211service.com
Ar saules enerģiju darbināms lāzers
Japānas Tokijas Tehnoloģiju institūta pētnieki ir izstrādājuši jauna veida efektīvu, ar saules enerģiju darbināmu lāzeru. Viņi cer izmantot lāzeru, lai palīdzētu viņiem realizēt savu mērķi izstrādāt magnija iekšdedzes dzinēju. Pētnieki aprakstīja jauno lāzeru nesenā izdevumā Lietišķās fizikas burti .
Ar saules enerģiju darbināms lāzers: Divas Fresnel lēcas fokusē saules gaismu uz keramikas kristālu, lai radītu lāzera gaismu. Cerība ir izmantot šādus jaudīgus lāzerus, lai radītu siltumu un ūdeņradi no magnija un ūdens.
Ideja, saka Takaši Jabe , Tokijas institūta mašīnbūves un zinātnes profesors, ir jāizgatavo spēcīgs lāzers, kas spēj sadedzināt magnija saturu jūras ūdenī. Šajā procesā tiek izdalīts liels daudzums siltuma un ūdeņraža.
Magnijam ir liels enerģijas avota potenciāls, jo tā enerģijas uzglabāšanas blīvums ir aptuveni 10 reizes lielāks nekā ūdeņražam, saka Yabe. Viņš saka, ka tas ir arī ļoti bagātīgs, jo katrā litrā jūras ūdens ir aptuveni 1,3 grami jeb aptuveni 1800 triljoni tonnu mūsu okeānos.
Turklāt magnija oksīdu, kas rodas reakcijas rezultātā, var pārvērst atpakaļ magnijā, saka Yabe. Nozveja? Magnija oksīda otrreizējai pārstrādei magnijā ir nepieciešama 4000 kelvinu (3726 ºC) temperatūra, tāpēc ir nepieciešams lāzers, lai radītu šādas temperatūras nelielā vietā.
Taču, lai magnija iekšdedzes dzinējs darbotos kā praktisks enerģijas avots, lāzeri jādarbina ar atjaunojamo enerģijas avotu, piemēram, saules enerģiju.
Ar saules enerģiju darbināmi lāzeri jau pastāv: tie darbojas, koncentrējot saules gaismu uz kristāliskiem materiāliem, piemēram, ar neodīmu leģētu itrija alumīnija granātu, izraisot lāzera gaismu. Tomēr līdz šim lielākā daļa ar saules enerģiju darbināmo lāzeru ir paļāvušies uz ārkārtīgi lieliem spoguļiem, lai fokusētu saules gaismu uz kristālu.
Yabe un viņa kolēģi ir izstrādājuši kompaktu lāzeru, kas piedāvā trīskāršu efektivitātes uzlabojumu salīdzinājumā ar iepriekšējiem dizainiem attiecībā uz to, cik daudz enerģijas tas var nodrošināt salīdzinājumā ar pieejamo saules gaismu.
Tas daļēji ir saistīts ar Nd:YAG kristālu izmantošanu, kas papildus ir leģēti ar hromu, ļaujot tiem absorbēt plašāku gaismas diapazonu. Hroma pievienošana padara pieejamu lielāku spektra daļu, saka Yabe: Tādējādi efektivitāte no saules gaismas līdz lāzeram ir ievērojami uzlabota.
Otrs Yabe lāzera jauninājums ir mazu Fresnel lēcu izmantošana lielu spoguļu lēcu vietā. Freneļa lēcas samazina objektīva izgatavošanai nepieciešamā materiāla izmēru un daudzumu, sadalot to koncentriskos lēcu gredzenos. Parasti 10 procenti krītošās gaismas tiek fokusēti uz kristālu, turpretim ar Fresnelu tas ir aptuveni 80 procenti.
Mūsu gadījumā mēs izmantojām tikai 1,3 metrus kvadrātā un panācām 25 vatus, saka Yabe. Lai gan tas ir tikai trīskāršs pieaugums, lāzera jauda eksponenciāli palielinās, palielinoties laukumam. Tāpēc mēs sagaidām 300 līdz 400 vatus ar četru kvadrātmetru Fresnel objektīvu, viņš saka.
Tā ir neparasta pieeja, saka Sunita Satjapal , Enerģētikas departamenta ūdeņraža uzglabāšanas komandas vadītājs Vašingtonā, DC. Taču tā nav pirmā reize, kad metāli, piemēram, magnijs un ūdens, ir pētīti kā ūdeņraža ražošanas līdzeklis, viņa saka.
Tagad ir nepieciešams visas sistēmas kopējās efektivitātes budžets, saka Satjapals: galvenā problēma ir izmaksas un kopējā efektivitāte. Ir daudz vienkāršāki veidi, kā iegūt ūdeņradi, izmantojot saules gaismu, piemēram, izmantojot saules baterijas, lai sadalītu ūdeni, izmantojot elektrolīzi, viņa piebilst.