Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Inżynierowie z MIT-u tak zmodyfikowali baterie litowe, że możliwe jest załadowanie ich w kilka sekund. Przy tym, co niezmiernie ważne, użyli tych samych materiałów, które są obecnie wykorzystywane w bateriach. Zmienili tylko sposób jego produkcji. Oznacza to, że nowe urządzenia mogą trafić na rynek w ciągu 2-3 najbliższych lat.

Baterie, które będzie można ładować w kilka sekund przydadzą się zarówno w telefonach komórkowych, jak i w samochodach elektrycznych. Chociaż, w tym ostatnim przypadku, większość z nas nie mogłaby ładować ich we własnych garażach, gdyż domowa sieć elektryczna nie będzie w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości energii.

Jak wiemy, nowoczesne baterie litowe są w stanie przechowywać duże ilości energii. Ich wadą jest natomiast powolne oddawanie energii i powolne ładowanie. W przypadku np. samochodu elektrycznego oznacza to, że będziemy mogli jeździć nim przez dłuższy czas ze sporą prędkością, jednak będzie miał on słabe przyspieszenie, a gdy bateria się wyczerpie, będzie wymagała wielogodzinnego ładowania.

Naukowcy przez długi czas sądzili, iż winnymi tej wady są jony litu, które, niosąc ładunek elektryczny, bardzo wolno przemieszczają się przez materiał, z którego zbudowano baterię. Jednak przed pięciu laty profesor Gerbrand Ceder i jego zespół z MIT-u dokonali zaskakującego odkrycia. Okazało się, że jony potrafią poruszać się bardzo szybko. Uczeni zaczęli więc szukać przeszkody, która je spowalnia. Szczegółowe badania wykazały, że jony rzeczywiście poruszają się błyskawicznie, pod warunkiem, iż wykorzystują do tego celu "tunele" dostępne z powierzchni na której się gromadzą. Jon, który ma pod sobą tunel, przemieści się szybko, ten, który nie ma do dyspozycji tunelu, porusza się powoli. Jony nie potrafią przesunąć się tak, by mieć pod sobą tunel.

Ceder i jego student, Byoungwoo Kang, tak zmodernizowali obecnie wykorzystywany materiał, by jony poruszały się po jego powierzchni jak po obwodnicy i by w końcu trafiały do tunelu.

Obaj uczeni stworzyli miniaturową baterię, która może zostać rozładowana lub załadowana w czasie 10-20 sekund. Identyczna bateria budowana tradycyjnymi metodami potrzebuje 6 minut na pełne rozładowanie lub załadowanie.

Ponadto szczegółowe badania wykazały, że zmodyfikowany materiał, w przeciwieństwie do materiału niezmodyfikowanego, nie ulega degradacji podczas ładowania i rozładowywania. To oznacza, że nowa bateria o tej samej pojemności może być mniejsza i lżejsza od tradycyjnej.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Dojdzie do tego, że stacie "prądowe" będą sprzedawały elektryczność po cenie trzykrotnie wyższej od normalnej ceny prądu w sieci ;) to dopiero będzie biznes!

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nie będą. ;) Bo dostęp do energii elektrycznej ma każdy. A więc będą musieli w jakiś sposób zachęcić Cię, byś "tankował" u nich, a nie ciągnął prądu od siebie z gniazdka. Myślę więc, że będą mieli ceny niższe niż w sieci, bo po prostu będą kupowali hurtowo od wytwórców. Generalnie będzie się więc opłacało pojechać do nich na tankowanie. Jedynym wyjątkiem będzie sytuacja, gdy sam sobie będziesz producentem. Co może nastąpić za nie tak długo. Wystarczy, że znacząco stanieje produkcja energii ze słońca.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Chodzi mi o co innego - sam napisałeś w notce, że zwykłe domowe gniazdko nie dostarczy energii dostatecznie szybko ;) Jadąc w trasę (i to niekoniecznie długą, bo zasięg samochodów elektrycznych nie jest powalający) będziesz uzależniony od firm.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Pewnie jakieś korporacje naftowe wykupią ten patent aby nie dostał się całkowicie do silników samochodowych. Najpierw muszą sprzedać resztę ropy, która jeszcze jest w Ziemi.

A stacja "benzynowa" dla takiego elektrycznego auta mogłaby się składać z kilku wiatraków energotwórczych. Jedyny koszt to koszt budowy i konserwacji.

Wciąż za mało korzystamy z alternatywnych źródeł.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Akurat wiatraki są skrajnie nieopłacalną formą dostarczania energii. Farmy wiatrowe powstają wyłącznie ze względu na absurdalne kwoty dopłat dla ich właścicieli.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Pewnie jakieś korporacje naftowe wykupią ten patent aby nie dostał się całkowicie do silników samochodowych. Najpierw muszą sprzedać resztę ropy, która jeszcze jest w Ziemi.

Niech zgadnę, kto będzie pierwszy w kolejce do budowy stacji ładujących pojazdy elektryczne. Korporacje naftowe, posiadające rozbudowaną sieć tradycyjnych stacji i dysponujących ogromnym kapitałem inwestycyjnym. Produkty naftowe i tak się sprzeda, jak nie do silników, to do elektrowni.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A mnie się w tym podoba aspekt ładowania telefonu komórkowego w dajmy na to, minutę czy pięć (normalna bateria ładuje się przecież kilka godzin a nie kilka minut :)  ) - np tuż przed wyjściem z domu, gdy zauważyło się że bateria pada albo wręcz w innym miejscu gdy już padła - np na uczelni ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

braknie energi w domowym gniazdku ;) trochę to bzdurnie napisane.

 

Przecież energię można gromadzić więc bez większego problemu można zbudować urządzenie, które będzie podpięte do gniazdka w domu, zgromadzi spory zapas energii, np. przez noc i przeładuje ją w kilka sekund do takiej baterii. W sumie zwykły kondensator tak działa...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Co więcej, ładowanie auta byłoby rewelacyjnym pomysłem przy posiadaniu taryfy nocnej ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Tak czy inaczej postęp. Świat się zmienia. Staje się wygodniejszy dla nas. Od zasilania bateryjnego i akumulatorowego jest dziś uzależniona cała masa urządzeń a tym samym i my.

Kondensator, hmmm, jak zwykle wszystko rozbija się o konkretne dane liczbowe.

Bateria niech ma 1000 mAh. Czyli 1 A przez godzinę dostarcza- to taki mały paluszek jest jeśli chodzi o wygląd.

Żeby go naładować w 10 sekund potrzeba prądu ładowania 3600/10=360 Amper. Taki prąd pali przewody i to całkiem grube.

Trzeba potężnych obejm, transformatora jak w lutownicy transformatorowej i... prostownika pracującego z takim prądem.

Drugie rozwiązanie-kondensator.

1 A przez 1 godzinę to 3600 s x 1 A =3600 C ładunku elektrycznego.

Jak na kondensatory to jest zabójcza ilość ładunku, chyba największe sprzedawane na allegro są w stanie naładować się do ładunku:

69.000uF x 55 V= ok. 8 C

Widzi ktoś różnicę? 8 C do naładowania najpotężniejszych i nie tanich kondensatorów a 3600 C aby naładować mizerny akumulatorek ;)

Powodzenia.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Coś mi się nie chce wierzyć że taki mały paluszek tyle energii w sobie ma.. To by samochody na to jeździły, a nie samochodziki ;) Na pewno się gdzieś w obliczeniach nie pomyliłeś?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Wszystko się zgadza z tą pojemnością. Jest w tym trochę gry liczb, ale na papierze to prawda. W podobny sposób udowodniliśmy kiedyś, że pojedynczy orzeszek ziemny zawiera w sobie tyle energii, że jego spalenie powinno pozwolić na wyniesienie kilogramowego ciała na wysokość 430 metrów nad ziemię, a i to wyszło nam przy baaardzo niestarannym przeprowadzeniu doświadczenia i zmierzeniu realnego, a nie hipotetycznego wykorzystania tej energii ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

To jak przy cyferkach i orzeszkach jesteśmy - może ktoś wie jak się mierzy kaloryczność pokarmów ? Chyba nie za pomocą ich spalania ? ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A właśnie, że za pomocą spalania po wstępnym osuszeniu ;) istnieje też metoda pośrednia i mniej dokładna, czyli na podstawie pomiaru zawartości podstawowych składników (cukry i białka po 4 kcal/g, tłuszcze 8-9 kcal/g)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Kurcze.. to wychodzi że człowiek zużywa na samo życie tyle energii co produkuje elektrownia ;) Nie wspominając o jego wynalazkach :)

 

Swoją drogą, ciekaw bym był jak by wyglądała konstrukcja samochodu albo samolotu na orzeszki ziemne :P

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Kurcze.. to wychodzi że człowiek zużywa na samo życie tyle energii co produkuje elektrownia :)

A dziwi to Ciebie? Codziennie przy średnio aktywnym dniu wytwarzasz tyle samo ATP, ile sam ważysz ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Chyba trochę po bandzie poleciałeś. Wytwarzasz dziennie tyle ATP ile ważysz? 50-80 kg (kG)? Z czego? Z powietrza?

Zasada zachowania masy obowiązuje...

Niemniej jak pokażesz na liczbach - uwierzę...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Chyba trochę po bandzie poleciałeś. Wytwarzasz dziennie tyle ATP ile ważysz? 50-80 kg (kG)? Z czego? Z powietrza?

Zasada zachowania masy obowiązuje...

Pamiętaj, że razem z wytwarzaniem zachodzi rozpad tego ATP. Najszybciej, jak potrafię: http://advan.physiology.org/cgi/content/full/25/2/70 (zobacz sobie, z jakiej ilości glukozy powstaje tka ilość ATP, jaką podano w artykule)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ok. Wygląda na to że masz rację.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Minęły 4 lata i tych baterii jak nie było na rynku tak nie ma. Widocznie na drodze pojawiły się jakieś nieoczekiwane przeszkody lub istotne szczegóły, które trzeba jeszcze dopracować.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Ostatnio często słyszymy o pożarach samochodów elektrycznych. Powstaje wrażenie, jakoby miały one miejsce bardzo często. Czy jednak rzeczywiście pojazdy elektryczne płoną częściej niż samochody spalinowe? Analiza danych z USA przeprowadzona przez porównywarkę ubezpieczeń AutoinsuranceEZ oraz dane Szwedzkiej Agencji Bezpieczeństwa Publicznego pokazują, że samochody elektryczne są bezpieczniejsze pod względem zagrożenia pożarowego od samochodów spalinowych. Największe zaś ryzyko stwarzają hybrydy.
      W ubiegłym roku analitycy z AutoinsuranceEZ przyjrzeli się danym zgromadzonym przez amerykańskie Narodową Radę Bezpieczeństwa Transportu (NTHB), Biuro Statystyk Transportu (BTS) oraz rządowym informacjom nt. samochodów, które sami producenci ściągnęli z rynku z powodu zagrożenia pożarowego. Z analizy wynika, że najbardziej ryzykownym typem pojazdu są hybrydy. Na każdych 100 000 sprzedanych hybryd zanotowano 3474,5 pożarów. Na drugim miejscu uplasowały się samochody spalinowe, z których płonie 1529,9 na 100 tysięcy sprzedanych. Jeśli zaś chodzi o pojazdy elektryczne, to zanotowano 25,1 pożarów na 100 000 sprzedanych.
      Eksperci sprawdzili też, ile pojazdów zostało ściągniętych z rynku z powodu ryzyka pożaru. I tak na przykład w roku 2020 Hyundai poinformował, że 430 000 sztuk spalinowego modelu Elantra jest zagrożonych pożarem. Ryzyko stwarzała instalacja elektryczna. W tym samym roku konieczna była naprawa usterki w 308 000 spalinowych modeli Kia Cadenza i Kia Sportage. Również tutaj problemem była instalacja elektryczna. Z kolei w 95 000 spalinowych Huyndai Genesis zagrożenie pożarowe stwarzał ABS, a producent McLarena Senny i McLarena 720S poinformował o wyciekach paliwa z 2800 samochodów.
      Narażone były też, oczywiście, samochody elektryczne. Pojawiła się konieczność naprawy usterek w 82 000 sztuk Huyndaia Kona i 70 000 Chryslera Pacifica. Tutaj problemem był akumulator. On też stwarza problemy w pojazdach hybrydowych.
      Jak więc wynika z dostępnych danych, w przypadku samochodów elektrycznych i hybrydowych pożary są powodowane przez usterki w akumulatorach, podczas gdy w pojazdach spalinowych przyczyn jest więcej i zagrożenie stanowiły układ elektryczny, wycieki paliwa oraz usterki w ABS.
      Dane z USA znajdują potwierdzenie w informacjach ze Szwecji. Na koniec 2022 roku u naszych północnych sąsiadów po drogach jeździło 610 716 samochodów elektrycznych i hybrydowych oraz 4 396 827 samochodów spalinowych. W tym czasie doszło do 106 pożarów elektrycznych środków transportu. Najczęściej, bo 38 razy, płonęły skutery, zanotowano 23 pożary samochodów osobowych i 20 pożarów rowerów.
      Szwedzi informują, że w ciągu ostatnich trzech lat liczba pożarów samochodów elektrycznych utrzymuje się na stałym poziomie około 20 rocznie, mimo że w tym czasie liczba samochodów tego typu zwiększyła się niemal dwukrotnie. To oznacza, że statystyczne ryzyko pożaru spada. W latach 2018–2020 w Szwecji zanotowano 81 pożarów samochodów elektrycznych. Do 17 doszło w czasie jazdy (zaliczono tutaj pożary w wyniku wypadków drogowych), 18 miało miejsce w trakcie ładowania, a w przypadku 46 nie ustalono w jakich warunkach pożar miał miejsce.
      Jak już wspomnieliśmy, w 2022 roku spłonęły w Szwecji 23 elektryczne i hybrydowe samochody pasażerskie. W tym samym roku całkowita liczba pożarów samochodów pasażerskich w Szwecji to około 3400 rocznie. Biorąc pod uwagę liczbę samochodów różnych typów trzeba stwierdzić, że zapaliło się 0,004% samochodów elektrycznych i hybrydowych oraz 0,09% samochodów spalinowych. Wśród pożarów pojazdów spalinowych układ elektryczny bądź akumulatory były przyczyną 656 pożarów.
      Z dostępnych polskich danych wynika, że w ubiegłym roku doszło w naszym kraju do 10 pożarów samochodów elektrycznych (na 29 780 zarejestrowanych) i 8333 pożarów samochodów spalinowych (na ok. 20 milionów zarejestrowanych). Zatem współczynnik pojazdów, które uległy pożarowi wynosi, odpowiednio, 0,03 i 0,04 procent.
      Głównym problemem związanym z pożarami samochodów elektrycznych, nie jest więc częstotliwość ich występowania, a trudności z ugaszeniem.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Rosnąca popularność samochodów elektrycznych (EV) często postrzegana jako problem dla sieci elektroenergetycznych, które nie są dostosowane do nowego masowego źródła obciążenia. Naukowcy z Uniwersytetu w Lejdzie oraz amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej podeszli do zagadnienia z innej strony. Z analizy wynika, że w ciągu najbliższych lat EV mogą stać się wielkim magazynem energii ze źródeł odnawialnych, stabilizując energetykę słoneczną i wiatrową.
      Energia z wiatru i słońca to najszybciej rosnące źródła energii. So to jednak źródła niestabilne, nie dostarczają energii gdy wiatr nie wieje, a słońce nie świeci. Z analizy, opublikowanej na łamach Nature Communications, dowiadujemy się, że rolę stabilizatora mogą odegrać samochody elektryczne. Obecnie większość ich właścicieli ładuje samochody w nocy. Autorzy badań uważają, że właściciele takich pojazdów mogliby podpisywać odpowiednie umowy z dostawcami energii. Na jej podstawie dostawca energii sprawowałby kontrolę nad ładowaniem samochodu w taki sposób, by z jednej strony zapewnić w sieci odpowiednią ilość energii, a z drugiej – załadować akumulatory do pełna. Właściciel samochodu otrzymywałby pieniądze za wykorzystanie jego pojazdu w taki sposób, wyjaśnia główny autor badań, Chengjian Xu.
      Co więcej, gdy pojemność akumulatorów zmniejsza się do 70–80 procent pojemności początkowej, zwykle nie nadają się one do zastosowań w transporcie. Jednak nadal przez wiele lat mogą posłużyć do stabilizowania sieci elektroenergetycznych. Dlatego też, jeśli kwestia taka zostanie uregulowana odpowiednimi przepisami, akumulatory takie mogłyby jeszcze długo służyć jako magazyny energii.
      Z wyliczeń holendersko-amerykańskiego zespołu wynika, że do roku 2050 samochody elektryczne oraz zużyte akumulatory mogą stanowić wielki bank energii o pojemności od 32 do 62 TWh. Tymczasem światowe zapotrzebowanie na krótkoterminowe przechowywanie energii będzie wówczas wynosiło od 3,4 do 19,2 TWh. Przeprowadzone analizy wykazały, że wystarczy, by od 12 do 43 procent właścicieli samochodów elektrycznych podpisało odpowiednie umowy z dostawcami energii, a świat zyska wystarczające możliwości przechowywania energii. Jeśli zaś udałoby się wykorzystać w roli magazynu energii połowę zużytych akumulatorów, to wystarczy, by mniej niż 10% kierowców podpisało umowy z dostawcami energii.
      Już w roku 2030 w wielu regionach świata EV i zużyte akumulatory mogą zaspokoić popyt na krótkoterminowe przechowywanie energii.
      Oczywiście wiele tutaj zależy od uregulowań prawnych oraz od tempa popularyzacji samochodów elektrycznych w różnych regionach świata. Autorzy badań zauważają też, że wielką niewiadomą jest tempo degradacji akumulatorów przyszłości, które będzie zależało m.in. od postępu technologicznego, czy też tempo rozwoju systemów zarządzania energią. Nie wiadomo także, czy nie zajdą radykalne zmiany w samym systemie transportowym. Nie można wykluczyć np. zmiany przyzwyczajeń i rozpowszechnienia się komunikacji zbiorowej czy systemów wspólnego użytkowania pojazdów, na dostępność samochodów i akumulatorów może też wpłynąć rozpowszechnienie się pojazdów autonomicznych.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Na MIT powstały ogniwa fotowoltaiczne cieńsze od ludzkiego włosa, które na kilogram własnej masy wytwarzają 18-krotnie więcej energii niż ogniwa ze szkła i krzemu. Jeśli uda się skalować tę technologię, może mieć do olbrzymi wpływ produkcję energii w wielu krajach. Jak zwraca uwagę profesor Vladimir Bulivić z MIT, w USA są setki tysięcy magazynów o olbrzymiej powierzchni dachów, jednak to lekkie konstrukcje, które nie wytrzymałyby obciążenia współczesnymi ogniwami. Jeśli będziemy mieli lekkie ogniwa, te dachy można by bardzo szybko wykorzystać do produkcji energii, mówi uczony. Jego zdaniem, pewnego dnia będzie można kupić ogniwa w rolce i rozwinąć je na dachu jak dywan.
      Cienkimi ogniwami fotowoltaicznymi można by również pokrywać żagle jednostek pływających, namioty, skrzydła dronów. Będą one szczególnie przydatne w oddalonych od ludzkich siedzib terenach oraz podczas akcji ratunkowych.
      To właśnie duża masa jest jedną z przyczyn ograniczających zastosowanie ogniw fotowoltaicznych. Obecnie istnieją cienkie ogniwa, ale muszą być one montowane na szkle. Dlatego wielu naukowców pracuje nad cienkimi, lekkimi i elastycznymi ogniwami, które można będzie nanosić na dowolną powierzchnię.
      Naukowcy z MIT pokryli plastik warstwą parylenu. To izolujący polimer, chroniący przed wilgocią i korozją chemiczną. Na wierzchu za pomocą tuszów o różnym składzie nałożyli warstwy ogniw słonecznych i grubości 2-3 mikrometrów. W warstwie konwertującej światło w elektryczność wykorzystali organiczny półprzewodnik. Elektrody zbudowali ze srebrnych nanokabli i przewodzącego polimeru. Profesor Bulović mówi, że można by użyć perowskitów, które zapewniają większą wydajność ogniwa, ale ulegają degradacji pod wpływem wilgoci i tlenu. Następnie krawędzie tak przygotowanego ogniwa pomarowano klejem i nałożono na komercyjnie dostępną wytrzymałą tkaninę. Następnie plastik oderwano od tkaniny, a na tkaninie pozostały naniesione ogniwa. Całość waży 0,1 kg/m2, a gęstość mocy tak przygotowanego ogniwa wynosi 370 W/kg. Profesor Bulović zapewnia, że proces produkcji można z łatwością skalować.
      Teraz naukowcy z MIT planują przeprowadzenie intensywnych testów oraz opracowanie warstwy ochronnej, która zapewni pracę ogniw przez lata. Zdaniem uczonego już w tej chwili takie ogniwo mogłoby pracować co najmniej 1 lub 2 lata. Po zastosowaniu warstwy ochronnej wytrzyma 5 do 10 lat.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Prezydent Biden zatwierdził przeznaczenie 900 milionów dolarów na budowę stacji ładowania samochodów elektrycznych. Podczas North American International Auto Show w Detroit prezydent stwierdził, że niezależnie od tego czy będziecie jechali wybrzeżem autostradą I-10 [prowadzi z Kalifornii na Florydę - red.] czy I-75 [wiedzie z Michigan na Florydę] stacje do ładowania będą wszędzie i można je będzie znaleźć równie łatwo jak stacje benzynowe.
      Wspomniane 900 milionów USD będą pochodziły z zatwierdzonego w ubiegłym roku planu infrastrukturalnego na który przewidziano bilion dolarów, z czego 550 miliardów na transport czy internet szerokopasmowy i infrastrukturę taką jak np. sieci wodociągowe.
      W 2020 roku amerykański transport odpowiadał za 27% amerykańskiej emisji gazów cieplarnianych. To najwięcej ze wszystkich działów gospodarki. Władze Stanów Zjednoczonych chcą, by do roku 2030 samochody elektryczne stanowiły połowę całej sprzedaży pojazdów w USA. Poszczególne stany podejmują własne, bardziej ambitne inicjatywy. Na przykład Kalifornia przyjęła przepisy zgodnie z którymi od 2035 roku zakaże sprzedaży samochodów z silnikami benzynowymi.
      Obecnie pojazdy elektryczne stanowią jedynie 6% sprzedaży samochodów w USA. Jedną z najważniejszych przyczyn, dla których Amerykanie nie chcą kupować pojazdów z silnikiem elektrycznym jest obawa o łatwy dostęp do punktów ładowania. Obecnie w całym kraju takich punktów jest poniżej 47 000. Biden chce, by do roku 2030 ich liczba wzrosła do 500 000.
      W dokumencie zatwierdzającym wspomniane 900 milionów USD znalazła się też propozycja, by narzucić stanom obowiązek zakładania stacji ładowania pojazdów elektrycznych do 50 mil na głównych drogach stanowych i autostradach. Stany o dużym odsetku społeczności wiejskich już wyraziły obawę, że z takim obowiązkiem sobie nie poradzą. Dlatego też dla takich stanów oraz na potrzeby centrów miejskich i ubogich społeczności przygotowano program grantowy o łącznej wartości 2,5 miliarda USD.

      « powrót do artykułu
    • przez 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
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...