Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Paliwo z dwutlenku węgla,.. wody,.. spalin,.. to rozwiązałoby kilka problemów jednocześnie.

Prosty sposób działania tego reaktora, też wygląda obiecująco - np. koncentracja promieni słonecznych lustrami parabolicznymi w dzień i schładzanie w nocy..

Będę śledził rozwój tego pomysłu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mnie najbardziej martwi temperatura pracy. Ciekawe, czy uda się ją jakoś obniżyć z 4-krotnie. Jeśli tak, to już chyba z samego Słońca da się tyle uzyskać.

Share this post


Link to post
Share on other sites

wszytsko bardzo pięknie. jest tylko jeden szkopuł. koncerny wykupię patenty i wynalazek pójdzie do szuflady. tak to działa niestety... oczywiście, wyciągną go w odpowiednim momencie. albo nie. mało to juz było rewolucyjnych pomysłów w dziedzinie energetyki ? ileż to już rodzajów zajebiaszczych baterii powstało... a mi wciąż używamy tych samych typów. biznes rządzi. niestety.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zgadzam się z Mariuszem - pomysł w sumie nie jest bardzo rewolucyjny. Badania nad fotokatalizatorami trwają już od co najmniej kilkunastu lat. Fakt faktem, tlenek ceru wykorzystywało się bardziej jako nośnik katalizatorów, właśnie ze względu na niższą cenę oraz na to że jak na substancję katalityczną posiada niską aktywność (świadczy o tym choćby konieczność osiągnięcia BARDZO wysokiej temp) - ot, choćby złoto w formie nanocząstek katalizuje utlenianie CO do CO2 już w temparaturze -20*C (!).

 

Gdy panowie zejdą z temperaturą do 400-800*C, będzie można zastanowić się nad szerszym zastosowaniem wynalazku, a póki co jest to bardzo niewydajna energetycznie ciekawostka ;)

 

Nie trzeba chyba wspominać, że o powodzeniu wynalazku nie decyduje entuzjazm jego twórców, ale twarde ekonomiczne zasady - jeśli ogrzanie reaktora plus dodawane odczynniki będzie droższe niż paliwo które w tym czasie zostanie wyprodukowane, to nie ma najmniejszych przesłanek żeby w to inwestować. Urządzenie musiało by generować spory zysk aby miało szanse zaistnieć poza laboratoryjnymi ścianami..

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom z University of Sheffield udało się rozwiązać jedną z zagadek ewolucji galaktyk. Zauważyli oni, że supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach niektórych galaktyk przyspieszają olbrzymie strumienie wodoru molekularnego wydobywające się z galaktyki. Jako, że wodór jest potrzebny do formowania się gwiazd, zjawisko powyższe ma bezpośredni wpływ na ewolucję galaktyk.
      Ucieczka wodoru z galaktyk jest jednym z elementów uwzględnianych w modelach teoretycznych, jednak dotychczas nie było wiadomo, w jaki sposób strumienie gazu są przyspieszane.
      Brytyjscy uczeni, wykorzystując Very Large Telescope zauważyli, że w pobliskiej galaktyce IC5063 molekularny wodór jest przyspieszany przez dżety elektronów do około 1 miliona kilometrów na godzinę. Elektrony, poruszające się niemal z prędkością światła, są z kolei napędzane przez czarną dziurę. Przyspieszanie gazu ma miejsce w obszarze, gdzie jest go bardzo dużo.
      Odkrycie pozwala nam lepiej zrozumieć, jaka przyszłość czeka Drogę Mleczną. Za około 4 miliardy lat zderzy się ona z Galaktyką Andromedy. Można zatem przypuszczać, że mocno skoncentrowany gaz, który pojawi się w centrum takiego systemu dwóch galaktyk, będzie napędzany przez czarną dziurę i zostanie wyrzucony z galaktyki.
      Profesor Clive Tadhunter zauważa, że molekularny wodór stanowi większość z przyspieszanej materii. Tymczasem jest to niezwykle delikatny gaz, który ulega zniszczeniu już przy niskoenergetycznych oddziaływaniach. To niezwykłe, że ten gaz molekularny może przetrwać spotkanie z dżetami elektronów poruszającymi się z prędkością bliską prędkości światła.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sprawdzają się przewidywania naukowców, który prognozują, że już w roku 2016 średnia roczna koncentracja CO2 przekroczy 400 części na milion (ppm). W ubiegłym roku, w nocy z 7 na 8 maja, po raz pierwszy zanotowano, że średnia godzinowa koncentracja dwutlenku węgla przekroczyła 400 ppm. Tak dużo CO2 nie było w atmosferze od 800 000 – 15 000 000 lat.
      W bieżącym roku możemy zapomnieć już o średniej godzinowej i znacznie wydłużyć skalę czasową. Czerwiec był trzecim z kolei miesiącem, w którym średnia miesięczna koncentracja była wyższa niż 400 części na milion.
      Granica 400 ppm została wyznaczona symbolicznie. Ma nam jednak uświadomić, jak wiele węgla wprowadziliśmy do atmosfery. Z badań rdzeni lodowych wynika, że w epoce preindustrialnej średnia koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła 280 części na milion. W roku 1958, gdy Charles Keeling rozpoczynał pomiary na Mauna Loa w powietrzu znajdowało się 316 ppm. Wraz ze wzrostem stężenia CO2 rośnie też średnia temperatura globu. Naukowcy nie są zgodni co do tego, jak bardzo możemy ogrzać planetę bez narażania siebie i środowiska naturalnego na zbytnie niebezpieczeństwo. Zgadzają się zaś co do tego, że już teraz należy podjąć radykalne kroki w celu redukcji emisji gazów cieplarnianych. Paliwa niezawierające węgla muszą szybko stać się naszym podstawowym źródłem energii - mówi Pieter Tans z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej.
      Kwiecień 2014 roku był pierwszym, w którym przekroczono średnią 400 ppm dla całego miesiąca. Od maja, w związku z rozpoczęciem się najintensywniejszego okresu fotosyntezy na półkuli północnej, rozpoczął się powolny spadek koncentracji CO2, która w szczytowym momencie osiągnęła 402 ppm. Jednak przez cały maj i czerwiec średnia dzienna, a zatem i średnia miesięczna, nie spadły poniżej 400 części CO2 na milion. Eksperci uważają, że w trzecim tygodniu lipca koncentracja dwutlenku węgla spadnie poniżej 400 ppm. Do ponownego wzrostu dojdzie zimą i wzrost ten utrzyma się do maja.
      Rośliny nie są jednak w stanie pochłonąć całego antropogenicznego dwutlenku węgla i wraz z każdym sezonem pozostawiają go w atmosferze coraz więcej. Dlatego też Pieter Tans przypuszcza, że w przyszłym roku pierwszym miesiącem, dla którego średnia koncentracja tego gazu przekroczy 400 ppm będzie już luty, a tak wysoki poziom CO2 utrzyma się do końca lipca, czyli przez sześć pełnych miesięcy. Od roku 2016 poziom 400 ppm będzie stale przekroczony.
      Dopóki ludzie będą emitowali CO2 ze spalanego paliwa, dopóty poziom tego gazu w oceanach i atmosferze będzie się zwiększał - mówi Tans.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Brytyjscy naukowcy ze Science and Technology Facilities Council twierdzą, że dokonali przełomu na polu przechowywania wodoru. Przełom taki pozwoliłby na pojawienie się samochodów napędzanych wodorem.
      Wodór jest przez wielu uznawany za najlepsze paliwo dla pojazdów. Problem w tym, że jego transport i przechowywanie są niezwykle ryzykowne i kosztowne. Prace Brytyjczyków mają zaś zapewniać bezpieczeństwo i znacząco obniżyć koszty infrastruktury związanej z wykorzystaniem wodoru w roli paliwa.
      Substancją, która ma pozwolić na bezpieczne przechowywanie wodoru jest amoniak. Cząsteczka amoniaku składa się z jednego atomu azotu i trzech atomów wodoru. Istnieją bardzo efektywne katalizatory rozbijające amoniak na wspomniane atomy. Jednak najlepsze z nich składają się z bardzo drogich metali szlachetnych. Brytyjczycy zrezygnowali katalizatora i w jego miejsce wykorzystali dwa proste procesy chemiczne, dzięki którym uzyskali takie same wyniki co przy użyciu katalizatora, jednak cały proces pozyskania wodoru kosztował ułamek tego, ile kosztuje wykorzystanie katalizatora.
      Zdaniem naukowców infrastruktura do tankowania amoniaku może być równie prosta jak infrastruktura do tankowania LPG. W samym samochodzie amoniak może być przechowywany pod niskim ciśnieniem w zbiorniku z tworzywa sztucznego.
      Nasza metoda jest równie skuteczna jak najlepsze dostępnie obecnie metody z wykorzystaniem katalizatora. Jednak wykorzystywany przez nas materiał aktywny, amidek sodu, kosztuje grosze. Możemy efektywnie i tanio w czasie rzeczywistym wytwarzać wodór z amoniaku - cieszy się profesor Bill David. Niewielka ilość wodoru wymieszana z amoniakiem wystarczy do zapłonu konwencjonalnego silnika spalinowego. Jeszcze nie zoptymalizowaliśmy naszego procesu, ale sądzimy, że reaktor o pojemności 2 litrów będzie w stanie wyprodukować wystarczającą ilość wodoru, by napędzać średniej wielkości samochód rodzinny. Zastanawiamy się też, jak uczynić wykorzystanie amoniaku maksymalnie bezpiecznym i zredukować do zera emisję tlenków azotu - dodaje uczony.
      Amoniak już teraz jest jednym z najczęściej transportowanych związków chemicznych na świecie. Dzięki niemu powstaje niemal połowa żywności na świecie. Nie powinno być większych problemów ze zwiększeniem produkcji amoniaku na potrzeby motoryzacji. Jeśli brytyjska technologia się sprawdzi, może dojść do przełomu na rynku motoryzacyjnym. Producenci planują co prawda sprzedaż samochodów z ogniwami wodorowymi, jednak wiążą się z tym poważne obawy o bezpieczeństwo pojazdów ze zbiornikami na gaz pod wysokim ciśnieniem. Ponadto rozpowszechnienie się takich rozwiązań wymagałoby budowy niezwykle kosztownej infrastruktury. Amoniak wydaje się rozwiązywać oba te problemy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pod koniec obecnej dekady popularność ciężarówek napędzanych wodorem osiągnie punkt zwrotny, uważają szefowie dwóch największych na świecie producentów samochodów ciężarowych. W ciągu najbliższych lat na rynek ma trafiać coraz więcej pojazdów napędzanych wodorem, a pod koniec dekady ich popularność zacznie wyraźnie rosnąć.
      Martin Daum, szef Daimler Truck powiedział, że co prawda jeszcze w ciągu najbliższych 3–4 lat sprzedaż samochodów ciężarowych będzie niemal całkowicie zdominowana przez pojazdy napędzane silnikami Diesla, to w latach 2027–2030 na rynek coraz śmielej będą wchodziły pojazdy napędzane wodorem, a ich sprzedaż będzie szybko rosła. Z kolei Martin Lundstedt, szef Volvo Group, stwierdził, że ciężarówki z alternatywnym napędem będą szybko zyskiwały na popularności po tym, jak w roku 2025 rozpocznie się produkcja ogniw paliwowych. Oba koncerny zawiązały ostatnio joint venture, którego celem jest rozwój napędu wodorowego.
      Volvo zapowiada, że już w roku 2030 połowa ciężarówek tej marki sprzedawana w Europie wędzie napędzana silnikiem elektrycznym lub wodorowymi ogniwami paliwowymi. Natomiast od roku 2040 obie firmy chcą sprzedawać wyłącznie pojazdy z silnikami innymi niż spalinowe.
      Wspomniane powyżej joint venture o nazwie Cellcentric rozpocznie w 2025 roku produkcję wodorowych ogniw paliwowych. Wodór jest postrzegany jako paliwo najbliższej przyszłości dla wielkich ciężarówek pokonujących duże dystanse w Europie, USA i innych częściach świata. Martin Daum, który przewiduje, że w przyszłości połowa samochodów ciężarowych będzie napędzana silnikami elektrycznymi, a połowa wodorowymi, mówi, że jeśli musisz wjechać 40-tonową ciężarówką na wzgórze, to potrzebujesz olbrzymich ilości energii, a zapewnić ją może albo silnik diesla, albo wodór. Ogniwa paliwowe i wodór będą odgrywały olbrzymią rolę, dodaje Lundstedt.
      Obaj menedżerowie podkreślają, że bardzo ważną rolę muszą odegrać rządy poszczególnych państw. Powinny one doprowadzić do powstania odpowiedniej infrastruktury umożliwiającej tankowanie wodorem. Ich zdaniem do roku 2025 w Europie powinno istnieć około 300 punktów tankowania, a do roku 2030 – 1000.
      Obaj menedżerowie zauważają, że przez co najmniej kolejnych 15 lat ciężarówki napędzane akumulatorami i ogniwami wodorowymi będą droższe, niż samochody napędzane silnikami diesla. Daum zauważa, że przeciętny właściciel samochodu ciężarowego wydaje w ciągu jego użytkowania 3–4 razy więcej pieniędzy na paliwo, niż na zakup pojazdu. Zachętą do zakupu ciężarówek z alternatywnym typem napędu powinny być, jego zdaniem, nie dopłaty do samych samochodów, ale odpowiednie opłaty za emisję CO2 nakładane na paliwa kopalne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Narodowe Centrum Badań Jądrowych od wielu lat jest wiodącym producentem promieniotwórczego jodu, stosowanego w terapii i diagnostyce medycznej. Naukowcy z Zakładu Badań Reaktorowych nieustannie badają i optymalizują procesy tej produkcji. Najnowszy sposób napromieniania pozwoli na zwiększenie aktywności uzyskanego materiału, ograniczy ilość ciepła wydzielanego podczas produkcji i zmniejszy ilość odpadów promieniotwórczych.
      Jod-131 jest powszechnie stosowanym radioizotopem, który rozpada się poprzez emisję cząstki beta. Stosowany jest w leczeniu nadczynności tarczycy oraz jej niektórych nowotworów, które wykazują zdolność pochłaniania tego pierwiastka. Jod-131 jest stosowany również jako znacznik w radioterapii np. jako metajodobenzyloguanina -131I (131I-MIBG) w terapii guzów chromochłonnych i nerwiaka płodowego.
      Obecnie dwutlenek telluru używany jako materiał tarczowy przy produkcji jodu-131 jest najczęściej napromienianym materiałem w reaktorze MARIA – wyjaśnia inż. Anna Talarowska z Zakładu Badań Reaktorowych. Przed każdym cyklem pracy reaktora, do jego kanałów załadowywanych jest średnio około stu czterdziestu zasobników z TeO2. Rocznie napromienianych jest ponad 3000 zasobników w kanałach pionowych reaktora MARIA. Po przetworzeniu w naszym OR POLATOM jod w postaci radiofarmaceutyków lub roztworów radiochemicznych trafia do odbiorców na całym świecie. Modernizacja procesu napromieniania telluru pozwoli na bardziej wydajną produkcję.
      Jod–131 powstaje w wyniku przemiany β- niestabilnego izotopu 131mTe. Ten ostatni powstaje w wyniku wychwytu neutronu przez atom telluru–130. Warunki pozwalające na wychwyt neutronu przez 130Te panują w reaktorach badawczych takich jak reaktor MARIA. Rdzenie tych reaktorów są projektowane w taki sposób, aby możliwe było umieszczenie zasobników z materiałem tarczowym na określony, optymalny czas napromienienia. Do reaktora MARIA jako tarcza trafia tzw. tellur naturalny, czyli taki, jaki występuje naturalnie w przyrodzie – tłumaczy uczona. Składa się on z ośmiu stabilnych izotopów. Izotop 130Te stanowi jedynie ok. 34 % naturalnego telluru. Pozostałe stabilne izotopy telluru mają większy od 130Te przekrój czynny na wychwyt neutronów. Dzięki dużym wartościom przekrojów czynnych w tellurze znajdującym się w polu neutronów termicznych, a szczególnie epitermicznych, ma miejsce duża generacja ciepła, będącego rezultatem intensywnie zachodzących reakcji jądrowych. Dotyczy to szczególnie izotopu 123Te (stanowiącego 0,9 % naturalnego telluru), którego przekrój czynny na wychwyt neutronów to jest ponad 1000 razy większy, niż w przypadku 130Te. Oznacza to, że dużo łatwiej zachodzi reakcja neutronów z 123Te niż 130Te i jest to efekt niepożądany.
      Istotą proponowanej zmiany w sposobie produkcji jest napromieniowanie tarcz z naturalnym tellurem o wzbogaceniu w 130Te do 95% (zamiast dotychczasowych 33,8%). Dzięki czemu zmniejszy się liczba reakcji neutronów z innymi izotopami telluru, które stanowią nieużyteczną część końcowego produktu, a znaczącą podwyższy się wydajność napromieniania. Nowy sposób napromieniania tarcz pozwoli na uzyskanie większej aktywności 131I, przy jednoczesnym zmniejszeniu ilość odpadów produkcyjnych i bardziej efektywnym wykorzystaniu kanałów pionowych reaktora. Zwiększenie aktywności końcowego produktu, zmniejszenie ilości odpadów i optymalizacja wykorzystania kanałów, to krok ku wydajniejszej produkcji, a więc też szerszemu dostępowi tego radioizotopu. Cały czas analizujemy procesy napromieniania tak aby możliwie najlepiej zmaksymalizować ich efekty – podkreśla inż. Talarowska.
      Otrzymane wyniki dotychczasowych analiz pozwalają na wyciągnięcie dwóch zasadniczych wniosków: zastosowanie wzbogaconego telluru znacznie zwiększa wydajność produkcji oraz zmniejsza generację ciepła w zasobnikach. Obecnie trwają prace eksperymentalne, których wyniki pozwolą dokonać końcowej oceny. Z punktu widzenia reaktora MARIA niezbędne jest przygotowanie dokumentacji – m.in. instrukcji i procedur.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...