząc dwie molekuły wodoru (H2). Uczeni mają nadzieję, że z czasem ich odkrycie doprowadzi do powstania taniej metody pozyskiwania wodoru.
  9. W Lawrence Berkeley National Laboratory powstał nowy kompozytowy materiał, który ułatwi przechowywanie wodoru. Składa się on z nanocząsteczek metalicznego magnezu naniesionych na poli(metakrylan metylu). Najważniejszą właściwością kompozytu jest możliwość szybkiego wiązania i uwalniania wodoru w niewysokich temperaturach bez jednoczesnego występowania zjawiska utleniania metalu. To bardzo ważny krok, znacznie udoskonalający metody przechowywania wodoru na potrzebny produkcji energii. Nasza praca dowodzi, że jesteśmy w stanie zaprojektować nanokompozytowe materiały, które pokonują podstawowe bariery termodynamiczne i kinetyczne - mowi Jeff Urban, jeden z autorów badań. W pracach nad kompozytem brali też udział Christian Kisielowski, Ki-Joon Jeon, Anne Ruminski, Hoi Ri Moon i Rizia Bardhan. Szczegółowe informacje na temat nowego kompozytu zostały ujawnione w artykule "Air-stable magnesium nanocomposites provide rapid and high-capacity hydrogen storage without heavy metal catalysts" w Nature Materials.
  10. Muszki owocowe (Drosophila melanogaster) potrafią odróżnić dwa izotopy wodoru: prot ("zwykły" wodór) i deuter (D). Odkrycie to dużo wnosi do rozumienia działania powonienia. Wiele wskazuje bowiem na to, że dla rozpoznania zapachu istotniejsza jest częstotliwość drgań wiązań niż kształt cząsteczki. Dr Efthimios Skoulakis z Centrum Badań Biomedycznych Aleksandra Fleminga w Grecji prezentował owadom acetofenon (C8H8O), organiczny związek chemiczny o intensywnym zapachu kojarzącym się z zasuszonymi różami. Do eksperymentów zespół wykorzystywał labirynt o kształcie litery T. W jednej odnodze znajdowała się cząsteczka ze zwykłym wodorem, a w drugiej z wodorem zastąpionym deuterem. Muszki mogły wybierać, gdzie się skierują. D. melanogaster znane są ze swego doskonałego węchu. Zademonstrowały go także i w tym przypadku. Zdecydowanie wolały cząsteczki acetofenonu z większą liczbą atomów protu. Awersja do cząsteczki wysyconej deuterem rosła z liczbą atomów podstawionych D. Gdy do tego samego labiryntu wprowadzono owady pozbawione węchu przez modyfikacje genetyczne, nie uwidaczniały się żadne preferencje. Grecko-amerykański zespół dodatkowo potwierdził, że muszki owocowe odróżniają cząsteczki z protem i deuterem. Owady uczono unikania poszczególnych wersji acetofenonu, stosując delikatne rażenie prądem (naukowcy uciekli się więc do warunkowania). Skoulakis podkreśla, że uzyskane wyniki wydają się potwierdzać teorię węchu zaproponowaną w 1996 r. przez współautora opisywanego studium doktora Lukę Turina z MIT-u. Postulował on, że substancje zapachowe są wykrywane dzięki drganiom, a nie unikatowemu kształtowi cząsteczek. W jądrze deuteru znajdują się proton i neutron, a w jądrze protu tylko proton. Waga atomu D jest więc ok. 2-krotnie większa, co sprawia, że wiązania między nim a innymi atomami w cząsteczce drgają wolniej. Teoria Turina jest inna od teorii cząsteczki pasującej do kształtu białka receptorowego jak klucz do zamka. Jej autor sądzi, że cząsteczka odorantu pokona błonę receptora tylko wtedy, gdy jej wiązania będą drgać ze ściśle określoną częstotliwością. Acetofenon z protem drga inaczej od acetofenonu z deuterem, cząsteczki pachną więc inaczej, mimo że mają identyczny kształt. Na kolejnym etapie badań ekipa uciekła się do nitryli, gdzie częstotliwość drgań jest podobna do odnotowywanej w obrębie wiązań deuter-węgiel. Okazało się, że także i one nie przypadły muszkom do gustu i kręciły na nie nosem. Dr Turin ujawnia, że istnieją niepublikowane dane, że psy mogą mieć podobne zdolności co owocówki i ignorują zapachy, które nauczono je wykrywać, jeśli prot zamieniono na deuter.
  11. Zespół profesor Sossiny Haile z California Institute of Technology opracował nowatorską technologię umożliwiającą wykorzystanie energii słonecznej do zmiany dwutlenku węgla i wody w paliwa. Pomysł polega na wykorzystaniu tlenku ceru, powszechnie stosowanego np. w powłokach samoczyszczących się kuchenek. Cer jest na ziemi niemal tak rozpowszechniony jak miedź. Uczeni zbudowali 60-centymetrowej wysokości prototypowy reaktor, który wyposażono w kwarcowe okno oraz wnękę, która absorbuje skoncentrowane promienie słoneczne. Wnętrze reaktora pokryte jest tlenkiem ceru. Reaktor korzysta z faktu, że tlenek ceru w bardzo wysokich temperaturach oddaje tlen ze swojej struktury krystalicznej, a w niższych - absorbuje go. Szczególną właściwością tego materiału jest fakt, że nie oddaje on całego tlenu, dzięki czemu struktura materiału pozostaje nietknięta, gdy tlen go opuszcza. Gdy ochładzamy reaktor, materiał wchłania tlen w swoją strukturę - wyjaśnia Haile. Ten wchłaniany tlen pochodzi albo z dwutlenku węgla (CO2) albo z pary wodnej (H2O), które są pompowane do reaktora. Gdy tlenek ceru wchłonie tlen, w reaktorze pozostają wodór (H2) lub tlenek węgla (CO). Wodór sam w sobie jest paliwem. Możemy też łączyć wodór z tlenkiem węgla, uzyskując gaz syntezowy będący podstawą do produkcji płynnych paliw węglowodorowych. Jeśli do mieszaniny gazów dodamy inne katalizatory, uzyskamy metan. Proces można wielokrotnie powtarzać, ogrzewając i ochładzając wnętrze reaktora. Prototypowy reaktor wymaga do pracy temperatury 1648 stopni Celsjusza. W Caltechu testowano go za pomocą pieców, jednak uczeni chcieli sprawdzić go w warunkach podobnych do rzeczywistych. Dlatego zabrali swój reaktor do Szwajcarii do Instytutu Paula Scherrer, gdzie znajduje się symulator Słońca. Reaktor poddano działaniu temperatury takiej, jaką na Ziemię mogłoby dostarczyć 1500 Słońc. Podczas eksperymentu uzyskaną najwyższą zanotowaną dysocjację CO2. Reaktor był o "rzędy wielkości" bardziej wydajny niż wszystko, co dotychczas uzyskano. Profesor Haile wyjaśnia, że dzieje się tak, gdyż urządzenie wykorzystuje całe spektrum światła słonecznego, a nie tylko konkretną częstotliwość. Ponadto, w przeciwieństwie do elektrolizy, ilość poddanego dysocjacji CO2 nie jest ograniczona jego rozpuszczalnością w wodzie, a wysokie temperatury pracy reaktora pozwalają na rezygnację z drogich metali w roli katalizatora. Uczeni, gdy przekonali się już, że ich reaktor działa tak, jak oczekiwali, rozpoczynają prace nad jego udoskonaleniem, przede wszystkim nad formułą tlenku ceru. Jej udoskonalenie ma pozwolić na zmniejszenie temperatury reakcji oraz nad lepszym wykorzystaniem energii Słońca. Obecnie reaktor wykorzystuje mniej niż 1% trafiającej doń energii. Reszta jest tracona w postaci ciepła przenikającego przez ściany reaktora czy jej promieniowanie przez okno. Gdy projektowaliśmy reaktor nie zajmowaliśmy się kontrolą strat energii - mówi profesor Haile. Tymczasem z obliczeń współpracującego z Haile studenta Williama Chueha wynika, że możliwe jest wykorzystanie nawet ponad 15% energii dostarczanej przez Słońce. W przyszłości reaktor Haile może zostać np. wykorzystany do zamiany dwutlenku węgla emitowanego przez elektrownie węglowe w płynne paliwo. Moglibyśmy zatem dwukrotnie wykorzystywać ten sam węgiel - stwierdza pani profesor.
  12. Niepozorna morska bakteria może stać się w przyszłości źródłem paliwa. Cyanothece 51142, jednokomórkowy organizm z gromady cyjanobakterii, potrafi produkować duże ilości wodoru. Dotychczas wszystkie znane organizmy produkujące wodór wytwarzały go wyłącznie w środowisku beztlenowym, co czyniłoby ich przemysłowe wykorzystanie bardzo drogim. Cyanothece 51142 została odkryta u wybrzeży Teksasu w 1993 roku. Teraz Himadri Pakrasi z Washington University w St. Louis zauważył, że jej cykl dobowy - a cyjanobakterie to jedyne prokarioty mające zróżnicowany cykl dobowy - składa się z dwóch części. Wszystkie cyjanobakterie są w stanie wiązać atmosferyczny węgiel, ale cyanothece 51142 jest wyjątkowa, gdyż potrafi wiązać też azot. Dzięki temu bakteria jest w stanie przeżyć w różnych środowiskach, gdyż łatwiej potrafi się do nich dostosować. Jedynym problemem jest fakt, że nitrogenaza, enzym służący do wiązania azotu, jest bardzo wrażliwa na tlen. To powoduje, że proces wiązania węgla - a zatem fotosynteza - którego produktem ubocznym jest produkcja tlenu, musi być oddzielony od procesu wiązania azotu. Bakteria radzi sobie z tym wykorzystując rytm dobowy. W ciągu dnia przeprowadza fotosyntezę emitując tlen, a w nocy wiąże azot, emitując wodór. Proces ten jest bardzo wydajny, na każdą molekułę azotu organizm emituje molekułę wodoru. Oba procesy napędzają się wzajemnie. Glikogen, który bakteria produkuje za dnia, jest zużywany do wiązania azotu w nocy. Gdy nadchodzi dzień, związany azot używany jest do tworzenia protein go zawierających. Ścisłe oddzielenie obu procesów powoduje, że nie konkurują one ze sobą. W ciągu nocy bakteria metabolizuje glikogen (czyli oddycha). Zużywany jest przy tym tlen wewnątrz komórki, co powoduje, że powstaje tam środowisko beztlenowe, potrzebne do pracy nitrogenazy. Bardzo przydatny okazał się też fakt, że cyanothece ustala rytm dobowy w zależności od zmiany oświetlenia, ale gdy raz się on ustali, nie zmienia się nawet wówczas, gdy organizm poddany jest ciągłemu działaniu światła. Jak mówi Pakrasi, bakteria doświadcza "subiektywnej ciemności" przez 12 godzin na dobę. Co jeszcze bardziej zaskakujące - bakterie, które po ustaleniu rytmu dobowego żyją w bez przerwy oświetlonym środowisku produkuje więcej wodoru, niż bakteria doświadczająca naturalnych zmian oświetlenia. Prawdopodobnie dzieje się tak, gdyż energia światła w jakiś sposób napędza reakcję nitrogenazy. Na razie jednak naukowcy nie wiedzą, dlaczego takie zjawisko zachodzi. Wpadli za to na kolejny pomysł zwiększenia produkcji wodoru. Postanowili podawać bakteriom glicerol, który jest używany jako dodatek do żywności. Na takiej diecie nitrogenaza jest bardziej aktywna i produkuje więcej wodoru. Profesora Pakrasi najbardziej intryguje nie użyteczność cyanothece 51142, ale jej pomysłowość. Unikatowy metabolizm tych organizmów powoduje, że produkują wodór - czyste paliwo - korzystając z dwóch produktów ubocznych. Glicerolu, który powstaje przy produkcji biodiesla oraz dwutlenku węgla. Wkrótce cyanothece trafią do olbrzymiego bioreaktora, w którym będą poddawane kolejnym testom.
  13. Uważany za paliwo przyszłości wodór dotychczas nie upowszechnił się, gdyż jest niezwykle łatwopalny i musi być przechowywany oraz używany w specjalnych warunkach. Naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) oraz ich koledzy z Leibniz-Institut für Katalyse znaleźli prosty sposób na poradzenie sobie z niedogodnościami uniemożliwiającymi szeroki rynkowy debiut wodoru w roli paliwa. Okazało się, że po zamianie wodoru w kwas mrówkowy, może on być łatwo i bezpiecznie przechowywany. Korzystając z katalizatora i obecnego w atmosferze dwutlenku węgla można sprowadzić wodór do postaci kwasu, który jest substancją niepalną i płynną w temperaturze pokojowej. Proces można odwrócić uzyskując wodór i CO2. Powstał już prototyp urządzenia o mocy 2 kilowatów, a szwajcarska firma Granit i kanadyjska Tekion otrzymały licencje na rozwój wspomnianej technologii. Przechowywanie wodoru w postaci kwasu mrówkowego ma liczne zalety. Przede wszystkim jest bezpieczne, gdyż kwas uwalnia tylko tyle wodoru, ile jest w danej chwili potrzebne, nie dochodzi więc do gromadzenia się niebezpiecznego gazu. Ponadto jest to metoda bardzo wydajna. W litrze kwasu można przechować ponad 53 gramy wodoru. Tymczasem litr czystego wodoru poddany ciśnieniu 350 barów waży zaledwie 28 gramów. Jakby jeszcze tego było mało, katalizatorem dla całego procesu tworzenia i pozyskiwania paliwa jest łatwo dostępne i tanie żelazo. Gabor Laurenczy z EPFL mówi, że obecnie jedyną przeszkodą na drodze do upowszechnienia się pojazdów na wodór pozostaje cena. Warto przypomnieć, że kwas mrówkowy jest żrący, powoduje korozję, poparzenia skóry i błon śluzowych, a jego wdychanie nie jest bezpieczne. Zanim się więc rozpowszechni, konieczne będzie opracowanie nowych zasad bezpieczeństwa, a pojazdy i stacje paliwowe trzeba będzie wyposażyć w materiały odporne na działanie tej substancji. Jest ona jednak już od dawna wykorzystywana jako dodatek do żywności i środek dezynfekujący, co oznacza, że potrafimy bezpiecznie z nią pracować. http://www.youtube.com/watch?v=fYhB6bVlM7w
  14. CERN poinformował o zakończonym sukcesem przechwyceniu atomów antywodoru. Pozwoli to na dokładne jego zbadanie i przeprowadzenie porównań materii i antymaterii. Antymateria od dawna stanowi jedną z największych tajemnic nauki. Jest ona identyczna z materią, ma jednak przeciwny ładunek. Gdy materia i antymateria się spotkają, powinno dojść do anihilacji obu. Uczni uważają, że podczas Wielkiego Wybuchu powstały równe ilości materii i antymaterii. Jednak tej drugiej nie udało się odnaleźć. Mamy do czynienia tylko z materią. Antymateria zniknęła. Naukowcy zaczęli więc się zastanawiać, czy wyjaśnieniem takiego stanu rzeczy nie mogłaby być niewielka nierównowaga w proporcjach materii i antymaterii podczas Wielkiego Wybuchu. Być może wyjaśniałaby ona fenomen budowy wszechświata. Jednym ze sposobów byłoby przeprowadzenie porównania materii i antymaterii. Tą drugą należałoby jednak stworzyć w sposób sztuczny. CERN jest jedynym miejscem na świecie, gdzie mogła powstać - i w końcu powstała - antymateria. Najprostszym atomem antymaterii jest antywodór. Jako że wodór składa się z protonu i elektronu, antywodór trzeba stworzyć z antyprotonu i pozytronu. W 1995 roku stworzono pierwszych 9 atomów antywodoru. Siedem lat później naukowcy wykazali, że możliwe jest tworzenie antywodoru w dużych ilościach. Problemem była jego natychmiastowa anihilicja w zetknięciu z materią. Teraz dzięĸi eksperymentowi ALPHA udało się złapać antywodór w pułapkę magnetyczną, w której pozostaje aż przez 1/10 sekundy. To wystarczy, by przeprowadzić odpowiednie badania. Uczeni biorący udział w badaniach poinformowali właśnie, że 38 spośród tysięcy atomów antywodoru udało się złapać w pułapkę. Z nieznanych nam powodów natura pozbyła się antymaterii. To niezwykłe, że urządzenia ALPHA pozwala nam badać stabilne atomy antymaterii. To inspiruje nas do ciężkiej pracy, której celem jest sprawdzenie, czy antymateria ma jakieś tajemnice - mówi profesor Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy ALPHA. Dzięki najnowszym osiągnięciom CERN-u z pewnością jeszcze niejednokrotnie usłyszymy o antymaterii i eksperymencie ALPHA.
  15. Niewielka firma SunHydro otworzyła pierwszą w USA w pełni komercyjną prywatną stację, na której można tankować wodór do pojazdów z ogniwami paliwowymi. Stacja znajduje się w Wallingford w stanie Connecticut i produkuje wodór na miejscu. Używa do tego baterii słonecznych, które zapewniają energię elektryczną potrzebną do pozyskania wodoru z wody za pomocą hydrolizy. Wykorzystywana jest przy tym technologia firmy-matki SunHydro, Proton Energy Systems. W USA istnieje obecnie 70 stacji napełniania pojazdów wodorem, jednak część z nich nie działa, a pozostałe służą tylko urzędnikom lub naukowcom. SunHydro otworzyło pierwszą stację dostępną dla każdego chętnego. Przedstawiciele Proton Energy Systems mówią, że paliwo będzie sprzedawane na kilogramy, a nie na galony. Do zatankowania SUV-a wielkości Toyoty Highlandera potrzebne będzie 4-5 kilogramów wodoru, co pozwoli mu przejechać około 640 kilometrów. Koszt tankowania to około 60 dolarów, a więc jest podobny do tankowania samochodu na tradycyjne paliwo. Stacja wykorzystuje panele słoneczne o łącznej mocy 75 kilowatów. Wodór pozyskiwany jest z dejonizowanej wody za pomocą membrany protonowej, która przepuszcza protony, ale zatrzymuje wodór. Następnie wodór jest kompresowany i przechowywany w 4 zbiornikach o długości 6 metrów każdy. Ciśnienie wodoru na wyjściu wynosi 69 000 kilopaskali. SunHydro już planuje otwarcie kolejnych dziewięciu stacji wzdłuż wschodniego wybrzeża USA. Przedstawiciele firmy nie wykluczają też powstania przenośnej stacji tankowania wodorem. Taki system miałby długość 12 metrów, szerokość 2,4 metra i byłby w stanie obsłużyć około 10 samochodów dziennie. Jego cena to od 100 do 200 tysięcy dolarów. SunHydro współpracuje z Toyotą. Na podstawie umowy pomiędzy obiema firmami, japoński producent dostarczył do Wallingford 10 samochodów napędzanych wodorem. Craig Scott, przedstawiciel Toyota Motor wyjaśnia, że tego typu pojazdy nie są jeszcze na sprzedaż. "Zwiększyliśmy ich liczbę z 2 w 2001 roku do około 105 obecnie" - mówi. Kilka koncernów samochodowych prowadzi obecnie pilotażowe programy pojazdów na wodór, jednak większość z nich zamierza rozpocząć sprzedaż tego typu pojazdów dopiero w roku 2015.
  16. Na podstawie danych przekazanych przez sondę Cassini powstały dwie prace naukowe, które wspierają teorię o istnieniu prymitywnych form życia na Tytanie, księżycu Saturna. Ma ono, jak od pewnego czasu spekulowała część naukowców, wykorzystywać metan. Autorzy jednej z prac zauważają, że molekuły wodoru, obecne w atmosferze tytana, przemieszczają się w dół i znikają na powierzchni księżyca. W drugiej pracy wykonano mapę rozkładu węglowodorów na powierzchni Tytana i zauważono brak acetylenu. W roku 2005 astrobiolog Chris McKay z NASA Ames Research Center zaproponował zestaw warunków, jakie powinny istnieć, by mogło powstać życie oparte na metanie. Wśród nich wymieniona była właśnie obecność acetylenu. Brak acetylenu na powierzchni może wskazywać na to, że jest on zużywany przez żyjące tam organizmy. Sam McKay uważa, że jeszcze ważniejszym wskaźnikiem jest wspomniane wcześniej znikanie wodoru. Jego zdaniem to właśnie on może być zużywany tak, jak my zużywamy tlen. Naukowiec uważa, że oba wspomniane czynniki - brak acetylenu i wodoru - mogą wskazywać na istnienie życia opartego na metanie. Jeśli by się to potwierdziło, zyskalibyśmy dowód, iż życie może istnieć bez obecności wody w stanie ciekłym. W obecnym stanie wiedzy uważamy, że jej obecność jest konieczna, ale pojawia się coraz więcej prac naukowych wskazujących, że być może nie jest to warunek niezbędny. Niewykluczone, że ciekłą wodę z powodzeniem może zastąpić ciekły metan lub podobne do niego molekuły jak etan. Wszystko to pozostaje obecnie w sferze domysłów wymagających dalszych badań. Mark Allen z NASA Astrobiology Institute mówi, że nieobecność acetylenu na powierzchni da się wytłumaczyć też innymi niż biologiczne czynnikami. Jego zdaniem może dochodzić do sytuacji, w której oddziaływanie Słońca bądź promieniowania kosmicznego zmienia acetylen w lodowy areozol o składzie chemicznym, w którym nie ma sygnatury acetylenu.
  17. Zdaniem firmy Pike Research, która specjalizuje się w globalnych analizach rynków czystych technologii, do roku 2020 na całym świecie będzie sprzedawanych rocznie 670 000 samochodów z ogniwami paliwowymi. Najwięcej, bo 134 000, będzie sprzedawanych w USA. Drugim pod względem wielkości będzie rynek chiński z ponad 129 000 takich pojazdów. Niemcy będą kupowali ich o 1000 mniej. Wielu specjalistów nie wierzy w te prognozy, nazywając je zbyt optymistycznymi. Wątpią bowiem, czy w ciągu 10 lat liczba stacji, na których będzie można "zatankować" taki samochód, będzie na tyle duża, by klienci chcieli powszechnie używać tego typu pojazdów. Analitycy Pike Research zauważają jednak, że kilku wielkich producentów, takich jak Toyota, GM czy Honda obiecuje, że do roku 2015 rozpoczną sprzedaż własnych samochodów z ogniwami paliwowymi. Ponadto Honda obiecuje, że w ciągu pięciu lat na rynek trafi domowy system produkcji wodoru. Ma on pasować do przeciętnego amerykańskiego domu jednorodzinnego, którego właściciel będzie musiał ułożyć na dachu panele słoneczne i wykorzysta wodę do pozyskiwania wodoru. System ma być na tyle wydajny, że zapewni paliwo dla typowego amerykańskiego kierowcy, który średnio przejeżdża około 10 000 mil rocznie.
  18. Napędzanie samochodów wodorem to bardzo pociągające idea, która jest niezwykle trudna w realizacji. Wodór jest bowiem bardzo trudno przechowywać i nikt dotychczas nie potrafi skonstruować samochodowego zbiornika, który będzie prosty i bezpieczny w eksploatacji,a jednocześnie zabierze ilość paliwa wystarczającą do przejechania kilkuset kilometrów. Jedną z metod radzenia sobie z tym problemem jest zamykanie wodoru w pułapkach z węgla, tlenu i wodoru połączonych jonami metali. Takie krystaliczne struktury zwane MOF (metal-organic framework) są bardzo obiecujące, jednak są toksyczne i trudne w produkcji. Tymczasem Fraser Stoddard z Northwestern University proponuje produkcję MOF z materiałów biodegradowalnych, odnawialnych, łatwo dostępnych i całkowicie bezpiecznych dla człowieka. Tak bezpiecznych, że... można je jeść. Przepis na bezpieczne MOF-y brzmi: cukier (gamma cyklodekstryna), sól (benzoesan potasu lub chlorek potasu), woda, alkohol. Jak mówi doktor Ronald Smaldone, całość smakuje nieco jak krakersy. Jednak odpowiednie przygotowanie wymienionych powyżej składników powoduje, że powstają kryształy zdolne do wiązania wodoru, z których wodór w łatwy sposób się uwalnia. Kryształy MOF są wykorzystywane od 1999 roku do przechowywania gazów. Jednak do ich produkcji potrzebna jest ropa naftowa, przez są one toksyczne, a zatem niebezpieczne w użyciu i wymagają specjalnego obchodzenia się zarówno w czasie użytkowania, jak i podczas składowania na wysypisku. Tymczasem nowe MOF są tak bezpieczne, że po użyciu można je po prostu rozpuścić w wodzie i wylać do zlewu. Głównym składnikiem "przepisu" Stoddarda jest gamma cyklodekstryna. To ona tworzy molekularny szkielet pułapki i dzięki niej powstają kryształy. Gdy uczeni zbadali je pod mikroskopem, ze zdziwieniem zauważyli, że utworzyły one MOF, które są trudne do uzyskania za pomocą składników organicznych. W MOF-ach bardzo ważna jest symetria. A problem z naturalnymi materiałami jest taki, że nie tworzą one symetrycznych struktur, przez co nie krystalizują w uporządkowane struktury - mówi Stoddard. Bliższe badania pokazały, że symetrię zapewnia gamma cyklodekstryna, która składa się z ośmiu symetrycznie rozłożonych merów glukozowych. Uczeni najpierw rozpuścili gamma cyklodekstrynę i sól potasową w wodzie, którą później odparowano w obecności alkoholu. W efekcie takich działań powstały kryształy w formie sześcianów, składające się z sześciu molekuł gamma cyklodekstryny połączonych w trójwymiarową strukturę za pomocą jonów potasu. Wcześniej nie znano tego typu struktur. Niewykluczone, że uda się je też uzyskać z zastosowaniem innych materiałów. Nowo powstałe struktury posiadają liczne łatwo dostępne pory, które można wykorzystywać do przechwytywania i przechowywania gazów. Pory stanowią aż 54% objętości struktury. Naukowcy mają więc nadzieję, że ich wynalazek uda się wykorzystać wszędzie tam, gdzie dotychczas stosowano tradycyjne MOF-y.
  19. Na ulice brytyjskich miast w ramach testów wyjechały pierwsze samochody napędzane wodorem. Zamiast spalin emitują one wodę, a ich zużycie paliwa wynosi - w przeliczeniu na benzynę - niecały 1 litr na 100 kilometrów. Firma Riversimple, producent samochodów, liczy na to, że po udanych próbach zainteresowanie pojazdami będzie rosło na tyle, że z czasem będzie sprzedawała 5000 takich pojazdów rocznie. Rynkowy debiut samochodu zapowiadany jest na rok 2012. Na razie w ramach testów użytkownicy będą mogli wypożyczyć pojazd. Zapłacą za to 200 funtów miesięcznie oraz 15 pensów za milę. Dwumiejscowy miejski samochód przyspiesza do 50 km/h w ciągu 5,5 sekundy, a jego prędkość maksymalna wynosi 80 kilometrów na godzinę. Riverside podpisała z radą miejską Leicester umowę, w ramach której w 12-miesięcznych testach weźmie 30 pojazdów jeżdżących po ulicach tego miasta. Jeśli okażą się one sukcesem firma, która ma wsparcie krewnych Ernsta Piecha, ze słynnej niemieckiej rodziny motoryzacyjnej, otworzy w Leicester fabrykę samochodów, zatrudniającą 250 osób. W ramach projektu wyznaczono już miejsca, w których staną dystrybutory z wodorem. Samochody nie spalają wodoru. Zachodni w nich reakcja podobna do elektrolizy, w wyniku której powstaje energia elektryczna napędzająca samochód. Pojazdy wyposażono w bardzo wydajne sześciokilowatowe ogniwa paliwowe. Samochody nie mają skrzyni biegów, korzystają za to systemu odzyskiwania energii podczas hamowania.
  20. Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory oraz University of Califronia, Berkeley odkryli nowy tani katalizator, który efektywnie pozwala uzyskać wodór z wody. Nasz nowy katalizator oparty jest na aldehydzie molibdenowym, który jest około 70-krotnie tańszy od platyny, najszerzej używanego katalizatora do rozbijania cząstek wody - mówi Hemamala Karunadasa. Ponadto nasz katalizator nie wymaga dodatków organicznych, może działać w wodzie o odczynie obojętnym, nawet w brudnej. Pracuje też w wodzie morskiej, najbogatszym źródle wodoru na ziemi - dodaje uczona. Jest ona, wraz z Christopherem Changiem i Jeffreyem Longiem, współautorką badań oraz opisującego ich wyniki artykułu w piśmie Nature. Wodór jest postrzegany jako paliwo przyszłości. Obecnie największym jego źródłem w USA są paliwa kopalne. Uzyskiwany w ten sposób wodór jest tani, ale jego produkcja przyczynia się do zanieczyszczenia środowiska. Wodór można otrzymywać z elektrolizy wody. To czysta metoda, szczególnie jeśli energia, wykorzystywana do jej przeprowadzenia, pochodzi ze źródeł naturalnych. Jednak wymaga użycia dużych ilości energii bądź katalizatora. Powszechnie wykorzystywana platyna jest bardzo droga. Stąd też konieczność znalezienia materiału, który będzie tani i równie wydajny. Karundasa, Chang i Long odkryli, że takim materiałem jest (PY5Me2)Mo-oxo.
  21. Jedną z metod przechowywania i zamieniania energii słonecznej na użyteczne paliwo, jest jej wykorzystanie do rozłożenia wody na tlen i wodór. Zespół profesor Angeli Belcher z Massachusetts Institute of Technology, opracował nowatorską wydajną metodę produkcji energii ze Słońca. Uczeni całkowicie pominęli proces pośredni, czyli wyłapywanie energii przez panele słoneczne. Zamiast nich wykorzystali genetycznie zmodyfikowane nieszkodliwe wirusy M13, których zadaniem jest związanie molekuł katalizatora (tlenek irydu) i biologicznego pigmentu (porfiryny cynkowe). W efekcie wirusy tworzą długie łańcuchy, które bardzo skutecznie rozbijają wodę na tlen i wodór. Z czasem jednak takie łańcuchy zbijałyby się w grupy i traciły na efektywności. dlatego też uczeni zamknęli je w kapsułach z żelu, dzięki którym utrzymywały efektywność i stabilność. Profesor Belcher już wcześniej próbowała wykorzystywać materiał roślinny do przeprowadzania podobnych operacji, jednak okazał się on bardzo niestabilny. Dlatego też postanowiła skorzystać nie z samego materiału, a z wykorzystywanych przez rośliny metod. W roślinach pigmenty absorbują światło, a katalizator jest wykorzystywany do przeprowadzenia reakcji. W metodzie MIT-u wirusy są wykorzystywane jako rodzaj rusztowania dla pigmentu i katalizatora tak, by dochodziło do absorpcji światła oraz reakcji. Pigment działa jak antena przechwytująca światło. Następnie energia jest transportowana po łańcuchu wirusów - wyjaśnia Belcher. Dzięki odpowiedniej konfiguracji wszystkich elementów udało się, w porównaniu do podobnych metod, czterokrotnie zwiększyć wydajność systemu. Uczeni pracują teraz nad drugim elementem systemu. Obecnie bowiem wodór jest rozbijany na protony i elektrony. Naukowcy chcą opracować sposób na to, by ponownie się one połączyły. Poszukiwany jest też tańszy i łatwiej dostępny zamiennik dla rzadkiego irydu, który został wykorzystany podczas wstępnych prac. Profesor Thomas Mallouk z Pennsylvania State University chwali osiągnięcia swoich kolegów z MIT-u. Dodaje przy tym, że nowy system, by móc konkurować z obecnie używanymi technologiami pozyskiwania energii ze Słońca, musi być 10-krotnie bardziej wydajny od naturalnej fotosyntezy, powinien wykorzystywać tańsze materiały, a reakcja musi być powtarzalna miliardy razy. Tak daleko idącego udoskonalenia nowego systemu nie należy się spodziewać w najbliższej przyszłości. Jednak pomysł ten może być decydującym elementem, który pomoże projektować takie systemy - dodał Mallouk. Profesor Belcher nie chciała nawet spekulować na temat daty rynkowej premiery nowej technologii. Stwierdziła jedynie, że w ciągu najbliższych dwóch lat chciałaby skonstruować prototypowe urządzenie, które będzie wykorzystywało opracowany przez jej zespół proces.
  22. Naukowcy z University of Tennessee opracowali prostą i potencjalnie użyteczną metodę wytwarzania wodoru, opartą o wykorzystanie cyjanobakterii (sinic). Wydajność nowej technologii syntezy tego gazu, uznawanego za jedno z potencjalnych paliw przyszłości, osiąga wartość 25-krotnie wyższą od metod wykorzystywanych obecnie. Sercem reaktora pozwalającego na wytwarzanie wodoru (H2) jest fotosystem I (PS I) - wielocząsteczkowy kompleks obecny w komórkach sinic, ale także roślin i organizmów zaliczanych do glonów. W normalnych warunkach bierze on udział w fotosyntezie, lecz dzięki odizolowaniu od części elementów współodpowiedzialnych za ten proces możliwe było wykorzystanie jego aktywności do wytwarzania wodoru. Aby umożliwić wytwarzanie czystego H2, zespół Barry'ego Bruce'a wyizolował kompleksy PS I z komórek sinic i połączył je z nanocząstkami platyny. Tak przygotowany katalizator umieszczono w przezroczystym pojemniku, po czym do jego roztworu dodano cząsteczki cytochromu c6 - innego białka biorącego udział w wytwarzaniu nośników energii chemicznej. Substratem do syntezy cząsteczek wodoru są elektrony uwalniane podczas utleniania cytrynianu sodu - związku łatwego do uzyskania w procesach biotechnologicznych. Po uwolnieniu elektrony są przechwytywane przez cytochrom c6, a następnie przekazywane do kompleksów PS I i platyny, które pobierają z otaczającego je roztworu jony wodorowe (H+), a następnie, wykorzystując energię pozyskaną ze światła słonecznego, łączą je z elektronami. Produktem tego procesu są cząsteczki H2 - ważnego surowca chemicznego oraz nośnika energii mogącego znaleźć zastosowanie m.in. w przemyśle i motoryzacji. Największą zaletą nowej metody jest jej wydajność, osiągająca poziom 25-krotnie wyższy, niż w przypadku technologii stosowanych dotychczas. Jest to możliwe dzięki wyselekcjonowaniu ciepłolubnych sinic jako źródła PS I. Kompleksy te mogą działać nawet w temperaturze 55°C, co pozwala na znaczne zwiększenie szybkości zachodzących reakcji. Czy to wystarczy, by wodór stał się podstawowym paliwem niedalekiej przyszłości? Dowiemy się tego za kilka lat.
  23. Na University of Wisconsin-Madison powstała prosta technologia wykorzystania niewielkich odpadowych ilości energii do produkcji wodoru z wody. Cały proces jest wydajny i pozwala odyskać energię, która zwykle jest marnowana. Zespołem badawczym, który dokonał odkrycia, kierował geolog i specjalista badający kryształy, Huifang Xu. Uczeni wyhodowali nanokryształy tlenku cynku oraz tytanatu baru i umieścili je w wodzie. Gdy poddali je działaniu ultradźwięków, nanowłókna w kryształach wygięły się i zadziałały jak katalizator dla reakcji, która rozbiła molekuły wody na tlen i wodór. Gdy włókna się zginają, dochodzi do pojawienia się efektu piezoelektrycznego. Niewielkie nanowłókna wyginają się łatwiej, niż ich większe odpowiedniki, a zatem łatwiej wywołać w nich efekt piezoelektryczny. Uczeni z University of Wisconsin-Madison osiągnęli podczas swoich eksperymentów wydajność rzędu 18%, znacznie więcej, niż uzyskano do tej pory. Możemy dostosować wielkość włókien i całego materiału, a dzięki temu możemy wykorzystać najmniejsze mechaniczne zakłócenia - takie jak wibracje czy przepływ wody - by zginać włókna i materiał. Dzięki tej technologii możemy zebrać odpadową energię i zamienić ją w użyteczną energię chemiczną - mówi Xu. Uczony nazwał to efektem piezoelektrochemicznym (PZEC), gdyż energia mechaniczna jest zamieniana na chemiczną. Jego zespół wybrał taka drogę, gdyż energia przechowyana w formie wodoru jest bardziej stabilna niż energia elektryczna i nie traci swojej mocy z upływem czasu. Odpowiednie przystosowanie nowej technologii pozwoli na zbieranie energii z olbrzymiej ilości źródeł. Wędrując doładowywalibyśmy telefon komórkowy czy odtwarzacz MP3, a wiejący wiatr zapewniałby energię dla ulicznych latarni, którymi porusza. Jak zauważa Xu, istnieje niewiele miejsc, takich jak wodospady czy zapory, z których można zbierać duże ilości energii. Ale mamy olbrzymią liczbę źródeł niewielkiej ilości energii. Jeśli udałoby się nam ją zbierać, efekt byłby niesamowity.
  24. Radziecki program badawczy związany z podbojem kosmosu może przyczynić się do przełomu w technologii przechowywania wodoru wykorzystywanego jako paliwo. Niemieccy i izraelscy naukowcy zaadaptowali rozwiązania stosowane przez uczonych w ZSRR tak, by nadawały się do zasilania laptopów czy samochodów. Wszystko zaczęło się w 2005 roku, gdy do izraelskiego przedsiębiorcy Mosze Sterna zgłosił się rosyjski naukowiec Jewgienij Wielikow i opowiedział mu o nowej technologii. Stern, który wcześniej nie miał do czynienia z alternatywnymi źródłami energii, tak bardzo uwierzył Rosjaninowi, że jego szwajcarska firma C.En rozpoczęła prace nad przystosowaniem radzieckich pomysłów do czasów współczesnych. Wszystko wskazuje na to, że prace zakończyły się sukcesem, czego dowodem może być certyfikat bezpieczeństwa, jaki przed trzema tygodniami wydał nowej technologii niemiecki Federalny Instytut Badań i Testowania Materiałów (BAM). BAM, na podstawie badań trwających od lutego 2008 roku, orzekł, że nowa metoda przechowywania jest bezpieczna. Wodór jest trudno przechowywać, gdyż bardzo łatwo wycieka on ze zbiorników, co grozi eksplozją. C.En przystosowało opracowany w moskiewskim Instytucie Kurczatowa kapilarny system przechowywania wodoru. Izraelczycy proponują przechowywać go w wiązkach cienkich niezwykle wytrzymałych szklanych rurek. Nazywają to macierzą kapilarną. Macierz jest odporna na wycieki, a szkło jest dwukrotnie lżejsze od stosowanych obecnie do przechowywania wodoru zbiorników ze stali. Jednocześnie macierz kapilarna ma trzykrotnie większa pojemność. Jest przy tym tańsza od zbiornika stalowego. Prototypowy zbiornik z wodorem ma składać się z obudowy, wewnątrz której będzie zamkniętych kilka macierzy kapilarnych. Każda z macierzy ma wymiary 20x20x80 centymetrówi składa się z rurek o średnicy kilku mikronów. Jej pojemność to 32 litry, co wystarcza do zmieszczenia 1,4 kilograma wodoru przechowywanego pod ciśnieniem 1200 atmosfer. Zbiornik ma pomieścić około 5 macierzy, czyli 7 kg wodoru, a więc ilość wystarczającą do przejechania około 500 kilometrów. Po zatankowaniu do pełna ma ważyć około 30 kilogramów. Na końcu wylotu ze zbiornika ma znajdować się ogniwo paliwowe, które będzie produkowało prąd z wodoru. Eksperci są zaskoczeni osiągnięciami Izraelczyków. Mówią jednak, że jeśli macierz kapilarna wytrzyma silne zewnętrzne ciśnienie, to rzeczywiście może nadawać się do przechowywania paliwa dla pojazdów na wodór. Firma C.En, która została założona przez Sterna, zebrała już 25 milionów dolarów od inwestorów z USA, Izraela, Rosji, Japonii, Korei Południowej i Włoch. Głównym naukowcem w firmie jest profesor z Uniwersytetu Ben Guriona, Dan Eliezer, wybitny ekspert ds. przechowywania wodoru, były doradca NASA i US Air Force. Początkowo był on bardzo sceptyczny. Jednak w 2007 roku pojechał do Moskwy i po miesiącu badań nad rosyjską technologią stwierdził, że warto zainwestować w nią swój czas. Na czele firmy stoi sam Stern, a Jewgienij Wielikow został jej honorowym prezesem. Instytut Kurczatowa będzie otrzymywał opłaty licencyjne, jako autor oryginalnego pomysłu.
  25. Grupa naukowców zaproponowała teorię, która opisuje nieznany dotychczas typ gwiazd. Uczeni nazwali je gwiazdami elektrosłabymi (electroweak star). Glenn Starkman z Case Western Reserve University, De-Chang Dai i Dejan Stojkovic ze State University of New York oraz Arthur Lue z należącego do MIT-u Lincoln Lab opisali swoją teorię w Physical Review Letters. Gwiazdy elektrosłabe miałyby powstawać z niektórych gwiazd kończących właśnie swój żywot. Obiekty te w ostatniej fazie przed zapadnięciem się w czarną dziurę lub też zamiast tego procesu miałyby przechodzić w gwiazdę elektrosłabą. Tak jak w przeciętnej gwieździe dochodzi przemiany lżejszych jąder (np. wodoru) w cięższe (np. hel), w gwieździe elektrosłabej ma dochodzić do konwersji cięższych kwarków w lżejsze leptony. Jak zauważa Starkman, taka możliwość jest przewidziana przez Model Standardowy. Zmiana kwarków w leptony jest zjawiskiem tak rzadkim, że raczej nie wydarzyła się we wszechświecie w ciągu ostatnich 10 miliardów lat. Jedynymi miejscami, gdzie zaszła, mogą być, zdaniem Starkmana, gwiazdy elektrosłabe i laboratoria zaawansowanych nieznanych nam cywilizacji. Zdaniem naukowców, niezwykle wysokie ciśnienie i temperatura, jakie panują we wnętrzu umierającej gwiazdy mogą prowadzić do zamiany kwarków w leptony. Mielibyśmy wówczas do czynienia z gwiazdą elektrosłabą. Energia tych oddziaływań może doprowadzić do zatrzymania procesu zapadania się gwiazdy. Przez jakiś czas umierająca gwiazda może istnieć właśnie jako gwiazda elektrosłaba, a następnie zapada się w czarną dziurę. W niektórych przypadkach gwiazda elektrosłaba może mieć na tyle dużo energii, że nigdy nie zapadnie się w czarną dziurę. Gwiazdy tego typu emitują przede wszystkim neutrino, dlatego też nie potrafimy ich wykryć. Jedynie niewielką część ich emisji stanowi światło. Dzięki niemu być może będziemy w stanie wykryć kiedyś gwiazdy elektrosłabe. Zanim jednak to się stanie, musimy lepiej je poznać tak, by wiedzieć, czego należy szukać. Teoretycy obliczają, że gwiazdy elektrosłabe mogą istnieć nawet przez 10 milionów lat.
×
×
  • Create New...