Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Prosty sposób na pozyskanie wodoru z wody

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

 

Byłoby wspaniale. Niestety pozostają inne problemy, wcale nie mniej główne, jak przechowywanie, dystrybucja, silniki i ogniwa.

 

Głupi silnik na sprężone powietrze nie chce się upowszechnić, choć problemów z nim mniej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Największym problemem będzie prawdopodobnie przechowywanie, dystrybucja to tylko kwestia zbudowania sieci stacji paliwowych (a że słońce ma to do siebie że świeci wszędzie (no prawie), wodociąg też pewnie się znajdzie więc  mogły by go produkować na miejscu, oczywiście gromadząc zapas na noc/pochmurne dni. Bardziej niż o dystrybucję boję się o zablokowanie tego np patentami przez dzisiejszych eksporterów ropy naftowej (wodór można wytwarzać wszędzie więc ich obroty znacznie spadną po wprowadzeniu i upowszechnieniu alternatywy dla "kopalin").

 

 

ps co do samego napędu to wodór ma większą wartość energetyczną niż benzyna, więc zbudowanie odpowiednio wydajnego silnika/turbiny nie powinno stanowić większego problemu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Byłoby wspaniale.

Wodór jest od dawna moim faworytem, jako następca produktów rafinacji tej śmierdzącej kopaliny ropy naftowej.

 

Głupi silnik na sprężone powietrze nie chce się upowszechnić

Czy on aby opłacalny energetycznie?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ciekawe jaka będzie sprawność tego materiału, bo jeśli niska to nic nam po nim i trzeba szukać dalej.

 

Czy on aby opłacalny energetycznie?

no właśnie, niestety absolutnie nie.  choćby dlatego, że w procesie sprężania powietrza 95% energii (o ile dobrze pamiętam wykład) jest traconej (ciepło sprężania, tarcie, sprawność sprężarki, osuszanie itd.), a tylko pozostałe 5% jest magazynowane sprężonym powietrzu. sprawność samego silnika gazowego również daleka jest od ideału, więc jedynym sensownym powodem stosowania tego rozwiązania, jest brak możliwości użycia innego rozwiązania, spalinowego bądź elektrycznego.

Share this post


Link to post
Share on other sites

no właśnie, niestety absolutnie nie.  choćby dlatego, że w procesie sprężania powietrza 95% energii...

 

Chyba ciut przesadzone. Przy takich sprawnościach transport gazu staje się wątpliwy ekonomicznie :) Ale w tym przypadku sprawność jest drugorzędna jeśli by mieć do dyspozycji źródło mocy pracujące na niewielkich różnicach potencjałów jak np. silnik stirlinga, czy coś taniego jak wiatrak.

Share this post


Link to post
Share on other sites
czy coś taniego jak wiatrak.

A najlepiej wiatrak napędzany sprężonym powietrzem - wyjdzie perpetuum mobile :P:)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Osobiście do silnika pneumatycznego nic nie mam  :), ale to powietrze:

Sprężone powietrze ma niską gęstość magazynowanej energii. Do przejechania 300 km, przy zużyciu energii analogicznym do typowego samochodu osobowego, potrzeba 900 kg sprężonego powietrza objętości 2,5 m³ (przy ciśnieniu 30 MPa). (Wiki)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Wodór może być paliwem przyszłości. Jednak jego produkcja wiąże się z dużymi kosztami oraz wielkim zużyciem dwutlenku węgla.

 

Chyba powinno być "wielką emisją".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Osobiście do silnika pneumatycznego nic nie mam  :), ale to powietrze:

Sprężone powietrze ma niską gęstość magazynowanej energii. Do przejechania 300 km, przy zużyciu energii analogicznym do typowego samochodu osobowego, potrzeba 900 kg sprężonego powietrza objętości 2,5 m³ (przy ciśnieniu 30 MPa). (Wiki)

 

Dla aut miejskich to więcej niż trzeba. Zasięg ~50 km na jednym kilkuminutowym tankowaniu wystarczy większości tych, co to bez egzoszkieletu nie ruszają się z domu. Wyobraź sobie miasta w których 80% pojazdów (autobusy też!) wypuszczają z rur ... powietrze! Co teraz sądzisz o niskiej gęstości energii?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ja tam się nie znam, ale chyba nie chciałbym mieć pod tyłkiem zbiornika napakowanego do 30 MPa. A tym bardziej jakoś nie uśmiecha mi się, żeby za 20 lat przywalił we "pełnoletni" wówczas samochód z takim zbiornikiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ja tam się nie znam, ale chyba nie chciałbym mieć pod tyłkiem zbiornika napakowanego do 30 MPa. A tym bardziej jakoś nie uśmiecha mi się, żeby za 20 lat przywalił we "pełnoletni" wówczas samochód z takim zbiornikiem.

 

Oj microos, wolisz mieć pod tyłkiem 20 kg wodoru ?

;P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Chyba kiedyś było na kopalni wiedzy o samochodzie z napędem hybrydowym, który jako drugi napęd ma właśnie silnik pneumatyczny.

Znacznie mniej wydajny pomysł niż obecnie używane silniki elektryczne, ale i tak dużo lepiej niż sama benzyna. Do tego bez porównania niższe koszty produkcji niż przy bateriach... ale nie wiem dlaczego nic o tym nie słychać...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wyobraź sobie...

Sprężone powietrze jest tylko nośnikiem energii. Jej konwersja to zawsze straty (post lestera). Obostrzenia nadzoru technicznego odnośnie urządzeń ciśnieniowych, są bardzo restrykcyjne (te min. 30MPa to prawie granat - w instalacjach LPG jest dużo niższe i gaz jest skroplony), więc jego instalacja w urządzeniach mobilnych, może być stopowana.

Na dobrą sprawę, zaawansowane próby nielicznych entuzjastów, są prowadzone od kilkunastu lat, więc coś się dzieje  :).

wolisz mieć pod tyłkiem 20 kg wodoru ?

;P

Zakłada się, że w autach będzie w formie ogniw paliwowych, a nie gazu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Sprężone powietrze jest tylko nośnikiem energii. Jej konwersja to zawsze straty (post lestera).

 

Zawsze są straty. Energia w domowym gniazdku to ułamek tego co było  zmagazynowane w postaci węgla 1km pod powierzchnią. Energia na wydobycie, sprawność EC, sprawność przesyłu, itd.

 

Obostrzenia nadzoru technicznego odnośnie urządzeń ciśnieniowych, są bardzo restrykcyjne (te min. 30MPa to prawie granat - w instalacjach LPG jest dużo niższe i gaz jest skroplony).

 

Wodór ma te same wady. A do tego jest palny :) Granice wybuchowości 4-75%

LPG mają zakaz parkowania w garaż podziemnych. Co z wodorem?

 

 

Na dobrą sprawę, zaawansowane próby nielicznych entuzjastów, są prowadzone od kilkunastu lat, więc coś się dzieje  :P.Zakłada się, że w autach będzie w formie ogniw paliwowych, a nie gazu.

 

Niestety, w dalszym ciągu wymaga to zbiornika wodoru. http://pl.wikipedia.org/wiki/Przechowywanie_wodoru

 

żeby było jasne: jestem wielkim zwolennikiem zastąpienia silników spalinowych czymkolwiek, najlepiej nogami i rowerami, komunikacją miejską elektryczną lub kinetyczną (koła zamachowe) jednak pneumatyka wydaje mi się najprzyjaźniejsza miastu w komunikacji indywidualnej. Pewnie nie wygra bo pojazdy elektryczne lub wodorowe mają walor uniwersalności (do pracy i na wakacje) ale będzie to za cenę góry śmieci do utylizacji. Chyba że zajdzie jakaś grafenowa rewolucja w bateriach lub w przechowywaniu wodoru (były takie doniesienia na KW)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli chodzi po ruch miejski, to wyobraź sobie jeszcze hałas powstający przy rozprężaniu takiej ilości powietrza z taką szybkością. Same powiewy też mogą nie być ani szczególnie przyjemne, ani nawet bezpieczne (wyobraź sobie samochód przyśpieszający dynamicznie spod świateł "wiejący" wprost na ruszającego zaraz za nim rowerzystę).

 

Co do przechowywania natomiast, podejmowane były próby przechowywania wodoru w formie wodorków (substancji stałych), które często są całkowicie niepalne, a przy okazji - w niektórych przypadkach - mogą zwiększać możliwą do uzyskania gęstość upakowania samego wodoru.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zakłada się, że w autach będzie w formie ogniw paliwowych, a nie gazu.

A co to za różnica? Do ogniw paliwowych też potrzebny. No chyba że chcesz go w postaci skroplonej ale to ze względu na temperaturę będzie oznaczać gigantyczne zbiorniki.

 

ps owszem wolę, dalej na tych 20 kg dojadę. Dodatkowo wodór jako 7x lżejszy od powietrza zwyczajnie ulotni się w górne partie atmosfery zamiast rozpływać się po ziemi tworząc zagrożenie pożarowe jak benzyna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Co do przechowywania natomiast, podejmowane były próby przechowywania wodoru w formie wodorków (substancji stałych), które często są całkowicie niepalne, a przy okazji - w niektórych przypadkach - mogą zwiększać możliwą do uzyskania gęstość upakowania samego wodoru.

 

Niezła dychotomia :) substancja która bezenergetycznie będzie uwalniać

potrzebne ilości wodoru, jednocześnie natychmiast przestanie go uwalniać w przypadku rozsczczelnienia. Czarno to widzę.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ps owszem wolę, dalej na tych 20 kg dojadę. Dodatkowo wodór jako 7x lżejszy od powietrza zwyczajnie ulotni się w górne partie atmosfery zamiast rozpływać się po ziemi tworząc zagrożenie pożarowe jak benzyna.

 

Coś w tym jest W znanej mi elektrolizerni w przestrzeni katodowej utrzymywano nadciśnienie tak by wodór przez nieszczelności intslacji przedostawał się na halę. Oczywiście był zakaz palenia, ale narzędzia i ubrania zwykłe więc bez szaleństw. Jednak słabo wentylowany parking to już inna bajka.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Coś w tym jest W znanej mi elektrolizerni w przestrzeni katodowej utrzymywano nadciśnienie tak by wodór przez nieszczelności intslacji przedostawał się na halę. Oczywiście był zakaz palenia, ale narzędzia i ubrania zwykłe więc bez szaleństw. Jednak słabo wentylowany parking to już inna bajka.

Na parkingu to co najwyżej stłuczka, starczy odpowiednio "opancerzyć" zbiornik (który i tak będzie dość wytrzymały bo co najmniej ciśnieniowy). Natomiast poważne wypadki wymagają prędkości a co za tym idzie ulicy/drogi (a tam wentylacja jest świetna).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale w tym przypadku sprawność jest drugorzędna jeśli by mieć do dyspozycji źródło mocy pracujące na niewielkich różnicach potencjałów jak np. silnik stirlinga, czy coś taniego jak wiatrak.

W wiatraki to bym nie wierzył bo nie zaspokoją całości zapotrzebowania na energię dla transportu, ale prywatnie jestem fanem silnika stirlinga. Jednak nie spodziewam się by w przewidywalnej przyszłości była możliwość wykorzystania potencjału tego rozwiązania. Bo choć dysponujemy gigantycznymi nadwyżkami energii w postaci ciepła odpadowego, to jednak jego źródła są zazwyczaj bardzo rozproszone, a tam, gdzie jego ilość jest wystarczająca nie ma woli bądź z innych przyczyn jest niemożliwe, by tworzyć stacje kompresji. natomiast tworzenie takich stacji od zera, wymaga już spalania kopalin - to może pozostańmy przy obecnych rozwiązaniach.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak już "ciepło odpadowe" to pewnie bardziej opłacało by się podłączyć do tych silników prądnice wytwarzające prąd dla zakładu w którym takowe powstaje. Swoją drogą masa energii marnuje się w układzie wydechowym silników spalinowych. gdyby podpiąć tam silniczek parowy (gorące gazy pod ciśnieniem, wiec zasada działania ta sama co przy parze pod ciśnieniem) pewnie można by sporo energii odzyskać (np do do napędu osprzętu silnika właściwego co zwiększy jego moc bez wzrostu zużycia paliwa).

Share this post


Link to post
Share on other sites

właściwego co zwiększy jego moc bez wzrostu zużycia paliwa).

 

Nie da się :) Moc silnika maleje ze wzrostem oporów w układzie wydechowym.

Ciepło spalin pewnie można by utylizować - najlepiej silnikiem Stirlinga :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pewnie część by się dało w ten sposób odzyskać, tyle że w sposób znaczący wzrosła by waga samochodu (a więc spadek ekonomii spalania), a zmniejszyła się ładowność. Do tego spaliny trzeba by przepuścić przez jakiś układ wymienników, a tu pojawiają się opory i spada moc silnika. A nawet jeśli już pokonamy wszystkie te trudności, to przechłodzenie spalin będzie skutkowało wkraplaniem pary wodnej i bardzo szybką korozją całego układu. Niech będzie, że poradziliśmy sobie nawet z tym, to na co nam tyle prądu w samochodzie o napędzie spalinowym? :) Ok, latem klima choć nie jestem przekonany czy wystarczy prądu, ale zimą? Grzanie i tak jest realizowane przez wymiennik od spalin. Może na światła.

IMO po zbilansowaniu energetycznym i finansowym nie opłaci się :P

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przechłodzona woda to tak naprawdę dwie ciecze w jednej – wykazali naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Wykonali oni szczegółowe badania wody, która zachowuje stan ciekły znacznie poniżej temperatury zamarzania. Okazało się, że w wodzie takiej istnieją dwie różne struktury.
      Odkrycie pozwala wyjaśnić niektóre dziwne właściwości, jakie wykazuje woda w niezwykle niskich temperaturach, jakie panują w przestrzeni kosmicznej czy na krawędziach atmosfery. Dotychczas istniały różne teorie na ten temat, a naukowcy spierali się co do niezwykłych właściwości przechłodzonej wody. Teraz otrzymali pierwsze eksperymentalnie potwierdzone dane odnośnie jej struktury. Nie są to spory czysto akademickie, gdyż zrozumienie wody, która pokrywa 71% powierzchni Ziemi, jest kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób reguluje ono środowisko naturalne, nasze organizmy i jak wpływa na samo życie.
      Wykazaliśmy, że ciekła woda w ekstremalnie niskich temperaturach jest nie tylko dość stabilna, ale istnie też w dwóch stanach strukturalnych. Odkrycie to pozwala na rozstrzygnięcie sporu dotyczącego tego, czy mocno przechłodzona woda zawsze krystalizuje przed osiągnięciem stanu równowagi. Odpowiedź brzmi: nie, mówi Greg Kimmel z PNNL. Dotychczas naukowcy sprzeczali się np. o to, czy woda schłodzona do temperatury -83 stopni Celsjusza rzeczywiście może istnieć w stanie ciekłym i czy jej dziwne właściwości nie wynikają ze zmian zachodzących przed krzepnięciem.
      Woda, pomimo swojej prostej budowy, jest bardzo skomplikowaną cieczą. Na przykład bardzo trudno jest zamrozić wodę w temperaturze nieco poniżej temperatury topnienia. Woda opiera się zamarznięciu. Potrzebuje ośrodka, wokół którego zamarznie, jak np. fragment ciała stałego. Woda rozszerza się podczas zamarzania, co jest zadziwiającym zachowaniem w porównaniu z innymi cieczami. Jenak to dzięki temu na Ziemi może istnieć życie w znanej nam postaci. Gdyby woda kurczyła się zamarzając i opadała na dno lub gdyby para wodna w atmosferze nie zatrzymywała ciepła, powstanie takiego życia jak obecnie byłoby niemożliwe.
      Bruce Kay i Greg Kimmel z PNNL od 25 lat badają niezwykłe właściwości wody. Teraz, przy pomocy Loni Kringle i Wyatta Thornleya dokonali przełomowych badań, które lepiej pozwalają zrozumieć zachowanie molekuł wody.
      Wykazały one, że w mocno przechłodzonej wodzie dochodzi do kondensacji w gęstą podobną do płynu strukturę. Istnieje ona równocześnie z mniej gęstą strukturą, w której wiązania bardziej przypominają te spotykane w wodzie. Proporcja gęstej struktury gwałtownie obniża się wraz ze spadkiem temperatury z -28 do -83 stopni Celsjusza. Naukowcy wykorzystali spektroskopię w podczerwieni do obserwowania molekuł wody i wykonania obrazowania na różnych etapach badań. Kluczowy jest fakt, że wszystkie te zmiany strukturalne były odwracalne i powtarzalne, mówi Kringle.
      Badania pozwalają lepiej zrozumieć zjawisko krupy śnieżnej, która czasem opada na ziemię. Tworzy się ona gdy płatki śniegu stykają się w górnych partiach atmosfery z przechłodzoną wodą. Ciekła woda a górnych partiach atmosfery jest silnie przechłodzona. Gdy dochodzi do jej kontaktu z płatkiem śniegu, gwałtownie zamarza i w odpowiednich warunkach opada na ziemię. To jedyny raz, gdy większość ludzi ma do czynienia z przechłodzoną wodą, mówi Bruce Kay.
      Dzięki pracy amerykańskich uczonych można będzie lepiej zrozumieć, jak ciekła woda może istnieć na bardzo zimnych planetach. Pomoże też w badaniu warkoczy komet, w które w znacznej mierze składają się z przechłodzonej wody.
      Praca Kaya i Kimmela znajdzie też praktyczne zastosowanie. Pomaga ona bowiem lepiej zrozumieć np. zachowanie molekuł wody otaczających proteiny, co pomoże w pracach nad nowymi lekami. Woda otaczająca indywidualne proteiny nie ma zbyt dużo miejsca. Nasze badania mogą pomóc w zrozumieniu, jak woda zachowuje się w tak ciasnych środowiskach, mówi Kringle. Thornley dodaje zaś, że podczas przyszłych badań możemy wykorzystać opracowaną przez nas technikę do śledzenia zmian zachodzących podczas różnych reakcji chemicznych.
      Więcej o badaniach można przeczytać w artykule Reversible structural transformations in supercooled liquid water from 135 to 245 K.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że atomy wodoru w wodorkach metalu są dużo gęściej upakowane niż uważano do tej pory. Właściwość ta może prowadzić do pojawienia się nadprzewodnictwa w temperaturach i ciśnieniach zbliżonych do panujących w warunkach pokojowych. Tego rodzaju materiał nadprzewodzący, służący do przesyłania energii elektrycznej bez strat wywołanych rezystancją, mógłby zrewolucjonizować efektywność energetyczną w szerokim zakresie zastosowań.
      W należącym do Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych Narodowym Laboratorium Oak Ridge (ORNL) naukowcy przeprowadzili eksperymenty rozpraszania neutronów na wodorku cyrkonowo-wanadowym pod ciśnieniem atmosferycznym w zakresie temperatur sięgających od –268 stopni Celsjusza (5 K) do –23 stopni Celsjusza (250 K) – czyli znacznie powyżej temperatury, w której spodziewane jest wystąpienie nadprzewodnictwa przy takim ciśnieniu. Wyniki pomiarów w żaden sposób nie zgadzały się z istniejącymi modelami. Prof. Zbigniew Łodziana z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie, jeden z członków międzynarodowego zespołu badaczy, zaproponował nowy model tego wodorku. Model ten, poddany obliczeniom na jednym z najpotężniejszych superkomputerów na świecie, pozwolił w prosty sposób wyjaśnić obserwacje eksperymentalne. Okazało się, że odległości pomiędzy atomami wodoru w badanym materiale wynoszą 1,6 angstrema, podczas gdy dotychczas ugruntowane przewidywania dla tych związków wyznaczały tę odległość na poziomie co najmniej 2,1 angstrema.
      Odkrycia międzynarodowego zespołu badaczy ze szwajcarskiego Laboratorium Badania Materiałów i Technologii EMPA, Uniwersytetu w Zurychu, Uniwersytetu Illinois w Chicago ORNL oraz Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie opublikowane zostały w prestiżowym czasopiśmie Proceedings of National Academy of Sciences.
      Uzyskana struktura atomowa posiada niezwykle obiecujące właściwości, ponieważ wodór znajdujący się w metalach wpływa na ich właściwości elektronowe. Inne materiały o podobnym upakowaniu atomów wodoru przechodzą w stan nadprzewodnictwa, ale tylko przy bardzo wysokich ciśnieniach.
      Na przykład niedawno odkryty dekawodorek lantanu osiąga stan nadprzewodnictwa w temperaturze około –13 stopni Celsjusza, tyle że pod ciśnieniem 150 tysięcy MPa, czyli prawie półtora miliona razy wyższym niż ciśnienie atmosferyczne! Tak wysokie ciśnienie potrzebne jest, by zbliżyć do siebie atomy wodoru na odległość mniejszą niż 2 angstremy. Nam udało się pokazać, że wodór można upakować w taki sposób również pod ciśnieniem atmosferycznym. Co ciekawe – od ponad 40 lat panowało przekonanie, iż nie jest to możliwe, stąd badano materiały pod wysokimi ciśnieniami. Znalezienie substancji, która jest nadprzewodnikiem w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, najprawdopodobniej pozwoli inżynierom wykorzystać go do projektowania powszechnie stosowanych systemów i urządzeń elektrycznych, jak na przykład tomografów rezonansu magnetycznego. Mamy nadzieję, że tani i stabilny stop w rodzaju wodorku cyrkonowo-wanadowego można będzie łatwo zmodyfikować w taki sposób, aby uzyskać nadprzewodzący materiał – wyjaśnia prof. Zbigniew Łodziana z IFJ PAN.
      Badacze przeanalizowali oddziaływania atomów wodoru w dobrze poznanym wodorku metalu za pomocą wysokiej rozdzielczości wibracyjnej spektroskopii nieelastycznego rozpraszania neutronów wiązki VISION, pochodzącej ze spalacyjnego źródła neutronów laboratorium Oak Ridge w Stanach Zjednoczonych. Uzyskany sygnał widmowy, w tym znaczący wzrost intensywności przy energii około 50 milielektronowoltów, nie zgadzał się z przewidywaniami poczynionymi w ramach istniejących modeli teoretycznych.
      Przełom w zrozumieniu obserwacji nastąpił po wykonaniu obliczeń w Oak Ridge. Zaproponowany przez prof. Łodzianę model posłużył opracowaniu strategii analizy danych. Obliczenia wykonano na superkomputerze Titan, jednym z najszybszych tego typu urządzeń na świecie. Komputer ten zbudowany jest w oparciu o platformę Cray XK7 i działa z prędkością dochodzącą do 27 petaflopów (czyli 27 biliardów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Wykonanie takich obliczeń na komputerze domowym trwałoby około dwudziestu lat, a na najszybszym polskim superkomputerze Prometheus w ACK Cyfronet jakieś 3–5 miesięcy. Na maszynie Titan wyniki obliczeń otrzymaliśmy w niespełna tydzień – mówi prof. Łodziana.
      Przeprowadzone symulacje komputerowe, wraz z dodatkowymi eksperymentami wykluczającymi alternatywne wyjaśnienia, wykazały jednoznacznie, że nieoczekiwana sygnatura widmowa występuje tylko wtedy, gdy odległości między atomami wodoru są mniejsze niż 2 angstremy. Takiego zjawiska nigdy wcześniej nie zaobserwowano w wodorkach metalu dla ciśnień i temperatur charakterystycznych dla warunków pokojowych. Odkrycia zespołu stanowią więc pierwszy znany wyjątek od kryterium Switendicka w stopie bimetalicznym – czyli zasady obowiązującej dla stabilnych wodorków w warunkach standardowych, która mówi o tym, że odstęp między atomami wodoru nie może być mniejszy niż 2,1 angstrema.
      W kolejnych doświadczeniach naukowcy planują wzbogacić wodorek cyrkonowo-wanadowy większą ilością wodoru pod różnymi ciśnieniami, aby ocenić potencjalne nadprzewodnictwo badanego materiału.
      Czy zatem znajdujemy się u progu technologicznej rewolucji polegającej na znalezieniu materiału wykazującego właściwości nadprzewodzące w temperaturze pokojowej? Tego nie wiem, ale z pewnością udało nam się poczynić istotny krok w tym kierunku – przekonuje prof. Łodziana.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimatyczne mogą w wielu miejscach na świecie zmniejszyć zdolność gleby do absorbowania wody, twierdzą naukowcy z Rutgers University. To zaś będzie miało negatywny wpływ na zasoby wód gruntowych, produkcję i bezpieczeństwo żywności, odpływ wód po opadach, bioróżnorodność i ekosystemy.
      Wskutek zmian klimatu na całym świecie zmieniają się wzorce opadów i inne czynniki środowiskowe, uzyskane przez nas wyniki sugerują, że w wielu miejscach na świecie może dość szybko dojść do znacznej zmiany sposobu interakcji wody z glebą, mówi współautor badań Daniel Giménez. Sądzimy, że należy badać kierunek, wielkość i tempo tych zmian i włączyć je w modele klimatyczne. Uczony dodaje, że obecność wody w glebie jest niezbędna, by ta mogła przechowywać węgiel, jej brak powoduje uwalnianie węgla do atmosfery.
      W ubiegłym roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa Giméneza, w którym naukowiec wykazał, że regionalne wzrosty opadów mogą prowadzić do mniejszego przesądzania wody, większego jej spływu po powierzchni, erozji oraz większego ryzyka powodzi. Badania wykazały, że przenikanie wody do gleby może zmienić się już w ciągu 1-2 dekad zwiększonych opadów. Jeśli zaś mniej wody będzie wsiąkało w glebę, mniej będzie dostępne dla roślin i zmniejszy się parowanie.
      Naukowcy z Rutgers University od 25 lat prowadzą badania w Kansas, w ramach których zraszają glebę na prerii. W tym czasie odkryli, że zwiększenie opadów o 35% prowadzi do zmniejszenia tempa wsiąkania wody w glebę o 21–35 procent i jedynie do niewielkiego zwiększenia retencji wody.
      Największe zmiany zostały przez naukowców powiązane ze zmianami w porach w glebie. Duże pory przechwytują wodę, z której korzystają rośliny i mikroorganizmy, co prowadzi do zwiększonej aktywności biologicznej, poprawia obieg składników odżywczych w glebie i zmniejsza erozję.
      Gdy jednak dochodzi do zwiększenia opadów, rośliny mają grubsze korzenie, które mogą zatykać pory, a to z kolei powoduje, że gleba słabiej się poszerza i kurczy gdy wody jest więcej lub mniej.
      W kolejnym etapie badań naukowcy chcą dokładnie opisać mechanizm zaobserwowanych zmian, by móc ekstrapolować wyniki badań z Kansas na inne regiony świata i określić, w jaki sposób zmiany opadów wpłyną na gleby i ekosystemy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oczyszczanie wody z rozpuszczalników organicznych, takich jak trichloroetylen (TRI), to nic nowego. Ale znalezienie metody, która takie zanieczyszczenia rzeczywiście neutralizuje, a nie tylko przesuwa w inne miejsce, to już wyczyn. Zespół pod kierunkiem dr hab. Anny Śrębowatej opracował metodę katalitycznego wodorooczyszczania, czyli przekształcania TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Dzięki naukowcom z IChF PAN woda, nie tylko w naszych kranach, ale też w rzekach, może być czystsza i bezpieczniejsza dla zdrowia.
      Czysta woda to skarb, a zarazem dobro coraz trudniej dostępne. Rozmaite zanieczyszczenia są powszechne, a część z nich niezwykle trudno usunąć. Do takich zanieczyszczeń należy trichloroetylen (w Polsce oznaczany akronimem TRI). Ten organiczny rozpuszczalnik był powszechnie stosowany np. w syntezach organicznych, pralniach chemicznych oraz do przemysłowego odtłuszczania metali w procesie ich obróbki. Ze względu na szkodliwość od 2016 r. jego użycie zostało oficjalnie zakazane. Jednakże biorąc pod uwagę trwałość, może on jeszcze przez wiele lat występować zarówno w wodzie, jak i glebie – wyjaśnia Emil Kowalewski z zespołu, który opracował nowatorską metodę oczyszczania wody z tego związku. Projekt jest częścią globalnego trendu skoncentrowanego na ochronie zasobów wodnych. Prowadzone badania mogą być interesujące dla przemysłu, stać się potencjalnym punktem wyjścia do opracowania nowatorskich systemów oczyszczania wody. Dlaczego?
      Dzisiejsze oczyszczalnie ścieków to systemy składające się z wielu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, ale efektywnie eliminują głównie konwencjonalne zanieczyszczenia. Inne przy odpowiednio wysokich stężeniach mogą pozostawać w wodzie. Tymczasem trichloroetylenu nie powinno być w niej wcale, ze względu na to, że jest mutagenny, kancerogenny, teratogenny, a do tego niezwykle trwały. Kumuluje się i zostaje na dnie zbiorników, a że jego rozpuszczalność w wodzie jest bardzo słaba, może szkodzić jeszcze przez wiele lat.
      Dziś z takimi związkami radzimy sobie, głównie przeprowadzając ich sorpcję. Jednakże w ten sposób jedynie przenosimy zagrożenie z miejsca na miejsce. Atrakcyjnym rozwiązaniem wydaje się katalityczne wodorooczyszczanie, czyli przekształcanie TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w tej metodzie, trzeba było jednak opracować wydajny, stabilny i tani katalizator -mówi dr hab. Anna Śrębowata, profesor IChF.
      Wcześniej przeprowadzaliśmy badania z katalizatorami palladowymi. Były skuteczne, ale kosztowne - uśmiecha się Emil Kowalewski. Nowe katalizatory niklowe, opracowane w IChF PAN, pozwalają w tani i efektywny sposób prowadzić proces oczyszczania wody w trybie przepływowym, a przy tym są proste w syntezie. Wykorzystując katalizator, w którym nanocząstki niklu o średnicy ok. 20 nm osadzamy na powierzchni węgla aktywnego, łączymy właściwości sorpcyjne węgla i aktywność katalityczną niklu - wyjaśnia dr Kowalewski. W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN wykazali ponadto, że nanocząstki niklu osadzone na węglu aktywnym o częściowo uporządkowanej strukturze wykazują wyższą aktywność i stabilność niż analogiczny katalizator oparty na nośniku o strukturze amorficznej.
      Naukowcy są jednak najbardziej dumni z innowacyjnego elementu swoich badań: technologii przepływowej. Dzięki niej można optymalizować parametry procesu, zmniejszyć ilość odpadów, a przy tym wykorzystywać katalizatory, które w reaktorach okresowych (czyli takich, gdzie jednorazowo oczyszcza się określoną partię produktu) były nieefektywne lub wręcz nieskuteczne. Tak było z naszym katalizatorem niklowym - opowiada dr Kowalewski. Bez technologii przepływowej jego zdolności do utylizowania TRI szybko spadały, katalizator ulegał zatruciu. W reaktorze przepływowym nawet po 25 godzinach nie obserwowaliśmy spadku aktywności, choć prowadziliśmy badania na stężeniach około 8000 razy przekraczających polskie normy jego zawartości w wodzie pitnej.
      Gdzie można wykorzystać nowatorską metodę? Przede wszystkim w stacjach uzdatniania wody i oczyszczalniach ścieków. Tam, gdzie chcemy, żeby woda trafiająca do "końcowego odbiorcy", niezależnie czy jest to użytkownik wody z kranu, czy pływająca w rzece ryba, była czysta.
      A co zrobić z produktami reakcji wodorooczyszczania wody z trichloroetylenu? Powstającymi związkami są węglowodory, głównie etylen. Nie powstaje go jednak na tyle dużo, by wystarczyło na dojrzewalnię bananów - uśmiecha się półżartem naukowiec. Po prostu się ulotni...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Hiszpanii powstała woda o smaku wina, która pozwala konsumentom cieszyć się wybornym smakiem bez ryzyka upojenia alkoholowego. Vida Gallaecia to efekt 2-letniej współpracy między Bodega Líquido Gallaecia i Narodowym Komitetem Badań Naukowych (Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC).
      Ponoć finalny produkt smakuje jak wino, ale nie zawiera alkoholu i jest niskokaloryczny. Receptura to, oczywiście, tajemnica. Wiadomo tylko tyle, że wykorzystuje się flawonole z winogron i wytłoczyn po produkcji wina.
      Woda jest wzbogacana flawonolami z winogron i resztek po produkcji wina Godello. [Zdecydowaliśmy się na to, bo] wiele badań powiązało spożycie flawonoli z korzyściami dla zdrowia. Mają one, na przykład, pozytywny wpływ na cukrzycę. [Trudno się zresztą dziwić, gdyż] działają przeciwutleniająco, antybakteryjnie i kardioochronnie - podkreśla dr Carmen Martínez z Misión Biológica de Salcedo (CSIC).
      Vida Gallaecia jest wzbogacana smakami białego (Godello) i czerwonego szczepu winogron (Mencia, jaen). Sama woda pochodzi z galicyjskich źródeł.
      Produkt miał niedawno swoją premierę. Teraz Bodega Líquido Gallaecia szuka partnerów handlowych. Niedługo wodę o smaku wina będzie można kupić w Hiszpanii, ale ponoć winiarze widzą największy potencjał w rynku japońskim.
      Z bodegą kontaktowały się też pewne linie lotnicze, które chciałyby serwować napój w swoich maszynach.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...