Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Chodząc po drewnianej podłodze, możemy generować energię dla domu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z University of Massachusetts Amherst wykazali, że z niemal każdego materiału można stworzyć urządzenie pobierające energię elektryczną z pary wodnej zawartej w powietrzu. Wystarczy utworzyć w tym materiale nanopory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów. To niezwykle ekscytujące. Otworzyliśmy drogę do wytwarzania czystej energii z powietrza, cieszy się główny autor artykułu opisującego badania, świeżo upieczony inżynier Xiaomeng Liu.
Powietrze zawiera olbrzymie ilości energii elektrycznej. Weźmy na przykład chmurę, która jest niczym innym jak masą kropelek wody. Każda z tych kropelek zawiera ładunek elektryczny i w odpowiednich warunkach dochodzi do wyładowania. Nie potrafimy jednak pozyskiwać energii z tych wyładowań. Natomiast my stworzyliśmy niewielką chmurę, która wytwarza energię w sposób przewidywalny, możemy więc ją zbierać, dodaje profesor Jun Yao.
U podstaw najnowszego odkrycia znajduje się praca Yao i Dereka Levleya, którzy w 2020 roku wykazali, że możliwe jest nieprzerwane pozyskiwanie energii elektrycznej z powietrza za pomocą specjalnego materiału złożonego z nanokabli zbudowanych z białek bakterii Geobacter sulfureducens. Po tym, jak dokonaliśmy tego odkrycia zauważyliśmy, że tak naprawdę zdolność pozyskiwania energii z powietrza jest wbudowana w każdy materiał, który posiada pewne właściwości, mówi Yao. Wystarczy, by materiał ten zawierał pory o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, czyli ok. 1000-krotnie mniejszej niż średnica ludzkiego włosa.
Dzieje się tak dzięki parametrowi znanemu jako średnia droga swobodna. Jest to średnia odległość, jaką przebywa cząsteczka przed zderzeniem z inną cząsteczką. W tym wypadku mowa o cząsteczce wody w powietrzu. Średnia droga swobodna wynosi dla niej około 100 nanometrów. Yao i jego zespół zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać ten fakt do pozyskiwania energii elektrycznej. Jeśli ich urządzenie będzie składało się z bardzo cienkiej warstwy dowolnego materiału pełnego porów o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów, wówczas molekuły wody będą wędrowały z górnej do dolnej części takiego urządzenia. Po drodze będą uderzały w krawędzie porów. Górna część urządzenia będzie bombardowana większą liczbą cząstek wody, niż dolna. Pojawi się w ten sposób nierównowaga ładunków jak w chmurze, której górna część jest bardziej naładowana niż dolna. W ten sposób powstanie bateria, która będzie działała dopóty, dopóki w powietrzu jest wilgoć.
To bardzo prosty pomysł, ale nikt wcześniej na niego nie wpadł. Otwiera to wiele nowych możliwości, mówi Yao. Jako, że tego typu urządzenie można zbudować praktycznie z każdego materiału, można je umieścić w różnych środowiskach. Możemy wybrazić sobie takie baterie z jednego materiału działające w środowisku wilgotnym, a z innego – w suchym. A że wilgoć w powietrzu jest zawsze, to urządzenie będzie działało przez całą dobę, niezależnie od pory dnia i roku.
Poza tym, jako że powietrze rozprzestrzenia się w trzech wymiarach, a my potrzebujemy bardzo cienkiego urządzenia, cały system bardzo łatwo można skalować, zwiększając jego wydajność i pozyskując nawet kilowaty mocy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Morzu Południowochińskim odkryto wraki dwóch statków z czasów dynastii Ming. Jeden transportował porcelanę, drugi drewno. Jednostki znaleziono w październiku zeszłego roku na głębokości 1500 m u wybrzeży Hajnanu (w pobliżu północno-zachodniego zbocza kontynentalnego). Niedawno zaczęto badania stanowisk i samych wraków.
Przy wraku nr 1 specjalistom udało się założyć stałą podwodną bazę mapowania. Przeprowadzono też wstępne badania i dokumentację fotograficzną/filmową. Za zgodą odpowiednich organów państwowych, instytuty naukowe i lokalne muzeum zrealizują roczne, 3-etapowe badania.
Ładunek pierwszej jednostki jest rozrzucony na powierzchni ok. 10 tys. m2 i składa się z ponad 100 tys. przedmiotów z porcelany. Wg wstępnych analiz, datują się one na okres panowania cesarza Zhengde. Dominują wśród nich obiekty pochodzące dwóch ośrodków, w tym z Jingdezhen w prowincji Jiangxi.
Okręt numer dwa transportował głównie drewno (oprócz tego znaleziono nieliczne artefakty z porcelany). Wszystkie bale są podobnej wielkości. Prawdopodobnie miały zostać wykorzystane w szkutnictwie. Wstępne badania pokazały, że to materiał z importu, kupowany za panowania cesarza Hongzhi.
Naukowcy podkreślają, że po raz pierwszy na jednym obszarze odkryto statki z ładunkiem na eksport i z importu. Dzięki sąsiadującym ze sobą wrakom - dzieli je odległość ok. 20 km - zespół może więc zbadać, jak wyglądał handel dwustronny na Morzu Południowochińskim 500 lat temu. To pomoże nam w analizie bilateralnego przepływu [dóbr] w ramach tzw. Morskiego Szlaku Jedwabnego - wyjaśnia Tang Wei, dyrektor Chińskiego Narodowego Centrum Archeologii.
Wg archeologów, statki przemieszczały się w przeciwnych kierunkach. Wraki są stosunkowo dobrze zachowane.
W misję wyruszył wyposażony w batyskaf Shenhai Yongshi statek badawczy Tansuo 1. Jeden z członków ekipy, Chen Chuanxu, zapowiedział, że do ekspedycji przyłączy się statek Tansuo 2 z batyskafem Fendouzhe.
Podczas akcji wykorzystano zaawansowane technologie. Naukowcy wspominają o robotach skonstruowanych z bardzo elastycznych materiałów (miękkiej robotyce) czy nowych metodach skanowania i fotografowania. Obecnie badacze testują zdalny monitoring. By chronić stanowiska, nie ujawniono dokładnych koordynat.
Pierwszy etap zaplanowanych na rok prac obejmuje okres od 20 maja do początku czerwca. Batyskafy określą m.in. obszar, na którym znajdują się szczątki obu jednostek. Drugi i trzeci etap potrwają, odpowiednio, od sierpnia do września br. i od marca do kwietnia przyszłego roku. Wg Songa Jianzhonga z Chińskiego Narodowego Centrum Archeologii, do kwietnia 2024 r. batyskafy wykonają ok. 50 zanurzeń. Najpierw musimy określić stan wraków, a później sporządzić plan wykopalisk i konserwacji. Kolejne ekspedycje zajmą się badaniami geofizycznymi i geologicznymi, a także analizą życia morskiego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Co łączy uniwersyteckie laboratorium w Chicago, gdzie naukowcy schładzają atomy do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, uzyskując egzotyczny stan materii, z widocznymi przez okna drzewami uzyskującymi energię z fotosyntezy? Pozornie nic, ale najnowsze badania prowadzone na University of Chicago sugerują, że to, co robią naukowcy i to, co robią drzewa, może być bardziej podobne, niż nam się wydaje. Uczeni poinformowali właśnie na łamach PRX Energy, że znaleźli podobieństwa na poziomie atomowym pomiędzy fotosyntezą a kondensatami ekscytonowymi, niezwykłym stanem materii, który pozwala na bezstratne przesyłanie energii przez materiał. Odkrycie to może prowadzić do znacznego udoskonalenia elektroniki.
O ile nam wiadomo, nikt wcześniej nie zauważył tych podobieństw, a to, co odkryliśmy jest niezwykle ekscytujące, mówi współautor badań, profesor David Mazziotti.
Laboratorium Mazziottiego specjalizuje się w modelowaniu niezwykle złożonych interakcji pomiędzy atomami i molekułami. Przed trzema laty wykazano tam na przykład, że możliwe jest istnienie podwójnego kondensatu fermionów i ekscytonów, a spostrzeżenie to może zrewolucjonizować obrazowanie medyczne.
W ostatnim czasie Mazziotti oraz Anna Schouten i LeeAnn Sager-Smith modelowali zjawisko fotosyntezy na poziomie molekularnym. Gdy foton ze Słońca uderza w liść, dochodzi do wyładowania w specjalnej molekule. Energia tego wyładowania uwalnia elektron. Następnie elektron ten, wraz z dziurą, w której był, wędrują przez liść, przenosząc energię do miejsca, w którym rozpoczyna ona reakcję chemiczną wytwarzającą cukry odżywiające roślinę. Ta wędrująca para elektron-dziura zwana jest ekscytonem. Gdy naukowcy stworzyli model przemieszczania się wielu takich ekscytonów, zauważyli znany sobie wzorzec. Okazało się, że ekscytony w liściu czasem zachowują się bardzo podobnie do kondensatu Bosego-Einsteina, zwanego czasem piątym stanem materii.
W kondensacie Bosego-Einsteina cząstki zachowują się jak jedna cząstka. Dzięki temu w materiale takim energia może być przemieszczana bez strat. Zaobserwowanie takiego stanu materii podczas fotosyntezy to olbrzymie zaskoczenie, gdyż dotychczas kondensat Bosego-Einsteina obserwowano w bardzo niskich temperaturach. Naukowcy mówią, że to tak, jakbyśmy obserwowali kostki lodu tworzące się w filiżance gorącej kawy. Fotosynteza zachodzi w systemach w temperaturze pokojowej. Co więcej, struktura takich systemów jest nieuporządkowana. To warunki całkowicie odmienne od dziewiczych krystalicznych materiałów i niskich temperatur, w jakich uzyskuje się kondensaty elektronowe, mówi Schouten.
Zaobserwowane zjawisko nie obejmuje całego systemu, w którym dochodzi do fotosyntezy. Bardziej przypomina pojawiające się „wyspy” kondensatu. To jednak wystarczy, by zwiększyć transfer energii w systemie, wyjaśnia Sager-Smith. Z modelu wynika, że te „wyspy” podwajają wydajność całego procesu.
Profesor Mazziotti jest zadowolony z odkrycia i mówi, że otwiera ono nowe możliwości w dziedzinie syntezy materiałów na potrzeby technologii przyszłości. Idealny kondensat ekscytonowy to stan bardzo wrażliwy i wiele warunków musi być spełnionych, by zaistniał. Ale jeśli myślimy o praktycznych zastosowaniach, to nie potrzebujemy ideału. To ekscytujące obserwować zjawisko, które zwiększa wydajność transferu energii, ale zachodzi w temperaturze pokojowej, cieszy się uczony.
Naukowiec zauważa jeszcze jedną ważną rzecz. Zachodzące w procesie fotosyntezy interakcje pomiędzy atomami a molekułami są tak złożone, że z ich symulowaniem nie radzą sobie nawet najpotężniejsze superkomputery. Dlatego też podczas badania tych zjawisk dokonuje się uproszczeń. Najnowsze odkrycie pokazuje, że niektórych elementów upraszczać nie należy. Sądzimy, że lokalne korelacje elektronów muszą pozostać, byśmy mogli badać, jak działa natura.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Rosnące na Grenlandii drzewa niezbyt nadają się do wznoszenia budynków czy budowy statków. Dlatego też wikingowie, którzy w latach 985–1450 zamieszkiwali Grenlandię, musieli polegać na drewnie, które przyniosło morze i które importowali. Dzięki szczegółowym badaniom, przeprowadzonym właśnie na 5 stanowiskach archeologicznych, dowiedzieliśmy się, że o ile domy przeciętnych kolonistów wzniesiono głównie z drewna miejscowego oraz przyniesionego przez morze, to farmy elity zbudowano z drewna importowanego z Europy i Ameryki Północnej.
Archeolodzy z Uniwersytetu Islandzkiego przebadali drewno pochodzące z nordyckich farm wybudowanych pomiędzy XI a XIV wiekiem. Chcieli sprawdzić, ile budulca pochodziło z importu, a ile stanowiło drewno miejscowe. Udało im się stwierdzić, że 0,27% drewna to niewątpliwy import, a zza morza przywieziono m.in. dąb, buk, choina i sosna Banksa. Kolejne 27% budulca to stanowił albo import, albo drewno przyniesione przez wody morskie. Tutaj zidentyfikowano takie gatunki jak modrzew, świerk, sosnę i jodłę.
Naukowcy od dawna przypuszczali, że osadnicy na Grenlandii musieli importować żelazo i drewno. Najnowsze badania nie tylko to potwierdzają, ale dowodzą, że drewno przywożono z większej odległości niż dotychczas przypuszczaliśmy. Co więcej, niektóre gatunki to import z Ameryki Północnej. Na przykład choina i sosna Banksa nie występowały wówczas w Europie, zatem jedynym możliwym kierunkiem importu była Ameryka Północna. Tym samym potwierdzono też doniesienia z islandzkich sag, które wspominają, że Leif Erikson (Leifur heppni), Thorfinn Karlsefni Thórdarson (Þorleifur karlsefni) czy Freydís Eiríksdóttir (Freydís) przywieźli drewno z Winlandii.
Przeprowadzone przez islandzkich uczonych badania uzupełniają naszą wiedzę o średniowiecznym handlu na Północnym Atlantyku oraz dowodzą, że grenlandzcy osadnicy mieli odpowiednią wiedzę, środki oraz łodzie, które aż do XIV wieku pozwalały im pływać do Ameryki Północnej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed dziewięciu laty profesor Chris Greening i jego koledzy z Monash University zainteresowali się Mycobacterium smegmatis. Ta niezwykła bakteria może przetrwać wiele lat bez dostępu do organicznych źródeł pożywienia. Ku zdumieniu australijskich naukowców okazało się, że M. smegmatis pobiera wodór z atmosfery i wykorzystuje go produkcji energii. Teraz naukowcom udało się wyekstrahować enzym odpowiedzialny za cały proces. Mają nadzieję, że uda się go wykorzystać do produkcji tanich wydajnych ogniw paliwowych.
Enzym hydrogenazy, zwany Huc, ma tak wysokie powinowactwo do wodoru, że utlenia wodór atmosferyczny, mówi Greening. Huc jest niezwykle wydajny. W przeciwieństwie do innych znanych enzymów i katalizatorów korzysta z wodoru poniżej poziomu atmosferycznego, który stanowi 0,00005% powietrza, którym oddychamy – dodaje uczony. Od pewnego czasu wiedzieliśmy, że bakterie mogą wykorzystywać wodór atmosferyczny jako źródło energii. Jednak do teraz nie wiedzieliśmy, jak to robią – stwierdza.
Bliższe badania ujawniły, że Huc niezwykle wydajnie zmienia minimalne ilości H2 w prąd elektryczny, jednocześnie zaś jest niewrażliwy na oddziaływanie tlenu, który jest zwykle bardzo szkodliwy dla katalizatorów. Co więcej Huc jest odporny na wysokie temperatury. Nawet w temperaturze 80 stopni Celsjusza zachowuje swoje właściwości.
Bakterie wytwarzające Huc powszechnie występują w środowisku naturalnym. Odkryliśmy mechanizm, który pozwala bakteriom „żywić się powietrzem”. To niezwykle ważny proces, gdyż w ten sposób bakterie regulują poziom wodoru w atmosferze, pomagają utrzymać żyzność i zróżnicowanie gleb oraz oceanów, dodaje Greening.
Obecnie naukowcy pracują nad skalowaniem produkcji Huc. Chcą uzyskać większe ilości enzymu, by go lepiej przebadać, zrozumieć oraz opracować metody jego wykorzystania w procesach przemysłowych.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.