211service.com
Tiešās saules enerģijas izmantošana dzinējspēkam
Saule ir visizplatītākais atjaunojamās enerģijas avots. Taču visām tehnoloģijām, kas izmanto saules gaismu, tostarp fotoelementiem un biodegvielām, ir nepieciešami starpposmi un infrastruktūra, lai saules starus pārvērstu par kaut ko tādu, ko var izmantot, lai veiktu darbu mašīnā. Pētnieki Kalifornijas universitātē Bērklijā izmanto oglekļa nanocaurules, lai izveidotu nelielas, vienkāršas ūdens mašīnas, kuras darbina tieši saules gaisma. Teorētiski viņi saka, ka šīs iekārtas varētu palielināt, lai izveidotu enerģiju ģenerējošus sūkņus, kurus tieši darbina saule.
Saules griešanās: Četru spuru rotors (centrā), kas peld uz ūdens baseina, griežas, ja tiek pakļauts saules gaismai. Kreisajā pusē ir objektīvs, ko izmanto, lai saules gaismu novirzītu uz rotoru; spilgtā forma blakus rotoram ir atstarota saules gaisma.
Saules darbināmās mašīnas ir atkarīgas no ūdens virsmas spraiguma. Ūdens molekulas cieši pievelk viena otru. Šīs augstas enerģijas mijiedarbības pareizos apstākļos var vilkt objektus pāri ūdenim. Bērklija iekārtas ir caurspīdīgas plastmasas gabali, apmēram centimetru garākā malā un iestrādāti ar vertikāli izlīdzinātu oglekļa nanocauruļu sloksnēm. Kad saules vai lāzera gaisma tiek fokusēta uz iekārtu, kas peld uz ūdens baseina, nanocaurules uzsilst un ap tām silda ūdeni. Tas izraisa virsmas spraiguma samazināšanos, kas lokalizēta vienā iekārtas apgabalā, kas savukārt tiek virzīts uz priekšu no virsmas zema sprieguma daļas.
Citas līdzīgas sistēmas samazina virsmas spraigumu, izmantojot elektriskos impulsus, taču tam ir nepieciešams enerģijas avots, piemēram, akumulators vai saules baterija. Tas ir labāk, jo jūs likvidējat starpnieku un daudz strādājat, saka Alekss Zetls , kondensēto vielu fizikas profesors Bērklijā, kurš vadīja pētnieku grupu ar Žans M.J. Fréchet , ķīmijas un ķīmijas inženierijas profesors. Mēs domājam, ka mēs kaut ko darām, jo virsmas spraigums ir ļoti spēcīgs, saka Zettl.
Līdz šim Bērklija komanda ir demonstrējusi divas pamata mašīnas, kas darbojas ar saules enerģiju. Pirmā, plastmasas taisnstūrveida laiva ar nanocaurules joslu aizmugurē, veic lineāru kustību. Virzot lāzera gaismu vai izmantojot objektīvu, lai fokusētu saules gaismu nanocaurules sloksnes centrā vai tās stūros, laivu var virzīt taisni uz priekšu vai pa apli. Kad uz to fokusējas gaisma, aptuveni centimetru gara laiva var pārvietoties pat astoņus centimetrus sekundē. Otrā iekārta ir vienkāršs rotors ar vienu nanocaurules sloksni katrā no četrām spurām vienā pusē. Tiešos saules staros tas griežas ar aptuveni 70 apgriezieniem minūtē. Abas mašīnas laboratorijā ir pārbaudītas tikai konteineros.
Ogļu melns: Vertikālie oglekļa nanocauruļu bloki, kas šeit parādīti caurspīdīgā polimērā, absorbē gandrīz visu saules gaismu, kas uz tiem nonāk. Šis skenējošais elektronu mikrogrāfs parāda vienas laivas malu.
Šīs ir diezgan vienkāršas lietas, taču tas ir iespējams, izmantojot izsmalcinātus materiālus, saka Zettl. Šā mēneša sākumā Japānas Meijo universitātes pētnieki konstatēja, ka oglekļa nanocaurules, kas izvietotas mežam līdzīgos vertikālos blokos, ir melnākais jebkad pārbaudītie materiāli, absorbējot gandrīz visu uz tiem krītošo gaismu. Šim materiālam ir ideālas īpašības, lai savāktu enerģiju no saules, saka Fréchet.
Zettl un Fréchet saka, ka teorētiski šiem termiskās virsmas spraiguma efektiem jābūt mērogojamiem. Berkeley grupa sāka ar milimetru mēroga mašīnām ne tikai tāpēc, ka tās bija ērti pārbaudīt laboratorijā, bet arī tāpēc, ka manipulācijas ar šāda izmēra objektiem šķidrumā rada īpašas problēmas. Turbulence ir milzīgs faktors milimetru skalā, saka Fréchet. Ar gaismu darbināmo mehānismu varētu izmantot, lai pārvietotu nanomēroga objektus, izmantojot mikrofluidiskās ierīces, ko izmanto medicīniskajai diagnostikai. Fréšē saka, ka nanomērogā virsmas spraigums pārspēj gravitāciju. Pētnieki arī cer paplašināt savu darbu, lai izveidotu faktiskas laivas. Lēcām, kas uzstādītas lielas laivas aizmugurē, ir jākoncentrē pietiekami daudz saules gaismas uz absorbējošajām nanocaurulēm, lai to virzītu uz priekšu. Viņi arī cer izgatavot lielus nanocaurulēs iestrādātus rotorus ģeneratoriem, kurus darbina saule.
Tagad viņiem ir jāredz, vai tas darbosies reālā vidē, saka Dīns Alhorns, NASA saules vadītā satelīta vadošais inženieris. NanoSail-D . NASA satelīts, kas tika pārbaudīts šovasar, izmanto atstarojošu materiālu, lai absorbētu impulsu, nevis siltumu no fotoniem; šai tehnoloģijai vajadzētu labi darboties kosmosa vakuumā, taču uz Zemes tā nav bijusi praktiska. Alhorns saka, ka Zetls un Frešē ir pārliecinoši pierādījuši, ka tā ir gaisma, nevis kaut kas cits, kas liek mazajām laivām pārvietoties. Tomēr viņš atzīmē, ka mašīnas ir pārbaudītas tikai laboratorijas ūdens vannās. Alhorns saka, ka pētniekiem būs jāatbild uz jautājumu, cik lielu spēku viņi var radīt, salīdzinot ar pretējiem spēkiem, piemēram, viļņiem reālajā pasaulē?
Patiešām, Bērklija pētnieki saka, ka nākamais solis ir viņu ierīču turpmāka izstrāde. Tas varētu būt ļoti efektīvs, jo nanocaurules tik labi absorbē gaismu, taču mums ir jāredz, vai šī ir dzīvotspējīga termodinamiskā sistēma, saka Zettls.