Размер шрифта: A A A
Цвет сайта: A A A A
  • Архив

    «   Январь 2020   »
    Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3 4 5
    6 7 8 9 10 11 12
    13 14 15 16 17 18 19
    20 21 22 23 24 25 26
    27 28 29 30 31    

Создана система кондиционирования, не требующая электричества для своей работы

   
Исследователи из Стэндфордского университета разработали высоко-технологичную оптическую поверхность, на основе которой создана система кондиционирования, почти не требующая электрической энергии для своей работы. В качестве теплоносителя в этой системе используется вода, которая проходит через теплообменники, размещенные под оптической поверхностью. Эти поверхности, за счет структуры поверхности, отражают более 97 процентов энергии падающих на них солнечных лучей, одновременно рассеивая в окружающую среду тепловую энергию, переносимую водой. И такой подход позволяет резко снизить количество энергии, требующейся на кондиционирование внутренних помещений зданий. Проведенные испытания системы "пассивного охлаждения" показали, что вода в этой системе может быть охлаждена до температуры, на 3-5 градусов Цельсия ниже температуры окружающей среды. Взяв за основу собранные экспериментальные данные, исследователи из Стэнфорда создали математическую модель охлаждаемого здания, находящегося в месте с сухим и горячим климатом, соответствующим климату в районе Лас-Вегаса. Экономия электроэнергии за счет использования системы пассивного охлаждения составила 14,3 МВт-ч в течение одного летнего месяца, что соответствует 21-процентной экономии от общего количества затрачиваемой на кондиционирование энергии.     Согласно имеющимся данным, на охлаждение и кондиционирование тратится около 15 процентов от электроэнергии, вырабатываемой на всем земном шаре, а к 2050 году общее количество затрачиваемой на кондиционирование энергии увеличится еще в 10 раз. Поэтому, даже 20-процентная экономия энергии приведет к экономии огромных сумм денег и существенному снижению количества выброса в атмосферу парниковых газов.     В настоящее время исследователи из Стэндфордского университета основали новую компанию под названием SkyCool Systems, которая будет заниматься дальнейшее работой и коммерциализацией технологии пассивного охлаждения. Новая система будет разрабатываться с прицелом на ее легкую интеграцию в существующие системы кондиционирования воздуха различных типов и производителей, включая и системы охлаждения информационных центров, где экономия энергии играет одну из главных ролей.Исследователи из Стэндфордского университета разработали высоко-технологичную оптическую поверхность, на основе которой создана система кондиционирования, почти не требующая электрической энергии для своей работы. В качестве теплоносителя в этой системе используется вода, которая проходит через теплообменники, размещенные под оптической поверхностью. Эти поверхности, за счет структуры поверхности, отражают более 97 процентов энергии падающих на них солнечных лучей, одновременно рассеивая в окружающую среду тепловую энергию, переносимую водой. И такой подход позволяет резко снизить количество энергии, требующейся на кондиционирование внутренних помещений зданий.
    Проведенные испытания системы "пассивного охлаждения" показали, что вода в этой системе может быть охлаждена до температуры, на 3-5 градусов Цельсия ниже температуры окружающей среды. Взяв за основу собранные экспериментальные данные, исследователи из Стэнфорда создали математическую модель охлаждаемого здания, находящегося в месте с сухим и горячим климатом, соответствующим климату в районе Лас-Вегаса. Экономия электроэнергии за счет использования системы пассивного охлаждения составила 14,3 МВт-ч в течение одного летнего месяца, что соответствует 21-процентной экономии от общего количества затрачиваемой на кондиционирование энергии.
   Согласно имеющимся данным, на охлаждение и кондиционирование тратится около 15 процентов от электроэнергии, вырабатываемой на всем земном шаре, а к 2050 году общее количество затрачиваемой на кондиционирование энергии увеличится еще в 10 раз. Поэтому, даже 20-процентная экономия энергии приведет к экономии огромных сумм денег и существенному снижению количества выброса в атмосферу парниковых газов.

   В  настоящее время исследователи из Стэндфордского университета основали новую компанию под названием SkyCool Systems, которая будет заниматься дальнейшее работой и коммерциализацией технологии пассивного охлаждения. Новая система будет разрабатываться с прицелом на ее легкую интеграцию в существующие системы кондиционирования воздуха различных типов и производителей, включая и системы охлаждения информационных центров, где экономия энергии играет одну из главных ролей.

Создана технология беспроводной передачи энергии, способная охватить объем целого помещения

 
Новая технология, разработанная сотрудниками подразделения Disney Research, позволяет передавать энергию беспроводным способом, охватывая объем достаточно большого помещения. Это, в свою очередь, позволит запитывать и подзаряжать батареи электронных устройств так же просто, как и подключать их к беспроводным сетям Wi-Fi, что избавляет людей от необходимости использования электрических проводов и зарядных устройств.
   Работоспособность новой технологии, получившей название квазистатического объемного резонанса (quasistatic cavity resonance, QSCR), была продемонстрирована на примере специально построенного в лаборатории помещения, размером 5 на 5 метров. Сделанные замеры показали, что генерируемое системой магнитное поле равномерно заполняет весь объем пространства комнаты, позволяя одновременно заряжать мобильные телефоны, зажигать лампочки и крутить вентиляторы, находящиеся в любой точке.
   Основой технологии QSCR являются электрические токи, циркулирующие по металлизированным стенам, потолку и полу помещения. Эти токи и являются источником магнитных полей, пронизывающих все помещение. Магнитные поля индуцируют в катушках, подключенных к электронным устройствам и настроенным на резонансную частоту поля, электрические токи, заряжающие аккумуляторные батареи. А потенциально опасная для людей электрическая составляющая электромагнитного поля подавляется при помощи дискретных конденсаторов, включенных в "колебательный контур" комнаты.
   "Наши расчеты показывают, что подобным образом мы можем передать до 1.9 кВт энергии, вписываясь, при этом, в рамки ограничений, наложенных Федеральной комиссией по электробезопасности" - рассказывает Мэтью Дж. Чабалько (Matthew J. Chabalko), один из исследователей, - "А такой мощности хватит для одновременной зарядки батарей 320 обычных смартфонов".
 
Демонстрационная "комната" имеет стены, потолок и пол, изготовленные из алюминиевых листов, закрепленных на алюминиевом каркасе. Посередине комнаты установлен медный столб, играющий роль противоположного полюса колебательного контура. Посередине столба сделан тонкий зазор, внутри которого установлены конденсаторы и другие компоненты, подавляющие электрическую составляющую генерируемого электромагнитного поля.
   "Именно эти конденсаторы определяют резонансную частоту системы и подавляют электрические поля" - объясняет Чабалько, - "Частота работы системы находится в пределах одного мегагерца и все устройства, настроенные на эту частоту, могут получать энергию вне зависимости от их положения внутри комнаты. Оставшееся магнитное поле за счет своей равномерности не взаимодействует с предметами, изготовленными из обычных материалов, что делает систему безопасной для всего окружающего".
image002.jpg
Несмотря на то, что демонстрационная комната была построена с использованием особых материалов, данная технология может быть в будущем модернизирована так, что для ее работы будет достаточно лишь покраски стен специальной токопроводящей краской или развешивания по стенам специальных панелей. А для покрытия системой помещений больших объемов можно будет устанавливать в них по нескольку медных полюсов, которые обеспечат равномерность создаваемого магнитного поля.

Перспективные направления переработки метанола

  Метанол является исходным сырьем для получения  разнообразных химических продуктов:  уксусной и муравьиной кислот, ацетатов винила и целлюлозы, альдегида уксусный и формальдегида, метилакрилата диметилового  и ряда других эфиров, этанола и многоатомных спиртов, непредельных углеводородов и др.
   В последние годы в мире наметилась тенденция активного развития новых направлений использования метанола: растет спрос на топливо на базе метанола (биодизель и ДМЭ) и  расширяется    производство олефинов в странах с ограниченными запасами или отсутствием природного газа.  
Топливо на базе метанола
   Разрабатывается множество технологий, предполагающих использование метанола в качестве топлива для прямого сжигания и для топливных элементов, а также для получения бензина. Возможные направления использования метанола в этом направлении следующие:
- заменитель бензина,
   - добавка к бензинам,
   - сырье для производства других энергоносителей.
 
   Продвижение технологии конвертирования метанола в бензин или другие продукты, получаемые в настоящее время в большинстве своем из нефти, ведёт  к существенному увеличению спроса на него. Теоретически метанол способен заместить по крайней мере 90% топлива, используемого в дизельных установках на грузовиках, в железнодорожных локомотивах и кораблях. Он также является оптимальным топливом для гоночных автомобилей, поскольку главные требования к такому топливу - энергоемкость, производительность и безопасность. Абсолютными лидерами в области развития этого направления использования метанола являются США  и Европа.
Сравнение физико-химических свойств метанола и бензинов
   Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Однако при использовании метанола в качестве топлива возникает ряд проблем технического характера, связанных с существенными различиями свойств метанола и бензинов:
   - Теплота сгорания метанола в 2,24 раза меньше, чем у бензина. Метанол имеет более высокую скрытую теплоту испарения (в 3,6 раза выше, чем у бензина), низкую упругость паров, низкую температуру кипения. Помимо этого, метанол обладает повышенной коррозийной агрессивностью к металлам и некоторым пластмассам. Пары метанола токсичнее паров бензина и вызывают сильные отравления при попадании в организм человека. Поэтому использование чистого метанола в качестве топлива (топливо М-100) для двигателей внутреннего сгорания требует существенной реконструкции двигателя транспортного средства и осторожности в обращении.
   - В качестве положительных свойств метанола можно указать его высокую детонационную стойкость и более высокие скорости сгорания топливовоздушных смесей. При этом низкая теплота сгорания не снижает мощностных показателей двигателя, так как их определяющим фактором является не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания единицы массы топливообразующей смеси, которая у метаноловоздушных смесей на 3-5% выше, чем у бензинов. Стоит сказать, что при этом и метанола требуется в 2,3 раза больше.  Высокая скрытая теплота испарения метанола  является причиной худших пусковых качеств холодного двигателя при низких температурах. С другой стороны, это свойство метанола ведет к уменьшению теплонапряженности деталей двигателя и увеличению весового наполнения цилиндров свежим зарядом, что способствует увеличению мощности двигателя. Кроме всего прочего, при использовании метанола существенно ниже загрязнение атмосферы, ниже нагарообразование на рабочих поверхностях камеры сгорания и меньшее закоксование деталей цилиндропоршневой группы.
   Для использования метанола в качестве топлива необходимо, чтобы цены на него были приемлемы.  Сейчас на мировом рынке наблюдаются относительно высокие цены на метанол. Хотя они и  имеют тенденцию к снижению. Так в 2013г.  цена была 415 долл. США за тонну а  в 2016 г – 300 $/t. В 2017 г. цены колебались от 170 до 250 $/t .      
Диметиловый  эфир
   В настоящее время огромное внимание уделяется ДМЭ как перспективному моторному топливу, топливу для бытовых нужд, сырью для теплоэлектростанций и т.д. Основным его преимуществом является экологичность –  при использовании эфира, выбросы в экологию вредных веществ снижается минимум в 1,5 раза. ДМЭ сейчас всерьез рассматривается как альтернатива дизельному топливу. Технологии производства ДМЭ освоены уже давно. Применение ДМЭ в качестве моторного топлива позволяет резко снизить уровень шума, исключить выбросы сажи и снизить выбросы окислов азота.    Однако значительное различие в свойствах ДМЭ и дизельного топлива (ДТ) вызывает ряд специфических проблем. Например, с учетом более низкой плотности и теплотворной способности для сохранения мощности дизеля необходимы в 1,7-1,9 раза большие объемные цикловые подачи. При проектировании топливного насоса высокого давления приходится учитывать, что в силу значительно большей сжимаемости ДМЭ необходимо увеличивать запас по объемной производительности на номинальном режиме в 2,4-2,7 раза и т.д.
Диметоксиметан (метилаль)
   Вполне вероятно, это вещество станет перспективным топливом, получаемым на базе метанола. Это бесцветная прозрачная жидкость с высоким содержанием кислорода (42%).  Испытания этого продукта, которые показали хорошие результаты в отношении технических характеристик двигателей и низкой эмиссии дыма. Диметоксиметан улучшает смазывающую способность дизельного топлива и полностью смешивается с этим топливом при всех температурах. Он изготавливается путем метоксилирования формальдегида метанолом. Это вещество является превосходным окислителем дизельного топлива, и его использование может стать одним из вариантов уменьшения образования дыма от сжигания дизельного топлива.
Метанольные топливные элементы
   Топливный элемент – это элемент, в котором окислительно-восстановительная реакция поддерживается непрерывной подачей топлива и окислителя. Важнейшая составная часть электрохимического генератора, обеспечивающая прямое преобразование химической энергии в электрическую. В метанольных топливных элементах топливом является метанол или раствор метанола.
   В последние годы топливные элементы получили широкое развитие во всем мире. Одной из самых распространенных технологий является DMFC (Direct methanol fuel cell) – технология, основанная на прямом окислении метанола. Помимо этой технологии широко применяются PEMFC (Proton ex-change membrane fuel cell) технология и SOFC (Solid oxide fuel сell).   Разработкой метанольных топливных элементов сейчас занимаются несколько десятков компаний, среди которых Methanex, Statoil, Duracell, Hitachi, Toshiba, Samsung и др. Разрабатываются метанольные топливные элементы как для портативной техники, так и для двигателей автомобилей. Такие элементы уже находят применение в портативных компьютерах, сотовых телефонах и даже автомобильных двигателях. Широкое применение в последних сталкивается с  потребностью в большом количестве метанола и его относительно высокой ценой.
Возможности применения метанола в пищевой промышленности
   Известна возможность его использования для синтеза протеина (белково-витаминного концентрата). Существует также вариант применения метанола для конденсации формальдегида в сахар, катализируемой щелночноземельными металлами.

Ученые создали "наносэндвич", материал, обладающий супер-прочностью и превосходными оптическими свойствами

   Группа исследователей из университета Райс (Rice University), возглавляемая материаловедом Роуцбе Сасавари (Rouzbeh Shahsavari), придумала новый рецепт приготовления "наносэндвича", наноразмерного многослойного материала, обладающего суперпрочностью и рядом превосходных оптоэлектронных свойств. Проделанная учеными работа является результатом проведенного ими же сложнейшего компьютерного моделирования, целью которого являлся поиск новых материалов для технологий химического анализа, катализа и оптической электроники.
   Толчком к данным исследованиям стал успех других ученых, которым удалось, используя силы Ван-Дер-Ваальса, соединить различные молекулярные компоненты, заключенные в общую оболочку. Работа ученых из университета Райс выступала в качестве еще одной проверки теории, позволяющей определить заранее электронные, оптические, химические и физические свойства сложных композитных материалов. А в данном случае таким материалом стал слой оксида магнитя, заключенный между двумя слоями графена.
  Напомним нашим читателям, что у графена отсутствует понятие электронной запрещенной зоны, что делает некоторые другие материала полупроводниками. Однако, у нового гибридного материала запрещенная зона имеется, и ее ширина может быть подстроена в зависимости от параметров составных частей материала. Кроме этого, такой же гибкой настройке подвержены и оптические свойства материала, что делает его необычайно полезным для применения в оптической электронике.
   "Единственный слой оксида магния способен поглощать свет только в узком диапазоне длин волн. Но когда такой материал пойман в ловушку между двумя слоями графена, он становится способным к поглощению света в более широком спектре" - рассказывает Роуцбе Сасавари, - "И это делает его идеальным вариантом для изготовления светочувствительного элемента различных фотодетекторов".
   "Сейчас на свете не существует одного единственного чудо-материала, при помощи которого можно закрыть все технические проблемы в мире" - рассказывает Сасавари, - "И, как показывает практика, лучшие результаты в каждой области дают гибридные материалы, состоящие из компонентов разной природы".
   Теоретические математические модели, разработанные группой Сасавари, могут одинаково хорошо работать и по отношению к другим двухмерным материалам, к примеру, с нитридом бора с шестиугольной кристаллической решеткой, силицену и т.п. Помимо этого, можно использовать молекулярное наполнение этих наносэндвичей любого типа. "Моя группа сейчас работает над целым рядом гибридных материалов, меняя используемые в них компоненты и их структуру" - рассказывает Сасавари, - "И мы надеемся, что при помощи этих материалов будут решены некоторые из сложных проблем, с которыми невозможно справиться, используя более традиционные методы и подходы".
Нажмите чтобы прослушать выделенный текст! Powered by GSpeech