Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Сапиенсы и неандертальцы, вероятно, вступали в контакты на огромной территории, протянувшейся через целый континент. Эти контакты, по мнению авторов нового исследования, не были редкими эпизодами, как ранее предполагали, а сам процесс длился на протяжении тысяч лет.
В конце 2024 года зонд NASA «Юнона» зарегистрировал извержение сразу нескольких вулканов на спутнике Юпитера Ио — самом геологически активном теле Солнечной системы. Выяснилось, что под поверхностью этой луны скрыта обширная сеть взаимосвязанных магматических резервуаров. Открытие меняет устоявшиеся представления о внутреннем строении спутника газового гиганта.
Ученые НИУ ВШЭ выявили молекулярный механизм агрессивного течения рака молочной железы. Оказалось, что источником сигналов, поддерживающих рост опухоли, служит не она сама, а ее микроокружение. Исследователи также показали, что снижение уровня белка IGFBP6 в микроокружении опухоли приводит к накоплению макрофагов — иммунных клеток, связанных с повышенным риском рецидива. Эти данные уже сейчас позволяют точнее оценивать риски у пациенток, а в перспективе — разрабатывать препараты, направленные на клетки микроокружения опухоли.
Некоторые исследователи предполагали, что по мере исчезновения морского льда белые медведи потеряют кормовую базу и начнут умирать от истощения. Однако их популяция, живущая в районе максимального исчезновения морского льда, напротив, существенно прибавила в весе.
Биологи использовали данные отлова змей за 22 года, чтобы объяснить появление редких ядовитых рептилий в засушливых и нетипичных для них районах штата Гоа. Анализ показал, что королевские кобры Западных Гат используют железнодорожную сеть как скоростной коридор для расселения, случайно путешествуя в товарных вагонах из родных лесов к побережью.
Астрономы впервые напрямую связали основание гигантского джета с «тенью» первой «сфотографированной» сверхмассивной черной дыры M87*. Анализ данных, полученных с помощью Телескопа горизонта событий (EHT), позволил проследить, где именно формируется релятивистская струя и лучше понять механизмы ее возникновения.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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