Новый материал снизит стоимость зеленой энергии на 40%
Уголь, нефть и бензин стали основой современной жизни, обеспечивая отопление домов, работу транспорта и электричество. При этом, по данным ВОЗ, загрязнение воздуха ежегодно убивает около семи миллионов человек. Хотя возобновляемые источники энергии (солнечная, ветровая и гидроэнергетика) предлагают экологичные альтернативы, их развитию мешают нестабильность климатических условий, дороговизна и нехватка редких материалов. Более перспективными выглядят системы, преобразующие водород или природный газ в электричество без вредных выбросов — они работают стабильно в любую погоду и круглосуточно. Правда, их широкому внедрению мешает дороговизна специального химического порошка. Ученые Пермского Политеха разработали новый материал, который снижает стоимость производства на 30-40%, делая зеленую энергию значительно доступнее.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология».
Зеленая энергия — способ получения электричества и отопления из возобновляемых источников, таких как солнечный свет, ветер, вода и тепло земных недр. Ее ключевое преимущество — полное отсутствие вредных выбросов, что жизненно важно как для борьбы с изменением климата, так и для здоровья людей. По данным ВОЗ, токсичные вещества от сжигания ископаемого топлива вызывает около семи миллионов преждевременных смертей ежегодно.
Практически все население планеты (99%) подвергается воздействию вредных примесей в воздухе, концентрация которых превышает безопасные нормы. Традиционная энергетика генерирует 73% мировых выбросов углекислого газа, усиливая глобальное потепление. Переход на экологичную энергию мог бы предотвратить до 1/4 всех случаев респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с загрязнением атмосферы.
Вместе с тем внедрение таких технологий сталкивается с их высокой стоимостью, зависимостью от погодных условий и необходимостью создания сложной инфраструктуры. Альтернативным направлением развития является водородная энергетика — инновационный подход, который заменяет бензин, уголь и газ водородом, при сжигании или преобразовании которого выделяется только вода (без CO₂ и вредных выбросов). Для реализации этого метода есть специальные устройства – твердооксидные топливные элементы, которые преобразуют 70% энергии водорода непосредственно в электричество, теряя лишь 30% в виде тепла.
Для сравнения: традиционные бензиновые двигатели используют лишь 25-30% энергии топлива (теряя 70-75%), а угольные электростанции — 35-40%. Столь высокий коэффициент полезного действия 60-70% выводит ТОТЭ в число наиболее эффективных энергетических систем, что приобретает особую значимость при переходе на водородную энергетику, поскольку обеспечивает максимально рациональное использование дорогостоящего экологичного топлива.
Основу такого устройства составляет многослойная керамика с ключевым компонентом — электролитом на основе специального порошка. Его свойства напрямую определяют работоспособность системы. Некачественный состав приводит к трем основным проблемам. Во-первых, плохая проводимость ионов кислорода вызывает перегрев без генерации тока (все равно что пытаться прокачать воду через забитую трубу — насос работает, а вода не течет). Во-вторых, если структура подобрана неправильно, керамика трескается от перепадов температуры.
В-третьих, необходимость использования дорогих материалов (например, платины) для компенсации недостатков состава вещества резко увеличивает стоимость. Именно поэтому разработка пермских ученых решает эти проблемы, повышая эффективность, снижая цену и увеличивая срок службы элементов. Качество порошка — ключевой фактор, превращающий топливный элемент либо в эффективный источник энергии, либо в бесполезный блок.
— Мы разработали новый многокомпонентный состав на основе диоксида церия с добавлением редкоземельных металлов — самария, иттрия, неодима и гадолиния. Для его производства использовали глицин-нитратный метод, который относительно прост и дешев. В ходе экспериментов мы получили три модификации материала, каждая из которых сохранила кристаллическую структуру и приобрела повышенную пористость. Это ключевое свойство для применения в экологичных генераторах электричества. Даже самый сложный вариант с четырьмя добавками оказался стабильным, что позволяет создавать компактные и эффективные энергоустановки, — рассказывает Никита Фаустов, ассистент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха.
Сейчас стоимость производства топливных элементов нового поколения составляет около 5000 долларов за кВт, что в 2-3 раза выше, чем у традиционных генераторов. Основные производители сосредоточены в Японии, США и Германии. Новая технология, созданная группой специалистов из Пермского Политеха, может снизить эту стоимость на 30-40%, а также открыть возможность для локального применения в Арктике и на Дальнем Востоке, где дизельная генерация крайне дорога (0,5 доллара /кВт·ч).
Благодаря этой технологии также станет возможным создание компактных энергоустановок — например, небольшой системы размером с холодильник, способной обеспечивать электричеством целый дом. Такие конструкции будут работать практически бесшумно и выделять только чистый водяной пар, что сделает их идеальным решением для жилых районов и экопоселений. Это особенно важно для нашей страны, где внедрение зеленых технологий сдерживается из-за высокой стоимости и зависимости бюджета от нефтегазового экспорта (40% доходов).
Telegram 
Дзен 
VK Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В корпорациях, спорте и учебе люди часто сталкиваются с задачами, с которыми не справиться в одиночку. В таких случаях важную роль играет правильный подбор команды. Доцент факультета экономических наук НИУ ВШЭ Татьяна Майская вместе с коллегами из зарубежных университетов исследовала свойства команд и показала, что однородные команды лучше подходят для задач, где важен высокий средний результат, а разнообразные по составу — там, где критично избежать провала.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно