Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Włochom grozi katastrofa ekologiczna
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Paliwa, których używamy, nie są zbyt bezpieczne. Parują i mogą się zapalić, a taki pożar trudno jest ugasić, mówi Yujie Wang, doktorant chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside. Wang i jego koledzy opracowali paliwo, które nie reaguje na płomień i nie może przypadkowo się zapalić. Pali się jedynie wtedy, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Palność naszego paliwa jest znacznie łatwiej kontrolować, a pożar można ugasić odcinając zasilanie, dodaje Wang.
Gdy obserwujemy pożar współcześnie używanych paliw płynnych, to w rzeczywistości widzimy nie palący się płyn, a jego opary. To molekuły paliwa w stanie gazowym zapalają się pod wpływem kontaktu z ogniem i przy dostępie tlenu. Gdy wrzucisz zapałkę do pojemnika z benzyną, to zapalą się jej opary. Jeśli możesz kontrolować opary, możesz kontrolować pożar, wyjaśnia doktorant inżynierii chemicznej Prithwish Biswas, główny autor artykułu opisującego wynalazek.
Podstawę nowego paliwa stanowi ciesz jonowa w formie upłynnionej soli. Jest podobna do soli stołowej, chlorku sodu. Nasza sól ma jednak niższą temperaturę topnienia, niższe ciśnienie oparów oraz jest organiczna, wyjaśnia Wang. Naukowcy zmodyfikowali swoją ciecz jonową zastępując chlor nadchloranem. Następnie za pomocą zapalniczki spróbowali podpalić swoje paliwo.
Temperatura płomienia zapalniczki jest wystarczająco wysoka. Jeśli więc paliwo miałoby płonąć, to by się zapaliło, stwierdzają wynalazcy. Gdy ich paliwo nie zapłonęło od ognia, naukowcy przyłożyli doń napięcie elektryczne. Wtedy doszło do zapłonu paliwa. Gdy odłączyliśmy napięcie, ogień gasł. Wielokrotnie powtarzaliśmy ten proces: przykładaliśmy napięcie, pojawiał się dym, podpalaliśmy dym, odłączaliśmy napięcie, ogień znikał. Jesteśmy niezwykle podekscytowani opracowaniem paliwa, które możemy podpalać i gasić bardzo szybko, mówi Wang. Co więcej, im większe napięcie, tym większy pożar, co wiąże się z większym dostarczaniem energii z paliwa. Zjawisko to można więc wykorzystać do regulowania pracy silnika spalinowego. W ten sposób można kontrolować spalanie. Gdy coś pójdzie nie tak, wystarczy odciąć zasilanie, mówi profesor Michael Zachariah.
Teoretycznie ciecz jonowa nadaje się do każdego rodzaju pojazdu. Jednak zanim nowe paliwo zostanie skomercjalizowane, konieczne będzie przeprowadzenie jego testów w różnych rodzajach silników. Potrzebna jest też ocena jego wydajności.
Bardzo interesującą cechą nowej cieczy jonowej jest fakt, że można ją wymieszać z już istniejącymi paliwami, dzięki czemu byłyby one niepalne. Tutaj jednak również trzeba przeprowadzić badania, które wykażą, jaki powinien być stosunek cieczy jonowej do tradycyjnego paliwa, by całość była niepalna.
Twórcy nowego paliwa mówią, że z pewnością, przynajmniej na początku, będzie ono droższe niż obecnie stosowane paliwa. Cieczy jonowych nie produkuje się bowiem w masowych ilościach. Można się jednak spodziewać, że masowa produkcja obniżyłaby koszty produkcji. Główną zaletą ich paliwa jest zatem znacznie zwiększone bezpieczeństwo. Warto bowiem mieć na uwadze, że w ubiegłym roku w Polsce straż pożarna odnotowała 8333 pożary samochodów spalinowych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W ubiegłym roku doszło do nadzwyczajnie dużej utraty pokrywy lodowej na południu Grenlandii co spowodowało, że w niektórych miejscach ląd wypiętrzył się aż o 20 milimetrów. O wystąpieniu takiego zjawiska poinformował profesor Michael Davies z Ohio State University.
Dane zbierane przez niemal 50 stacji GPS umieszczonych na Grenlandii wskazują, że zwykle poziom lądu podnosi się tam o około 15 milimetrów. Jednak w ciągu 5 miesięcy 2010 roku z Grenlandii ubyło około 100 miliardów ton lodu, co spowodowało wyniesienie skał w niektórych miejscach o 20 milimetrów.
Takie impulsy topienia się lodu i wypiętrzania lądu oznaczają, że podnosi się też poziom oceanów, a proces ten nie przebiega liniowo - powiedział uczony podczas spotkania Amerykańskiej Unii Geofizycznej.
Elastyczne podłoże skalne działa jak waga, pozwalając specjalistom stwierdzić, ile ciężaru ubyło z powierzchni i obliczyć masę utraconego lodu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
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.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
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.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
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.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.