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

MIT rewolucjonizuje produkcję energii

Recommended Posts

Naukowcy z MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) poinformowali o dokonaniu przełomowego odkrycia, które w niedalekiej przyszłości zamieni światło słoneczne z marginalnego w główne źródło czystej energii. Akademicy opracowali bowiem tanią prostą metodę przechowywania energii.

Dotychczas z energii słońca można było korzystać tylko w dzień, gdyż jej przechowywanie jest bardzo drogie i mało efektywne. Wykorzystanie energii słonecznej zawsze miało poważne ograniczenia. Teraz myślimy o Słońcu jako o niewyczerpanym źródle energii, z którego już wkrótce będziemy mogli korzystać - mówi profesor Daniel Nocera, jeden z głównych autorów studium.


To wielkie odkrycie o olbrzymim znaczeniu dla przyszłości ludzkości - mówi Barber. Nie można go przecenić, gdyż umożliwia opracowanie technologii, które zmniejszą naszą zależność od paliw kopalnych, a jednocześnie pomogą w walce ze zmianami klimatycznymi - dodaje.

Obecnie używane przemysłowe procesy elektrolizy, dzięki którym przeprowadza się rozkład wody na tlen i wodór, mają spore wady w porównaniu z technologią Nocery. Wykorzystywane są w nich bowiem bardzo drogie elektrody, a cały proces przebiega w silnie zasadowym środowisku.

Sam Nocera mówi, że prace jego zespołu to dopiero początek. Jego zdaniem naukowcy wykorzystają nową technologię i w ciągu 10 lat rozpocznie się rewolucja, której skutkiem będzie ograniczenie scentralizowanych systemów produkcji i dystrybucji energii. Każdy właściciel domu będzie mógł korzystać za dnia z energii słońca, której nadmiar zostanie wykorzystany do przeprowadzenia elektrolizy wody, dzięki czemu zapewni sobie energię wówczas, gdy słońce nie świeci.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No to bardzo ciekawe... chętnie poczytam więcej na ten temat - szczególnie na temat kosztów tych katalizatorów... chodzi mi o porównanie z cenami paliw - wiadomo ile kosztują paliwa i w jakim stopniu ta technologia ulży nam w wydawaniu pieniędzy na paliwa...

Share this post


Link to post
Share on other sites

ile by nie kosztowały, taki katalizator raz na jakis czas kupisz (o ile nie raz na cale zycie) i bedzie działało... a po paliwo trzeba dokupowac ciągle

 

jedno mnie zastanawia skad oni tyle wody beda brac skoro w niektorych miastach jest deficyt, albo jest tak chlorowana ze nie nadaje sie do picia bez filtrow i gotowania (a i tak smakuje srednio...)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ach, jakze uwielbiam takie wiadomosci! to wspaniala wiadomosc i mam nadzieje [!], ze wkrotce zostanie to wprowadzone w zycie. Co ciekawe - niedawno zastanawialismy sie ze znajomymi dlaczego czlowiek nie wykorzystuje jeszcze energii slonecznej ... jej wykorzystanie to logiczna oczywistosc, a na przeszkodzie stoja jedynie lobby energetyczne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

E tam lobby. Jak chcesz sobie postawić baterię słoneczną na dachu nikt ci nie zabroni. Problemem do tej pory było przechowywanie energii (w dzień produkowane są często duże nadwyżki które się później marnują), oraz wysoka cena baterii. Jakiś czas temu na kopalni był artykuł o nowej znacznie tańszej technologii wytwarzania baterii słonecznych. W połączeniu z technologią przedstawioną w powyższym artykule słońce może okazać się wcale niezłą alternatywą dla zasilania gospodarstw domowych. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

To zwykła wakacyjna kaczka, nie podają żadnych konkretów. 8)

Więcej konkretów:

http://web.mit.edu/chemistry/dgn/www/research/e_conversion.html

http://web.mit.edu/chemistry/dgn/www/research/pcet2.html#catalysis

 

jedno mnie zastanawia skad oni tyle wody beda brac skoro w niektorych miastach jest deficyt

 

Woda krąży w zamkniętym obiegu: rozkład do wodoru i tlenu w dzień, spalanie z powrotem do wody w nocy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest tymeknafali
Co ciekawe - niedawno zastanawialismy sie ze znajomymi dlaczego czlowiek nie wykorzystuje jeszcze energii slonecznej ... jej wykorzystanie to logiczna oczywistosc, a na przeszkodzie stoja jedynie lobby energetyczne.

http://www.sun-system.pl/zestawy_solarne_dla_domow

Zamontować oczywiście możesz... możesz sobie zrobić cały dom zasilany na energię słoneczną, w tym także ogniwa foto termiczne. Probem stanowi i cena i inne opory napotykane po drodze:

http://www.eceo.org.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=97:zalety-i-wady-energii-sonecznej&catid=1:latest-news&Itemid=50

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie bardzo tu jakąś rewolucję widzę - dalej mamy niskowydajne ogniwa wodorowe i kupę ciepła odpadowego. Nie tędy droga: potrzebne są akumulatory magazynujące energie elektryczną.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest tymeknafali

Ja bym zaczął od elektrowni atomowej w Polsce, jak na razie za długą na nią czekamy, a potencjalne zyski są nieporównywalne do obecnych form pozyskiwania energii.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest macintosh

Tymku, czy mógłbyś poprzeć swoją tezę źródłami?

Wyrażasz śmiałą tezę, która wg mnie tworzy następujące pytania:

Czy atom mogą kupować Polacy?

Jak wygląda bilans dla atomu i węgla - porównanko?

Czy taka decyzja byłaby atrakcyjna dla PR polskich rządzących, albo taką frakcję która jest zdolna zainwestować w taką koncepcję i przekonać polskie masy aby na taką frakcję te masy zagłosowały, co dałoby zysk Polakom(z Polski)?

Share this post


Link to post
Share on other sites

A dlaczego niby rząd miałby kogoś przekonywać? A referendum w sprawie traktatu reformującego (który jest sprawą obecnie o wiele ważniejsza niż budowa jednej elektroni atomowej) było? Nie!

 

Przy porównywalnej produkcji energii, zwykła elektrownia węglowa potrzebuje dziesiątek tysięcy więcej ton węgla niż atomowa uranu. W dodatku elektrownia atomowa jest mniej szkodliwa dla środowiska.

 

Ale co tam, lepiej słuchać szarych mas i "zielonych", w konsekwencji pozostając ostatnim krajem w europie bez atomu...

 

A tak w ogóle, szykuje nam się pierwsza elektrownia atomowa. Plany już są, więc jak dobrze pójdzie to powstanie w ciągu kilku lat. Można było o tym (nie tak dawno) usłyszeć. Również w telewizji.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest tymeknafali

Oczywiście. W tym momencie nie mogę znaleźć wystarczającej ilości materiałów, jak znajdę, to wyśle ogrom rzetelnej wiedzy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest macintosh

Wykazałem się brakiem wiedzy o newsach.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest tymeknafali

Dobra... prześle ci kilka linków do stron opisujących tragedię w Czarnobylu, ponieważ uważam że od rozbicia pewnych mitów powinniśmy zacząć, ponieważ ludzie boją się "kolejnego wybuchu", elektrowni atomowych, co jest śmieszne. Znaczna część tego co jest opisane na tych stronach, też nie do końca jest prawdą. Wiedza tam zawarta jest w dużym stopniu niekompletna. Ja miałem całe "kalendarium", minuta po minucie co się działo, dlaczego doszło do awarii.

W kilku punktach opiszę jak doszło i dlaczego:

- była to elektrownia RMBK (reaktor) - czyli możliwie najgorsza opcja dla elektrowni, jedyna uznana za niebezpieczną, budowane tylko na terenie byłego związku ZSRR,

- przyczyną awarii nie było uszkodzenie (popsucie się reaktora), tylko:

  * rozpoczęty eksperyment (tutaj są sprzeczności, czy miał na celku sprawdzić czy reaktor bedzie w stanie sam się utrzymać, czy to był wosjkowy eksperyment)

  * eksperyment był źle przeprowadzony, nadzorowany przez nieodpowiedzialnych, aroganckich ludzi,

  * doszło do wybuch (NIE atomowego, tylko tlenu i wodoru, który się tam skumulował,

  * powstał pożar, w wyniku którego uwolniły się związki promieniotwórcze. Pożar reaktora trwał 10 dni (nie mogli go niczym ugasić,

  * promieniowanie w Czarnobylu (faktyczne), jest (i było) mniejsze niż w centrum miasta przy ruchliwej ulicy.

Na całym świecie doszło jeszcze do dwóch awarii reaktorów atomowych, jeden w Japonii (dobrze zabezpieczony), nikt nie zginął, a jedyną szkodą było zalanie reaktora, czego czyszczenie oszacowali na 10 lat. Żadnych skutków zewnętrznych. Drugie w Stanach, zakończyło się z podobnymi skutkami, tyle że podczas awarii zginęły trzy osoby (pracownicy). Ile osób było ofiarami tradycyjnych elektrowni... nie licząc oczywiście górników wydobywających węgiel :-\

Linki:

http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=161446&page=7

http://www.czarnobyl-2005.webpark.pl/

http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03/sobolewski/praca1.htm#_Toc62302751

Jak znajdę jakieś zdjęcia (i dane) reprezentujące ilość niosących strat i zanieczyszczeń (porównanie) zanieczyszczeń itp.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dobra... prześle ci kilka linków do stron opisujących tragedię w Czarnobylu, ponieważ uważam że od rozbicia pewnych mitów powinniśmy zacząć, ponieważ ludzie boją się "kolejnego wybuchu", elektrowni atomowych, co jest śmieszne. Znaczna część tego co jest opisane na tych stronach, też nie do końca jest prawdą. Wiedza tam zawarta jest w dużym stopniu niekompletna. Ja miałem całe "kalendarium", minuta po minucie co się działo, dlaczego doszło do awarii.

W kilku punktach opiszę jak doszło i dlaczego:

- była to elektrownia RMBK (reaktor) - czyli możliwie najgorsza opcja dla elektrowni, jedyna uznana za niebezpieczną, budowane tylko na terenie byłego związku ZSRR,

- przyczyną awarii nie było uszkodzenie (popsucie się reaktora), tylko:

   * rozpoczęty eksperyment (tutaj są sprzeczności, czy miał na celku sprawdzić czy reaktor bedzie w stanie sam się utrzymać, czy to był wosjkowy eksperyment)

   * eksperyment był źle przeprowadzony, nadzorowany przez nieodpowiedzialnych, aroganckich ludzi,

   * doszło do wybuch (NIE atomowego, tylko tlenu i wodoru, który się tam skumulował,

   * powstał pożar, w wyniku którego uwolniły się związki promieniotwórcze. Pożar reaktora trwał 10 dni (nie mogli go niczym ugasić,

   * promieniowanie w Czarnobylu (faktyczne), jest (i było) mniejsze niż w centrum miasta przy ruchliwej ulicy.

Na całym świecie doszło jeszcze do dwóch awarii reaktorów atomowych, jeden w Japonii (dobrze zabezpieczony), nikt nie zginął, a jedyną szkodą było zalanie reaktora, czego czyszczenie oszacowali na 10 lat. Żadnych skutków zewnętrznych. Drugie w Stanach, zakończyło się z podobnymi skutkami, tyle że podczas awarii zginęły trzy osoby (pracownicy). Ile osób było ofiarami tradycyjnych elektrowni... nie licząc oczywiście górników wydobywających węgiel :-\

Linki:

http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=161446&page=7

http://www.czarnobyl-2005.webpark.pl/

http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03/sobolewski/praca1.htm#_Toc62302751

Jak znajdę jakieś zdjęcia (i dane) reprezentujące ilość niosących strat i zanieczyszczeń (porównanie) zanieczyszczeń itp.

 

cos slabe to kalendarium bo glupoty piszesz czlowieku.

 

1.byl to test bezpieczenstwa.

2.jaki tlen jaki wodor ? rozczelnil sie sam reaktor z powodu zbyt wysokiego cisnienia zpowodowanego wsadzeniem moderatorow.

chcialem dodac ze ten typ rektorow zostal wycofany bo byl przestarzaly.

 

Przy porównywalnej produkcji energii, zwykła elektrownia węglowa potrzebuje dziesiątek tysięcy więcej ton węgla niż atomowa uranu.

 

nie ten rzad wielkosci kolego, z jednego grama uranu mozna pozyskac tyle energi co z 1,5 tony wegla czyli wychodzi nato ze jest 1,5 miliona razy wydajniejszy okolo.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Po pierwsze:

miał na celku sprawdzić czy reaktor bedzie w stanie sam się utrzymać

Jeśli to nie jest test bezpieczeństwa, to chyba różne mamy definicje tego hasła.

 

Po drugie:

jaki tlen jaki wodor

Taki, jaki może powstać z wody użytej do chłodzenia reaktora. Materiał radioaktywny może jedynie wybuchnąć na zasadzie wzrostu ciśnienia, za to wodór i tlen są wysoce wybuchowe w sensie intensywnego spalania.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Po pierwsze:

miał na celku sprawdzić czy reaktor bedzie w stanie sam się utrzymać

Jeśli to nie jest test bezpieczeństwa, to chyba różne mamy definicje tego hasła.

 

czytaj cale zdanie pozatym rektor dzialal wczesniej wiec takowe stwierdzenie jest calkowicie bez sensu.

 

Po drugie:

jaki tlen jaki wodor

Taki, jaki może powstać z wody użytej do chłodzenia reaktora. Materiał radioaktywny może jedynie wybuchnąć na zasadzie wzrostu ciśnienia, za to wodór i tlen są wysoce wybuchowe w sensie intensywnego spalania.

 

tylko skad tam sie wziol tlen i wodor ? woda sie rozpadla pewnie co ?

 

Problemem do tej pory było przechowywanie energii (w dzień produkowane są często duże nadwyżki które się później marnują)

 

a to problem podlaczyc baterie sloneczna do akumulatora ?

 

a to problem podlaczyc baterie sloneczna do akumulatora ?

 

Nie problem, tylko jakiej wielkości usiałby być taki akumulator żeby wystarczyło na wszystkie nadwyżki?

 

a o jakich nadwyzkach mowimy ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

a to problem podlaczyc baterie sloneczna do akumulatora ?

 

Nie problem, tylko jakiej wielkości usiałby być taki akumulator żeby wystarczyło na wszystkie nadwyżki?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest miejscowosć bodaj w austrii w lecie pompują tysiące ton wody po przejściu przez kolektory słoneczne do jakiejś kopalni a potem w zimie pompami ciepła ogrzewają swoją miejscowość.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zapraszam w międzyczasie do zobaczenia takich ciekawostek jak

http://www.innovativetech.us/GenFront.htm

http://www.freelectricity.com/PlanToRevoElec.html

http://free.of.pl/z/zlabs/technika/freee/adams/adams.htm

http://www.lutec.com.au/video/Lutec_0710.wmv'>http://www.lutec.com.au/video/Lutec_0710.wmv strona główna http://www.lutec.com.au

Niektóre patenty nawet są złożone w Polskim Urzędzie Patentowym!!!!!

Dlaczego wydział energetyki ministerstwa przemysłu nie oddeleguje naukowców do zbadania tych urządzeń pod kątem przydatności. Zamiast budować kosztowne elektrownie jądrowe, przeznaczać na bzdurne badania miliony euro, mogliby przynajmniej udostępnić możliwość zakupu takich generatorów dla obywateli.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest miejscowosć bodaj w austrii w lecie pompują tysiące ton wody po przejściu przez kolektory słoneczne do jakiejś kopalni a potem w zimie pompami ciepła ogrzewają swoją miejscowość.

 

taaaak a w jakieś miejscowości w Australi pompują do ziemi tysiące ton kwasu a później wypompowują rozpuszczony uran

 

tylko co z tego ?

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
      Fizycy z MIT opracowali kwantowy „ściskacz światła”, który redukuje szum kwantowy w laserach o 15%. To pierwszy taki system, który pracuje w temperaturze pokojowej. Dzięki temu możliwe będzie wyprodukowanie niewielkich przenośnych systemów, które będzie można dobudowywać do zestawów eksperymentalnych i przeprowadzać niezwykle precyzyjne pomiary laserowe tam, gdzie szum kwantowy jest obecnie poważnym ograniczeniem.
      Sercem nowego urządzenia jest niewielka wnęka optyczna znajdująca się w komorze próżniowej. We wnęce umieszczono dwa lustra, z których średnia jednego jest mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Większe lustro jest zamontowane na sztywno, mniejsze zaś znajduje się na ruchomym wsporniku przypominającym sprężynę. I to właśnie kształt i budowa tego drugiego, nanomechanicznego, lustra jest kluczem do pracy całości w temperaturze pokojowej. Wpadające do wnęki światło lasera odbija się pomiędzy lustrami. Powoduje ono, że mniejsze z luster, to na wsporniku zaczyna poruszać się w przód i w tył. Dzięki temu naukowcy mogą odpowiednio dobrać właściwości kwantowe promienia wychodzącego z wnęki.
      Światło lasera opuszczające wnękę zostaje ściśnięte, co pozwala na dokonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów, które mogą przydać się w obliczeniach kwantowych, kryptologii czy przy wykrywaniu fal grawitacyjnych.
      Najważniejszą cechą tego systemu jest to, że działa on w temperaturze pokojowej, a mimo to wciąż pozwala na dobieranie parametrów z dziedziny mechaniki kwantowej. To całkowicie zmienia reguły gry, gdyż teraz będzie można wykorzystać taki system nie tylko w naszym laboratorium, które posiada wielkie systemy kriogeniczne, ale w laboratoriach na całym świecie, mówi profesor Nergis Mavalvala, dyrektor wydziału fizyki w MIT.
      Lasery emitują uporządkowany strumień fotonów. Jednak w tym uporządkowaniu fotony mają pewną swobodę. Przez to pojawiają się kwantowe fluktuacje, tworzące niepożądany szum. Na przykład liczba fotonów, które w danym momencie docierają do celu, nie jest stała, a zmienia się wokół pewnej średniej w sposób, który jest trudny do przewidzenia. Również czas dotarcia konkretnych fotonów do celu nie jest stały.
      Obie te wartości, liczba fotonów i czas ich dotarcia do celu, decydują o tym, na ile precyzyjne są pomiary dokonywane za pomocą lasera. A z zasady nieoznaczoności Heisenberga wynika, że nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie pozycji (czasu) i pędu (liczby) fotonów.
      Naukowcy próbują radzić sobie z tym problemem poprzez tzw. kwantowe ściskanie. To teoretyczne założenie, że niepewność we właściwościach kwantowych lasera można przedstawić za pomocą teoretycznego okręgu. Idealny okrąg reprezentuje równą niepewność w stosunku do obu właściwości (czasu i liczby fotonów). Elipsa, czyli okrąg ściśnięty, oznacza, że dla jednej z właściwości niepewność jest mniejsza, dla drugiej większa.
      Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy realizują kwantowe ściskanie są systemy optomechaniczne, które wykorzystują lustra poruszające się pod wpływem światła lasera. Odpowiednio dobierając właściwości takich systemów naukowcy są w stanie ustanowić korelację pomiędzy obiema właściwościami kwantowymi, a co za tym idzie, zmniejszyć niepewność pomiaru i zredukować szum kwantowy.
      Dotychczas optomechaniczne ściskanie wymagało wielkich instalacji i warunków kriogenicznych. Działo się tak, gdyż w temperaturze pokojowej energia termiczna otaczająca system mogła mieć wpływ na jego działanie i wprowadzała szum termiczny, który był silniejszy od szumu kwantowego, jaki próbowano redukować. Dlatego też takie systemy pracowały w temperaturze zaledwie 10 kelwinów (-263,15 stopni Celsjusza). Tam gdzie potrzebna jest kriogenika, nie ma mowy o niewielkim przenośnym systemie. Jeśli bowiem urządzenie może pracować tylko w wielkiej zamrażarce, to nie możesz go z niej wyjąć i uruchomić poza nią, wyjaśnia Mavalvala.
      Dlatego też zespół z MIT pracujący pod kierunkiem Nancy Aggarval, postanowił zbudować system optomechaczniczny z ruchomym lustrem wykonanym z materiałów, które absorbują minimalne ilości energii cieplnej po to, by nie trzeba było takiego systemu chłodzić. Uczeni stworzyli bardzo małe lustro o średnicy 70 mikrometrów. Zbudowano je z naprzemiennie ułożonych warstw arsenku galu i arsenku galowo-aluminowego. Oba te materiały mają wysoce uporządkowaną strukturę atomową, która zapobiega utratom ciepła. Materiały nieuporządkowane łatwo tracą energię, gdyż w ich strukturze znajduje się wiele miejsc, gdzie elektrony mogą się odbijać i zderzać. W bardziej uporządkowanych materiałach jest mniej takich miejsc, wyjaśnia Aggarwal.
      Wspomniane wielowarstwowe lustro zawieszono na wsporniku o długości 55 mikrometrów. Całości nadano taki kształt, by absorbowała jak najmniej energii termicznej. System przetestowano na Louisiana State University. Dzięki niemu naukowcy byli w stanie określić kwantowe fluktuacje liczby fotonów względem czasu ich przybycia do lustra. Pozwoliło im to na zredukowanie szumu o 15% i uzyskanie bardziej precyzyjnego „ściśniętego” promienia.

      « 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
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...