Атомные вибрации в основе Neutrinovoltaic технологии получения электроэнергии из космического излучения
Несколько месяцев назад немецко-американская компания Neutrino Energy Group анонсировала создание Neutrinovoltaic технологии преобразования энергии частиц невидимого спектра излучения в электроэнергии. В её основе лежит созданный компанией чрезвычайно плотный новый слоистый материал, который способен преобразовывать тысячные доли энергии частиц невидимого спектра излучения. Нанесенные на тонкую алюминиевую фольгу или другой носитель электрической энергии нанослои легированного графена и кремния позволяют использовать атомные колебания для получения электроэнергии. Когда слои имеют оптимальную толщину, эти атомные колебания создают резонанс, который переносится на алюминиевую фольгу, и результирующая энергия преобразуется в электрическую энергию.
Впервые исследователи из ETH (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich) показали, что происходит с атомными колебаниями в наноразмерных материалах, и как полученные результаты могут быть использованы для систематической разработки наноматериалов для различных применений.
Все материалы состоят из атомов, которые вибрируют. Эти атомные вибрации, или «фононы», ответственны, например, за то, как электрический заряд и тепло переносятся в материалах. Вибрации металлов, полупроводников и изоляторов хорошо изучены; тем не менее, в настоящее время материалы используются в наноразме для повышения производительности таких устройств, как дисплеи, датчики, батареи и каталитические мембраны. Что происходит с вибрациями, когда материал имеет наноразмер, до сих пор не было понято.
В недавней публикации в журнале Nature профессор ETH Ванесса Вуд и ее коллеги объясняют, что происходит с атомными колебаниями, когда материалы имеют наноразмер, и как эти знания могут быть использованы для систематической разработки наноматериалов для различных применений. В публикации показано, что когда материалы изготавливаются с размерами менее 10–20 нанометров, то есть в 5000 раз тоньше человеческого волоса, колебания внешних атомных слоев на поверхности наночастиц велики и играют важную роль в том, как этот материал ведет себя.
«Для некоторых применений, таких как катализ, термоэлектрика или сверхпроводимость, эти большие колебания могут быть хорошими, но для других применений, таких как светодиоды или солнечные элементы, эти колебания нежелательны», - объясняет Вуд. «Теперь, когда мы доказали, что поверхностные вибрации важны, мы можем систематически разрабатывать материалы для подавления или усиления этих вибраций», - говорит Вуд. Эксперименты проводились в лабораториях профессора Вуда в ETH Zurich и в Swiss Spallation Neutron Source в Институте Пола Шеррера. Наблюдая, как нейтроны рассеивают атомы в материале, можно количественно определить, как атомы в материале вибрируют. Чтобы понять нейтронные измерения, моделирование атомных колебаний проводилось в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS) в Лугано. Вуд говорит: «Без доступа к этим крупным объектам эта работа была бы невозможна. Нам в Швейцарии невероятно повезло, что у нас есть такие удобства мирового класса».
Таким образом согласно опубликованным исследованиям профессора ETH Ванессы Вуд можно подобрать материалы наноразмера, которые будут уcиливать атомные колебания. Это очень важный вывод, который подтверждает утверждения компании Neutrino Energy Group о создании слоистого покрытия на металлическом носителе толщиной наноразмера, который способен преобразовывать энергию частиц невидимого спектра излучения в электроэнергию. Т.е. созданный материал покрытия уже увеличивает величину атомных колебаний. Внешнее воздействие различных частиц на созданное покрытие, включая воздействие нейтрино, вызывает ещё большие атомные колебания, вызывая резонанс атомных вибраций, который переносится на металлический носитель, и результирующая энергия преобразуется в электричество. Сторона подложки с напылением представляет собой положительный полюс, а непокрытая поверхность - отрицательный.
Необходимо отметить важную особенность новой технологии NEUTRINOVOLTAIC: абсолютно различные виды излучения, например электромагнитные, ионизирующие, нейтронное и т.д., пригодны для выработки энергии, но именно космические частицы нейтрино являются важнейшим составляющим компонентом нового источника электроэнергии на основе NEUTRINOVOLTAIC технологии.
Одним из прикладных технических применений технологии NEUTRINOVOLTAIC в повседневной жизни должен стать NEUTRINO POWER CUBE®.
NEUTRINO POWER CUBE® состоит из многочисленных спрессованных между собой слоев металлической фольги, покрытой специальным напылением, и способен вырабатывать электрическую энергию совершенно независимо от региональной энергосистемы, подобно фотогальваническим элементам, где свет (видимый спектр излучения) преобразуется в энергию. Лист фольги размером A-4, покрытой специальным плотным слоем легированных наночастиц, обеспечивает стабильную выходную электрическую мощность в лабораторных условиях 2,5-3,0 Вт. NEUTRINO POWER CUBE®, предназначенный для производства электроэнергии мощностью от 4,5 до 5,5 кВ /час, будет иметь размер «дипломата».
NEUTRINO POWER CUBE® обладает несомненным преимуществом, т.к. энергия может вырабатываться непрерывно 24 часа в сутки, потому что фоновое излучение (невидимый спектр излучения) достигает Земли даже в полной темноте.
Заявленные характеристики NEUTRINO POWER CUBE® позволят создать распределенную систему производства электроэнергии, исключающую потери в электрических сетях. Электроэнергия будет производиться там, где будет её потребление. Кроме всего прочего, адаптацития NEUTRINO POWER CUBE® к установке на электромобили позволит значительно увеличить их пробег между подзарядками при езде на длинные расстояния или вообще исключить подзарядку электромобиля при езде на короткие и средние расстояния, скажем при езде на работу и с работы, когда есть несколько часов для подзарядки от NEUTRINO POWER CUBE®.
Анонсируемые характеристики Neutrinovoltaic технологии способны кардинальным образом изменить образ жизни людей. И это не мечта, а реальность недалекого будущего.
Дополнительная информация: www.neutrino-energy.com