Як водяна пара вплине на паливні елементи?

Дослідники з Інституту природничих наук Токіо (Японія) виявили, що водяна пара може суттєво підвищити ефективність низькотемпературних твердооксидних паливних елементів (ТОТЕ). Це відкриття обіцяє зробити пристрої більш довговічними та ефективними, що дозволить їх використання в галузі чистої енергетики в майбутньому.

Згідно з дослідженням, водяна пара здатна подвоїти провідність ТОТЕ, оскільки вона підвищує потік іонів кисню в кераміці. Це відбувається при температурі 490 °C, що є значним досягненням у цій галузі.

Чому важливо знизити температуру роботи?

Більшість паливних елементів перетворюють водень і кисень на електрику, а водяна пара є побічним продуктом. Зазвичай ТОТЕ функціонують при надзвичайно високих температурах — до 1000 °C, що призводить до руйнування матеріалів і підвищення витрат. Тому дослідники активно шукають нові керамічні електроліти, які можуть працювати при температурах від 400 °C до 600 °C, зберігаючи при цьому ефективну провідність іонів.

Японські вчені вирішили додати до складу новий керамічний матеріал під назвою оксид барію-ніобію-молібдену (Ba₇Nb₄MoO₂₀). Цей матеріал, споріднений з перовскітом, має кристалічну структуру, що дозволяє іонам оксиду (O²-) переміщатися, використовуючи порожнечі в решітці. Під впливом водяної пари Ba₇Nb₄MoO₂₂₀ проводить оксидні іони набагато ефективніше, що суттєво покращує його характеристики.

Які перспективи відкриває це відкриття?

Це дослідження доводить, що низькотемпературні твердооксидні паливні елементи цілком реальні. Якщо паливні елементи зможуть працювати при температурі близько 500 °C замість 1000 °C, вони зможуть прослужити довше завдяки меншій деградації матеріалів. Це також знизить витрати, оскільки не буде потреби в дорогих каталізаторах.

Дослідники впевнені, що в майбутньому ТОТЕ стануть більш практичними та широко використовуваними в галузі чистої енергетики. Очікується, що це відкриття значно прискорить розробку іонних провідників, які є ключовими компонентами для паливних елементів і парових електролізерів.

Для довідки: паливний елемент — електрохімічне джерело струму, в якому електрорушійна сила виникає внаслідок електрохімічних процесів з активних речовин, що постійно надходять.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині треба обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.

Що таке Osprey MK III?

У США успішно випробували компактний безпілотний апарат Osprey MK III, здатний орієнтуватися в просторі без сигналу GPS. Дрон Osprey є частиною програми під назвою “Полігон для експериментів з автономією, даними та штучним інтелектом”. Це дешева та надійна платформа для тестування різних технологій. Цього разу БПЛА продемонстрував можливості альтернативи GPS, пише DroneXL.

Які технології використовує Osprey?

Як зазначають у виданні, сигнали GPS є досить уразливими до глушіння та спуфінгу, що є великою проблемою для військових. Osprey використовує набір навігаційних технологій, які роблять втрату зв’язку майже неможливою:

• MagNav (магнітна навігація). Дрон зчитує природне магнітне поле Землі за допомогою надчутливих датчиків та порівнює свої показники в режимі реального часу з попередньо завантаженою магнітною картою, щоб точно знати, де він знаходиться.
• Сигнали навколишнього середовища. Технологія використовує різноманітні сигнали, такі як телевізійні трансляції, радіостанції чи вежі стільникового зв’язку, як вторинну сітку для визначення свого місцезнаходження.
• Візуальна навігація. Завдяки камерам та передовому штучному інтелекту безпілотник розпізнає на землі об’єкти, після чого порівнює їх із супутниковими знімками у своїй пам’яті, щоб здійснювати навігацію.

Які переваги має нова технологія?

Поєднання цих трьох технологій утворює своєрідний навігаційний “щит” для дрона. Наприклад, при глушінні сигналу GPS, керування бере на себе MagNav. Якщо MagNav не працює, БПЛА переключається на візуальну навігацію. Цей потенціал мене захоплює. Це не лише військові технології. Це майбутнє всіх дронів. Уявіть, що ваш DJI Mavic втрачає сигнал у віддаленому каньйоні, але все ще знає дорогу додому, читаючи магнітні сигнали скель внизу. Або ідеально орієнтується між хмарочосами, використовуючи телевізійні сигнали замість слабких супутникових каналів. Це технологія, яка призведе до справді автономних, справді надійних дронів для всіх, — зазначив автор статті.

Нагадаємо, у Великій Британії розробили інструмент штучного інтелекту, який точно визначає місцезнаходження пристрою, використовуючи поєднання супутникових знімків та фото з вулиць. Фокус також повідомляв, що США випробують на військовому космічному літаку X-37B потенційну альтернативу GPS, яка використовує квантовий інерційний датчик для навігації.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині треба обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.

Як червона цибуля може захистити сонячні батареї?

Сонячні батареї часто піддаються руйнуванню під впливом ультрафіолетового (УФ) випромінювання, але вчені досягли вражаючого результату — 99,9% захисту. Відповідь на це питання криється в звичайному овочі — червоній цибулі.

Барвник, отриманий з червоної цибулі, може стати ключовим інгредієнтом для посилення захисту сонячних батарей від УФ-випромінювання, стверджують дослідники. Зазвичай сонячні батареї покриваються плівкою, що захищає їх від руйнування, використовуючи матеріали на основі нафти, такі як полівінілфторид (ПВФ) і поліетилентерефталат (ПЕТ). Однак вчені прагнуть зробити ці покриття більш екологічними, використовуючи біологічні матеріали, такі як наноцелюлоза.

Які результати дослідження?

Дослідники виявили, що поєднання наноцелюлози з барвником з екстракту лушпиння червоної цибулі забезпечує надзвичайно ефективний захист від УФ-випромінювання. Захисна плівка з цього матеріалу блокує 99,9% УФ-випромінювання з довжиною хвилі до 400 нанометрів, перевершуючи комерційний УФ-фільтр на основі ПЕТ.

У дослідженні також порівнювали довговічність чотирьох захисних плівок із целюлозних нановолокон, оброблених екстрактом ріпчастої цибулі, лігніном та іонами заліза. Хоча всі ці матеріали забезпечували адекватний захист, варіант із барвником з червоної цибулі виявився найефективнішим.

Чому це важливо для сонячних батарей?

Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі нижче 400 нм може завдати шкоди сонячним батареям, тоді як пропускання видимого світла — з довжиною хвилі від 700 до 1200 нм — є критично важливим для перетворення сонячного світла в електрику. Розробка матеріалу, який одночасно захищає сонячну панель і сприяє поглинанню енергії, є ключовою задачею.

Наноцелюлозна плівка, оброблена барвником з червоної цибулі, продемонструвала світлопропускання понад 80% у діапазоні довших хвиль (від 650 до 1100 нм) і зберігала свої характеристики протягом тривалого часу. Під час тестів також оцінювали довговічність і ефективність фільтрів, які піддавалися впливу штучного світла протягом 1000 годин, що еквівалентно приблизно року сонячного світла в умовах центральноєвропейського клімату.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині потрібно обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.