Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Moc w kropelkach
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Politechniki Gdańskiej, wraz z uczonymi z Danii i Brazylii, pracują nad nową generacją nieszkodliwych dla środowiska materiałów piezoelektrycznych, które mogą posłużyć np. do budowy biokompatybilnych przetworników ultradźwiękowych nowej generacji. Prace koncentrują się wokół niedawno odkrytego podobnego do piezoelektryczności zjawiska elektrostrykcji.
Piezoelektryczność polega na przekształcaniu energii mechanicznej w elektryczną i odwrotnie. Na co dzień korzystamy z wielu urządzeń piezoelektrycznych, od zapalarek, przez zegarki kwarcowe po głośniki. Piezoelektryki znajdziemy m.in. w głowicach USG czy wagach cyfrowych.
Koncepcja działania piezoelektryków jest prosta, jednak poważnym problemem, z którym nauka zmaga się od ponad 100 lat, jest znalezienie nieszkodliwych dla środowiska materiałów wykazujących duży efekt piezoelektryczny. W piezoelektrykach powszechnie stosuje się bowiem ołów.
Przed około 10 laty odkryto podobny do piezoelektryczności efekt elektrostrykcji i okazało się, że w tlenku ceru jest on znacznie większy niż zjawisko piezolektryczne w większości materiałów. Dlatego też profesor Sebastian Molin z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej pracuje nad bazującymi na tlenku ceru bezołowiowymi biokompatybilnymi materiałami elektrostyrykcyjnymi. Zadaniem mojego zespołu jest wytworzenie nowych materiałów na bazie tlenku ceru o określonych właściwościach, natomiast nasi duńscy partnerzy będą badali je pod kątem ich możliwości piezoelektrycznych oraz zastosowania w praktycznych układach generacyjnych. Nasza grupa będzie stosować różne parametry syntezy materiałów, różne domieszki i modelować te materiały, by uzyskać najlepsze efekty, mówi uczony.
Badania odbywają się w ramach międzynarodowego projektu m-era.net, a partnerami Polaków są naukowcy z Duńskiego Uniwersytetu Technologicznego, CTS Ferroperm oraz Universidade Federal do ABC.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowe z MIT odkryli sposób na pozyskiwanie energii elektrycznej dzięki niewielkim kawałkom węgla, które wytwarzają prąd poprzez interakcję z płynem, który je otacza. Płyn ten to organiczny rozpuszczalnik, który wyciąga elektrony z węgla, a pozyskaną w ten sposób energią można by zasilać reakcje chemiczne czy napędzać mikro- i nanoroboty – stwierdzają naukowcy.
To zupełnie nowy mechanizm pozyskiwania energii, mówi profesor Michael Strano. To bardzo intrygująca technologia, gdyż jedyne, czego potrzebujemy to przepływ rozpuszczalnika przez warstwę tych cząsteczek. Możemy więc mieć elektrochemię bez kabli, dodaje.
Podczas eksperymentów naukowcy wykazali, że mogą użyć pozyskaną w ten sposób energię elektryczną podczas procesu utleniania alkoholu, który jest powszechnie używany w przemyśle chemicznym.
Odkrycia dokonano dzięki wcześniejszym badaniom nad węglowymi nanorurkami. W 2010 roku Strano odkrył istnienie w nanorurkach zjawiska, które nazwano „falami termomocy”. Później wraz ze studentami zauważyli, że gdy część nanorurki zostanie pokryta polimerem podobnym do teflonu, pojawia się asymetria, która powoduje, że elektrony przepływają od pokrytej do niepokrytej części nanorurki, wytwarzając energię elektryczną. Elektrony te można było pozyskać z nanorurek za pomocą rozpuszczalnika.
Naukowcy postanowili więc przeprowadzić kolejne badania. Zmielili węglowe nanorurki i utworzyli z nich płachty. Jedną stronę każdej z nich pokryli polimerem. Płachty następnie pocięto na kawałki o wymiarach 250x250 mikrometrów.
Okazało się, że gdy takie fragmenty zostaną zanurzone w rozpuszczalniku organicznym jak acetonitryl, ten wyciąga z nich elektrony. Rozpuszczalnik wyciąga elektrony, a system próbuje osiągnąć równowagę przemieszczając je. Tam nie ma tej całej skomplikowanej chemii akumulatorów. Są tylko tylko kawałeczki umieszczone w rozpuszczalniku i z tego mamy elektryczność, wyjaśnia Strano.
Obecny system pozwala na generowanie 0,7 wolta na cząsteczkę. Naukowcy wykazali, że są w stanie umieścić w próbówce macierze złożone z setek cząsteczek węgla. Taki reaktor wytwarza wystarczająco dużo energii, by zasilać reakcję utleniania alkoholu, podczas którego alkohol zamieniany jest w aldehyd lub keton.
Zwykle do tego typu reakcji nie używa się procesów elektrochemicznych, gdyż wymagają one dostarczenia zbyt dużo energii z zewnątrz. Jako, że ten reaktor jest bardzo kompaktowy, jest też znacznie bardziej elastyczny niż wielkie reaktory elektrochemiczne. Użyte tutaj cząstki mogą być bardzo małe i nie wymagają zewnętrznego okablowania do przeprowadzenia reakcji elektrochemicznej, mówi jeden z autorów badań.
Strano ma zamiar wykorzystać swój reaktor do wytwarzania polimerów wykorzystując w tym celu wyłącznie dwutlenek węgla jako materiał startowy. Już wcześniej stworzy samonaprawiające się polimery z dwutlenku węgla, która naprawiają się wykorzystując w tym celu energię słoneczną.
W dłuższej perspektywie nowy sposób pozyskiwania energii może zostać wykorzystany do zasilania miniaturowych robotów. Perspektywa pozyskiwania przez takie urządzenia energii z otoczenia jest niezwykle kusząca. To oznacza, że nie trzeba wyposażać je w żaden mechanizm przechowywania energii. Szukamy mechanizmu, za pomocą którego przynajmniej część energii można pozyskać z otoczenia, wyjaśnia uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy w historii USA źródła odnawialne przez ponad miesiąc dostarczyły więcej energii elektrycznej niż elektrownie węglowe. Stan taki trwał przez 47 dni bez przerwy. To imponujące osiągnięcie. Dość wspomnieć, że poprzedni rekord – ustanowiony w czerwcu ubiegłego roku – wynosił 9 dni bez przerwy. Te 47 dni to również więcej niż w całym ubiegłym roku, kiedy to źródła odnawialne miały przewagę nad węglem przez 38 dni.
Jak poinformował Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA), pomiędzy 25 marca a 10 maja do amerykańskiej sieci energetycznej trafiało więcej energii ze źródeł odnawialnych niż z węgla. Trzeba tutaj dodać, że na 10 maja zakończono analizę. "Prawdopodobnie pod koniec maja podamy wyniki nowej analizy, więc okres ten będzie jeszcze dłuższy", mówi analityk Dennis Wamsted. Podano też konkretne liczy. W całym kwietniu elektrownie wiatrowe, słoneczne i wodne dostarczyły 58,7 TWh (22,2% całości energii), podczas gdy elektrownie węglowe wyprodukowały 40,6 TWh (15,3%). Jak mówi Wamsted, rzeczywista różnica jest jeszcze większa, gdyż w analizie nie są uwzględniane panele słoneczne umieszczone na dachach budynków. A one również są wielkim źródłem energii.
Jak zauważa Brian Murray, dyrektor Duke Univeristy Energy Initiative, zaobserwowane zjawisko nie jest dla specjalistów zaskoczeniem. Po raz pierwszy miało ono miejsce w ubiegłym roku, również w kwietniu. Ma ono kilka przyczyn. Po pierwsze kwiecień jest miesiącem, gdy kończy się sezon grzewczy, a jeszcze nie pojawia się zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji. W tym czasie popyt na energię elektryczną jest najmniejszy, więc wiele elektrowni węglowych obniża moc i przeprowadza prace konserwatorskie. Po drugie wiosna to największej produkcji energii z elektrowni wiatrowych oraz hydroelektrowni. Topnieją śniegi, więc sporo wody trafia do rzek i zbiorników. Normalnie spodziewalibyśmy się latem zwiększenia produkcji energii z węgla. Jednak sądzę, że w tym roku do tego nie dojdzie. Jedną z przyczyn jest koronawirus, mówi Murray.
Ocenia się, że w związku z epidemią i spowolnieniem gospodarczym w całym bieżącym roku zapotrzebowanie na energię elektryczną w USA zmniejszy się o 5% w porównaniu z rokiem ubiegłym. To spowoduje spadek produkcji energii z węgla o 25%. Spodziewany jest za to 11-procentowy wzrost produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Ma to miejsce w dużej mierze z tym, w jaki sposób energia jest przesyłana sieciami. Jako, że przesyłanie energii ze źródeł odnawialnych jest najtańsze najpierw to ona trafia do sieci, później wysyłana jest energia z elektrowni atomowych, następnie z elektrowni gazowych, a węgiel dostarcza energii na samym końcu.
Niezależnie jednak od tegorocznej wyjątkowej sytuacji, od dekady obserwowany jest stały wzrost rynkowych udziałów energetyki odnawialnej i stały spadek energetyki węglowej. Przeciętna amerykańska elektrownia węglowa liczy sobie 40 lat. Starzejące się, mało wydajne zakłady coraz gorzej radzą sobie z nowoczesnymi elektrowniami produkującymi coraz tańszą energię ze źródeł odnawialnych. Jeszcze 10 lat temu przeciętna elektrownia węglowa pracowała na 67% swojej mocy. Obecnie pracuje na 48%.
Analitycy spodziewają się też, że w ciągu najbliższych 5 lat produkcja energii elektrycznej w węgla spadnie w USA do 2/3 poziomu z roku 2014. Elektrownie węglowe będą produkowały o 90 GW mniej niż obecnie. A to bez uwzględnienia zmian w polityce energetycznej, która w przyszłości jeszcze bardziej wzmocni pozycję energetyki odnawialnej. Już teraz ponad 1/3 obywateli USA mieszka w miastach czy stanach, które postawiły sobie za cel przejście w 100 procentach na energetykę odnawialną, mówi Mike O'Boyle, dyrektor w think-tanku Energy Innovation.
Cały świat powoli odchodzi od węgla. W ubiegłym roku światowe zużycie energii z węgla spadło o 3%, to najwięcej od niemal 40 lat. W Europie spadek ten wyniósł aż 24%. Niedawno Szwecja i Austria zamknęły swoje ostatnie elektrownie węglowe, a Wielka Brytania obeszła się bez produkcji energii z węgla przez 35 kolejnych dni. Taka sytuacja nie miała miejsca od czasów rewolucji przemysłowej. Również dwaj najwięksi na świecie konsumenci węgla – Chiny i Indie – inwestują w energetykę odnawialną. Chiny są rekordzistą pod względem ilości energii produkowanej ze źródeł odnawialnych. Z kolei Indie zapowiadają, że do roku 2022 z samych tylko źródeł fotowoltaicznych będą pozyskiwały 100 GW.
Obecnie źródła odnawialne zaspokajają około 30% światowego popytu na energię elektryczną. Specjaliści szacują, że do roku 2050 odsetek ten wzrośnie do 50%.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z myślą o ludziach, którzy nie mają dostępu do czystej wody pitnej, inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis stworzyli membranę, która oczyszcza wodę i zapobiega porastaniu bakteriami i innymi szkodliwymi organizmami (ang. biofouling). W błonie wykorzystano tlenek grafenu i bakteryjną nanocelulozę.
Jeśli technologię opisaną na łamach pisma Environmental Science & Technology uda się przeskalować, znajdzie ona zastosowanie w wielu krajach rozwijających się, które zmagają się z niedoborem czystej wody.
Biofouling jest zjawiskiem, które trudno całkowicie wyeliminować. Prof. Srikanth Singamaneni i Young-Shin Jun pracowali nad tym niemal 5 lat. Wcześniej uzyskali inne błony zawierające złote nanogwiazdy, ale zależało im na stworzeniu wersji bazującej na tańszych materiałach.
Produkcja nowej membrany zaczyna się od "dokarmiania" bakterii Gluconacetobacter hansenii cukrową substancją. Dzięki temu, przebywając w wodzie, mogą one potem tworzyć nanowłókna celulozy. Podczas wzrostu nanocelulozy dodawane są płatki tlenku grafenu (GO). Gdy GO jest już wbudowany, kompozyt poddaje się działaniu roztworu zasady, który zabija bakterie. Podczas tego procesu grupy tlenowe GO są eliminowane i powstaje zredukowany GO.
Gdy zespół oświetlił membranę promieniami słonecznymi, płatki zredukowanego GO natychmiast wytworzyły ciepło, które rozproszyło się po wodzie i nanocelulozie.
Jeśli chcesz oczyścić wodę z mikroorganizmów, zredukowany tlenek grafenu może pochłaniać światło słoneczne, podgrzewać błonę i zabijać bakterie - wyjaśnia Singamaneni.
Podczas testów Amerykanie wystawili błonę na działanie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli), a później oświetlili jej powierzchnię. Po zaledwie 3-min naświetlaniu, E. coli zginęły. Akademicy ustalili, że błona szybko podgrzewała się do temperatury ponad 70°C.
Gdy eksperyment powtórzono z membraną z bakteryjnej nanocelulozy bez zredukowanego GO, E. coli pozostawały żywe.
To przypomina drukowanie 3D z pomocą mikroorganizmów. Podczas wzrostu bakteryjnej nanocelulozy można dodawać, co się chce. Przyglądaliśmy się takim membranom w różnych warunkach pH i pozostawały one bardziej stabilne niż błony uzyskane na drodze filtracji próżniowej czy powlekania obrotowego tlenkiem grafenu - opowiada Jun.
Singamaneni i Jun proponują, by w przyszłości zaprezentowane przez nich filtry były wyposażane w nanogeneratory, które będą wykorzystywać energię mechaniczną przepływu cieczy do uzyskiwania światła i ciepła. Wg nich, mogłoby to obniżyć ogólne koszty.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jak wrócić do domu, gdy się jest małą mrówką i mieszka na pustyni? Można korzystać z polaryzacji światła słonecznego, liczenia kroków czy dwutlenku węgla wydychanego przez owady w gnieździe. Okazuje się też, że w wyjątkowych sytuacjach udaje się skorzystać ze wskazówek magnetycznych i wibracyjnych.
Naukowcy z Instytutu Ekologii Chemicznej Maxa Plancka w Jenie przeprowadzili eksperymenty na mrówkach z rodzaju Cataglyphis w ich naturalnym środowisku w Tunezji i Turcji. Wyniki studium ukazały się w pismach PLoS ONE i Current Biology.
Niemcy sprawdzali, czy przy braku wskazówek innego rodzaju mrówki posłużą się magnetyzmem i drganiami. Jak ujawnia doktorantka Cornelia Buehlmann, dokładnie tak było. Wytrenowane C. noda bez problemu wskazywały swoje gniazdo, kiedy przed wejściem do niego zamontowano zasilane bateriami urządzenie wibracyjne. By wykluczyć elektromagnetyczny wpływ urządzenia, umieszczono je też w taki sposób, że nie miało kontaktu z gruntem. Wtedy wytrenowane mrówki zachowywały się tak samo jak ich towarzyszki z grupy kontrolnej - poruszały się bez celu. Jeśli nad gruntem w pobliżu wejścia do gniazda umieszczono dwa silne magnesy neodymowe, które wytwarzały pole o natężeniu ok. 21 militesli (pole magnetyczne Ziemi wynosi, dla porównania, 0,041 militesli), mrówki znowu bez problemu trafiały do domu.
Nie wiadomo, który ze zmysłów mrówki wykorzystują, orientując się na podstawie sztucznego pola magnetycznego wokół gniazda. To nie oznacza, że mrówki mają narząd czuciowy do wykrywania pól magnetycznych. Ich zachowanie może również być wynikiem zmienionych wzorców komunikacji elektrycznej między neuronami, które owady zapamiętują. Co ciekawe, reakcja pojawia się, choć w naturze C. noda nie spotkają się raczej ani z drganiami, ani z silnymi magnesami. Jak widać, przystosowując się do nieprzyjaznych życiu środowisk, mrówki mogą polegać na wszystkich zmysłach.
Zamieszkujące tunezyjskie pustynie solne mrówki Cataglyphis fortis polegają na zapachu gniazda. Podczas eksperymentów poruszały się pod wiatr (czyli jakby wzdłuż "śladu" dwutlenku węgla z gniazda), jeśli stężenie CO2 nie było zbyt wysokie i odpowiadało poziomowi występującemu zwykle wokół norki. Jak jednak rozpoznać własne gniazdo, skoro bez względu na kolonię owady wydzielają taki sam gaz? Niemcy wyjaśniają, że mrówki polegają głównie na integracji trasy - polaryzacji światła i liczeniu kroków. Gdy mrówki przeniesiono w pobliże gniazda po tym, jak udały się do źródła pokarmu, unikały podążania za wyziewami z własnej norki, bo nie pasowała im liczba kroków.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.