Рождение плёнки PSC

☀️И ещё немного красочных подробностей о вакуумном химическом осаждении. Из его паровой фазы (CVD) летучие прекурсоры, формирующие перовскитную пленку, генерируются, а затем вводятся из основного потока газа в кварцевую камеру в условиях вакуума.

👉Там, в камере, происходят азофазные реакции с образованием промежуточных продуктов, которые затем осаждаются на подложки. Прекурсоры адсорбируются на поверхности подложки, затем происходит диффузия реагентов, образование центров кристаллизации и рост кристаллов, в результате чего формируется плёнка перовскита. Во время формирования плёнки прекурсоры могут либо реагировать, либо разлагаться.

🌪Любые побочные летучие продукты, образующиеся во время реакции, десорбируются и переносятся в основной поток.

Важные металлы для развития ВИЭ и распространения электрокаров

В ветро- и солнечной энергетике серьёзно востребованы медь, кремний, цинк. Электромобили нуждаются в более широкой палитре металлов.

Если мало воды и Солнца❓

👉Разработка Kitekraft относится к категории малых энергетических установок. А они в своём большинстве используют энергию солнца и воды. По данным IRENA, в глобальной структуре мощности электростанций, не подключённых к общей сети, 60% приходится на малые ГЭС и солнечные панели (6,8 из 11,2 ГВт).

💨«Воздушный змей» может стать альтернативой для домохозяйств, расположенных в регионах с низкой доступностью водных ресурсов и малым количеством солнечных дней. При этом разработка поддаётся масштабированию, которая может обеспечить экономию пространства: по оценке Kitekraft, двадцать планеров общей мощностью 100 мегаватт (МВт) будут требовать меньше территории, чем семь ветроустановок мощностью 14 МВт каждая.

Физические сорбенты. Углерод

▪️Так какой сорбент хорош для улавливания СО2? Используемые в PCC-технологиях материалы на основе углерода включают активированный уголь и углеродные наноматериалы, обычно характеризующиеся высокой удельной площадью поверхности и неполярным характером поверхности взаимодействия.

👉Активированный уголь можно получить посредством пиролиза (часто в сочетании со специальной физической или химической обработкой) недорогих прекурсоров углерода, таких как уголь и биомасса, что обеспечивает широкую доступность исходных материалов и лёгкость масштабирования технологий. Для сравнения, синтезируемые углеродные наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки, нановолокна или нанолисты, демонстрируют более высокую структурную однородность при более высокой стоимости их изготовления и ограниченных масштабах реализации.

🧽Как правило, CO2 взаимодействует с углеродной поверхностью в основном посредством сил Ван-дер-Ваальса, что приводит к относительно более низкому поглощению углекислого газа в условиях среды, определяемой топочными/выхлопными газами, а в присутствии влаги значение этого показателя снижается ещё больше.

Как сократить время зарядки❓

👉Объясняем рисунок. Зарядные устройства, преобразующие трёхфазное переменное напряжение в необходимое постоянное напряжение, имеют следующие стадии преобразования:
✔️выпрямление переменного/постоянного тока с коррекцией коэффициента мощности (ККМ)
✔️и преобразование постоянного тока для достижения желаемого напряжения батареи.

🔋Гальваническую развязку между сетью и батареей электромобиля можно обеспечить
📌либо с помощью трансформатора линейной частоты, установленного перед преобразователем переменного тока в постоянный, как показано на рисунке (а),
📌либо с помощью высокочастотного трансформатора, установленного внутри преобразователя постоянного тока, как показано на рисунке (b).

❗️Следует отметить, что для обеспечения требуемой мощности можно использовать параллельное подключение нескольких идентичных модулей. Например, нагнетатель Tesla состоит из 12 параллельных модулей для удовлетворения потребности в энергии.

🚙Архитектура на основе твёрдотельного трансформатора (ТТТ), показанная на рисунке (c), состоит из функции выпрямления, понижения напряжения и изоляции, объединённых в одном устройстве. Эта архитектура обеспечивает значительное уменьшение общего размера устройства и общих потерь при преобразовании.

Слова классика

- Есть люди, которые любят саму науку, любят думать, спрашивать у природы, почему и как, таких на контроле держать было не нужно, тогдашние руководители страны это хорошо понимали. Ну и мне повезло, у меня так голова устроена, что я всё время задаю вопросы: а почему, что будет, если?

Владимир Накоряков
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/vladimir-nakoryakov-rus/

Дайджест «Глобальной энергии» за 15 - 19 августа.

👉Выпуск по ссылке

📌Первый российской электрогрузомобиль: от проекта до конвейера
📌Китай одобрил запуск ториевого жидкосолевого реактора
📌Молекула-тыква как катализатор для получения водорода – разработка российских учёных
📌Гибрид солнца и воды
📌Электричество из воздушного змея
📌Австралия снизит выбросы за счёт строительства новой ГАЭС
📌Узбекистан построит крупнейший в Центральной Азии ветропарк.

Доводы, к которым человек приходит самостоятельно, обычно убеждают его куда сильнее, чем те, которые пришли в голову другим. (с) Блез Паскаль

Новые способы добычи Н2

💪И снова о молекуле-тыкве. Процесс, в ходе которого кукурбитурил существенно облегчает получение водорода, выглядит следующим образом:
✔️муравьиная кислота активируется с участием основных карбонильных групп кукурбитурил,
✔️атом водорода отрывается от гидроксильной группы молекулы муравьиной кислоты, в которой атомы связаны ковалентной связью,
✔️оставшийся формиат стабилизируется на стенке кукурбитурила,
✔️золото на завершающем этапе реакции превращает формиат в водород и углекислый газ.

🇷🇺Эта инновация российских учёных будет содействовать развитию новых способов получения водорода, которые 📍выходят за рамки
газификации угля,
📍риформинга метана
📍и электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии.
Среди альтернативных способов наибольшее коммерческое применение получили разработки в области получения водорода из твёрдых веществ – пористого кремниевого материала и борогидрида натрия, которые при реакции с водой генерируют H2.

Узбекистан построит крупнейший в ЦА ветропарк

🇺🇿🇸🇦Саудовская ACWA Power подписала рамочное соглашение с правительством Узбекистана о строительстве наземной ветроэнергетической станции (ВЭС) мощностью 1,5 гигаватт (ГВт) в Каракалпакии. Проект стоимостью $2,4 млрд. будет реализован к 2026 г. и станет крупнейшим ветропарком в Центральной Азии.

💨Ветропарк после ввода в строй сможет обеспечивать электроэнергией 1,65 млн. домохозяйств, что сопоставимо с численностью населения Каракалпакии (1,99 млн. человек). Проект позволит ежегодно экономить 2,4 млн. т выбросов углекислого газа, т.е. 2% от эмиссии CO2 со стороны узбекистанского энергетического сектора (112 млн. т). Наземная ВЭС также позволит Узбекистану сделать шаг к обеспечению 30% потребностей в электроэнергии за счёт возобновляемых источников (ВИЭ), чего страна собирается достичь к 2030 г. По данным Ember, доля ВИЭ в структуре выработки в Узбекистане в 2020 г. составила 12% (более поздних оценок нет).

💪Единственным производителем ветровой энергии в Центральной Азии является Казахстан, где установленная мощность ветрогенераторов в период с 2014 по 2021 гг. выросла более чем в двадцать раз (с 0,05 ГВт), но не превысила отметки в 1,2 ГВт. Проект ACWA Power в случае успешной реализации выведет Узбекистан в ведущего оператора ВЭС в регионе.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/08/18/uzbekistan-postroit-krupnejshij-v-centralnoj-azii-vetropark/

Третий тип утилизации

🔋Возвращаясь к предыдущему, надо сказать, что разделение компонентов аккумулятора очень сложное и вряд ли будет автоматизировано в ближайшем будущем. Поскольку целью извлечения компонентов является получение активного материала, то во избежание загрязнения необходимы особый химический тип и даже специальное разделение токоприемников из Cu и Al. Соответственно, затраты, связанные с такой прямой утилизацией, в настоящее время считаются высокими.

👉Существует также третий тип «технологии» утилизации. Для сетевого накопителя энергии предъявляются более низкие требования по плотности энергии, но при этом чрезвычайно важна стоимость аккумулятора. Повторное использование/восстановление старых аккумуляторных элементов от электромобилей с их последующей перепродажей по значительно более низкой цене в качестве сетевых накопителей энергии также является возможным способом утилизации. Очевидно, что этот тип утилизации («вторая жизнь») по сути не является утилизацией материалов и может рассматриваться как средство увеличения срока службы аккумулятора.

🌿В конечном итоге характеристики аккумулятора станут недостаточными даже для его использования в качестве сетевого накопителя энергии, и он будет классифицирован как отказавший и отправлен на утилизацию. Тем не менее, этот тип утилизации значительно снижает нагрузку на окружающую среду, создаваемую отходами литий-ионных аккумуляторов.

❗️Открыт приём заявок на международный конкурс для журналистов «Энергия пера»

⚡️Ассоциация «Глобальная энергия» 22 августа 2022 г. начинает приём заявок на конкурс «Энергия пера», который призван повысить интерес медиа к главным вопросам современной энергетической отрасли: трансформации мирового энергобаланса, развитию новых технологий, а также изменению климата.

🏆Победители Конкурса будут определяться в следующих номинациях:
📌«Лучшая статья об энергетике в федеральной прессе»;
📌«Лучшая статья об энергетике в региональной прессе»;
📌«Лучшая статья об энергетике от информационного агентства»;
📌«Лучший телеграм-канал, блог об энергетике»;
📌«Лучший сюжет об энергетике на телевидении»;
📌«Лучшая пресс-служба в энергетической отрасли»;
📌«Лучший материал об энергетике из стран БРИКС и ШОС».

🗓Конкурсный отбор будет осуществляться среди работ, опубликованных в СМИ (в том числе в соавторстве) не раньше 1 января 2021 г. К числу конкурсных работ относятся:
✔️статьи, которые были опубликованы в Интернете и печатных изданиях;
✔️авторские материалы-исследования;
аналитические обзоры;
✔️интервью;
✔️телевизионные репортажи, в том числе размещённые в Интернете;
✔️специальные репортажи и проекты информационных агентств;
✔️записи подкастов.

📝Жюри будут оценивать работы по следующим критериям: уникальность работы, актуальность, точность представленных сведений и фактов, содержательная глубина материала.

⏱Конкурсные работы, выполненные как на русском, так и иностранных языках, должны быть поданы до 15 сентября 2022 г. (включительно).

📫Заявки принимаются на электронный адрес [email protected]

👉👉👉Правила подачи заявок, общие положения конкурса, порядок и условия его проведения можно узнать здесь

Разложение метана

👍Получение водорода разложением метана — эффективный способ без выделения углекислого газа в атмосферу. Уже разрабатывается несколько инновационных каталитических технологий, поскольку принципиальным преимуществом этого метода является получение чистого водорода с одновременным производством широкого спектра уникальных углеродных материалов:
✔️углеродные нановолокна (УНВ),
✔️углеродные нанотрубки (УНТ),
✔️графен, 💪
✔️различные сорта аморфного углерода
✔️и др.

Исследована возможность получения водорода и второго полезного продукта — графена путем пиролиза метана в электродуговой плазме. К преимуществам метода относится возможность использования в качестве сырья СBM без его предварительной очистки. Метод допускает присутствие небольших примесей азота и углекислого газа, которые в плазме эффективно превращаются в активные радикальные частицы, которые, в свою очередь, оказывают некоторый каталитический эффект в конверсии CBM.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3216

У ВИЭ не будет плохой погоды

👍Проект RayGen продолжит череду новаций в области хранения энергии, которые способны купировать ключевую слабость возобновляемых источников. А именно – сильную зависимость ВИЭ от погодных условий.

👉По оценке Rystad Energy, лидером по средней загрузке среди австралийских солнечных станций в 2021 г. стала СЭС Merredin в штате Западная Австралия, у которой этот показатель составил 29,6%, а среди ветроустановок – станция Badgingarra неподалеку от города Перт на берегу Индийского океана (46,7%). Инновация позволит обеспечивать потребителей возобновляемой энергией в часы высокого спроса, вне зависимости от продолжительности солнечного света.

Геологоразведка без бурения

🇷🇺Учёные Уфимского государственного нефтяного технологического университета (УГНТУ) презентовали собственное решение в области технологий геохимической съёмки. Так называемый метод пассивной адсорбции может позволить осуществлять разведку месторождений нефти и газа без поискового бурения.

🎙«Мы представили метод пассивной адсорбции как комплексную технологию — от подготовки оригинальных модуль-сорберов, проведения съемки, хромато-масс-исследований, математической обработки и до оценки залегания нефти и газа по полученным ареалам на карте», – комментирует Альбина Бадикова, руководитель проекта, завкафедрой физической и органической химии УГНТУ.

👉Применение этого метода на практике будет состоять из нескольких этапов. Экспериментальные модуль-сорберы будут размещаться в почве на 10-14 дней. Затем трубки из сорберов будут исследоваться на хромото-масс-спектрометре для идентификации необходимых углеводородов. Полученные результаты будут обрабатываться с помощью программ математической статистики, после чего электронная карта будет автоматически генерировать возможные участки залегания нефти и газа.

💰Метод пассивной адсорбции, позволяющий экономить на использовании техники при геологоразведке на отдалённых территориях, может получить особое распространение в условиях растущей экономии в сегменте upstream. Глобальные инвестиции в разведку и добычу нефти снизились с $592 млрд. в 2015 г. до $421 млрд. в 2021 г., а на разведку и добычу газа – с $351 млрд. до $252 млрд., согласно МЭА.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/08/22/geologorazvedka-bez-bureniya/

(a) Схема испарителя с двумя источниками для вакуумного осаждения плёнок перовскита.
(b) Осевое и внеосевое изготовление тонких пленок методом PLD.
(c) Схема изготовления тонкой плёнки перовскита (т.е. MAPbI3) методом CVD.

В развитие темы

Что не так с сорбентами❓

☀️Для решения возникающих при улавливании СО2 проблем возможно внедрение в материал различных особых функциональных групп. Сделать это можно посредством изменения химического состава прекурсоров или химической активации углеродных поверхностей, что повышает связывающую способность материала посредством увеличения энергии связи.

🤔Кроме того, несмотря на то, что углеродные материалы обладают высокой термической и химической устойчивостью, многие из них демонстрируют низкую механическую прочность, что приводит к постепенному снижению их функциональности в череде циклических технологических процессов.

👉С другой стороны, сорбенты на базе углерода характеризуются существенно высокими значениями поглощения CO2 при более высоком давлении этого газа (≥ 1 бар). В таких случаях сорбенты больше подходят для хранения поглощённого CO2, чем для его улавливания.

Как гидрогенерация развита в разных государствах

🌍Например, ЦАР, Демократическая республика Конго, Лесото и Эфиопия почти 100% электричества добывают из энергии воды.

Проблемы и возможности зарядки

🚙По мере роста диапазона мощности БЗУ и ужесточения требований к эффективности и компактности конструкции, растёт, становясь критически важной, и потребность в использовании устройств с широкой запрещённой зоной (ШЗЗ), где в качестве полупроводника используется карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). Используя устройства ШЗЗ с высокой частотой коммутации, можно значительно уменьшить размер пассивных элементов схемы, включая трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

👉Такие компании, как «Tesla», перешли на SiC. Но чтобы сделать коммерческое использование устройств на основе GaN жизнеспособным решением, необходимы дальнейшие исследования и разработки.

❗️Другие важные темы исследований, направленных на получение БЗУ с высокой плотностью мощности, включают в себя создание интегрированных БЗУ вспомогательного силового модуля с новыми стратегиями управления для предотвращения перекрёстного регулирования, беспроводных интегрированных БЗУ с более высокой эффективностью схемы, и эффективных интегрированных преобразователей постоянного тока для моторного привода и инвертора для всех режимов работы. Кроме того, эти БЗУ также должны сводить к минимуму серьёзность воздействий на качество электроэнергии в энергосистеме, таких как
✔️перенапряжение,
✔️перегрузка компонентов,
✔️системные потери,
✔️проблемы со стабильностью.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3226

Схематическое изображение получения водорода из метана угольных пластов с использованием плазмы RGA (rotating gliding arc (RGA) plasma)

В развитие темы