Катионная оптимизация

☀️Перовскиты на основе метил аммония, такие как архетипичный MAPbI3 с шириной запрещ`нной зоны 1,55 эВ, были наиболее интенсивно изучаемыми поглотителями в PSC. Однако они также претерпевают серьёзный фазовый переход при 55°C и термическую деградацию при 85°C, что требует замены катиона MA+ на более стабильные катионы, такие как более крупный FA+.

💪Перовскиты на основе смешанных катионов MAFA или даже однокатионные перовскиты, такие как FAPbI3, демонстрируют большой потенциал по их использованию в качестве альтернативных перовскитов с превосходной термической стабильностью. Более того, FAPbI3 обладает более широким поглощением благодаря более узкой ширине запрещенной зоны в 1,48 эВ. Однако большой размер FA+ вызывает искажение решетки, что влияет на кристаллическую структуру полученного перовскита и требует термического отжига при повышенных температурах для стабилизации α-фазы черного перовскита.

👉Перовскиты со смешанными катионами (MA/FA) легче поддаются стабилизации при комнатной температуре. Помимо FA и смесей с MA, высокая эффективность была получена для беспримесного Pb PSC при замещении узла A с использованием неполярного материала, содержащего органический катион гуанидиния (GA+). GA+ добавлялся в различных соотношениях в кристаллическую структуру FASnI3 вместе с 1% дииодида этилендиаммония (EDAI2) с целью сформирования GAxFA1−x−2ySnI3–yEDAI2.

🤔Получение оптимизированных характеристик устройства было приписано присутствию EDAI2, который пассивировал поверхностные дефекты, контролировал морфологию пленки и подавлял окисление Sn2+ до Sn4+. Более того, со-катион GA, имеющий нулевой электрический дипольный момент, задерживал внутри каркаса FASnI3 окисление перовскита в присутствии влаги.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3650

Слова классика

- Если говорить о возобновляемой энергетике, то относительно лёгкая судьба у гидроэнергетики, но увеличение её доли уже выглядит проблематично – ресурсы уже почти исчерпаны, да и стоимость её довольна высока. Хотя в целом можно и нужно продолжать развивать это направление. Необходимо развивать атомную энергетику. Правда, важно при этом иметь свои заводы, которые в состоянии обеспечивать атомную отрасль всем необходимым. Конечно, необходимо развивать и прочую энергетику – всё, начиная от солнца и ветра, заканчивая переработкой дерева, угля и прочих отходов, по самым современным технологиям.

Филипп Рутберг
https://globalenergyprize.org/ru/2019/12/01/filipp-rutberg-rossiya/

Дайджест «Глобальной энергии» за 7-11 ноября.

👉Выпуск по ссылке

📌Российские ученые открыли новый способ получения электричества
📌Индия откажется от угля не раньше 2040 года
📌Китай построит комплекс по улавливанию CO2 мощностью 10 млн т в год
📌Израиль и Марокко опробуют новый способ получения «зеленого» водорода
📌Тепло из горных пород: инновационная система хранения энергии
📌Гибрид солнца и ветра: комбинированная установка для городских условий

«Наука есть наилучший путь для того, чтобы сделать человеческий дух героическим». © Джордано Бруно

Куда вкладываться бизнесу❓

💪Кстати говоря, хранение энергии – одна из наиболее быстрорастущих отраслей мировой энергетики.

💰По оценке МЭА, инвестиции в строительство накопителей
📌в Европе по итогам 2022 г. достигнут $3 млрд., а в мире в целом – $18 млрд.,
📌тогда как в 2019 г. их объём составлял $1 млрд. и $5 млрд. соответственно.

Будет опробован новый способ получения «зелёного» водорода

🇮🇱🇲🇦Израильская H2Pro совместно с марокканским производителем возобновляемой энергии Gaia Energy подписали соглашение о строительстве демонстрационной установки по производству «зелёного» водорода мощностью от 10 до 20 мегаватт (МВт). Проект позволит опробовать технологию H2Pro, которая может снизить издержки на получение «зелёного» водорода до $1 на килограмм.

👉Инновация компании H2Pro сводится к использованию электролитических реакторов, в которых кислород и водород генерируются на разных стадиях расщепления воды. Это позволяет не только отказаться от использования мембраны, но и производить водород под высоким давлением без применения дорогостоящих компрессоров.

💸При этом термическая (вместо электрохимической) генерация кислорода обеспечивает более высокую энергоэффективность. В результате, если удельные расходы на производство «зелёного» водорода с помощью стандартных электролизёров составляют от $3 до $6,5 на кг, то разработка H2Pro должна снизить издержки до $1 на кг.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/11/10/izrail-i-marokko-oprobujut-novyj-sposob-polucheniya-zelenogo-vodoroda/

Тонкие места EGS в деталях

♨️Первые две упомянутые ранее проблемы - высокая цена бурения и создание соответствующего резервуава - являются самыми важными и принципиальными. Остановимся подробно на первой.

💰Бурение скважин весьма затратно для любой отрасли промышленности. Для EGS более 60% от общих капитальных затрат может приходиться на бурение. Так, цена бурения скважины глубиной 10 км оценивается в (1-2) млрд. руб. Типичные параметры геотермальной скважины: диаметр в начале — 500 мм, в конце — 150 мм, скорость бурения — до 10 м/ч. Для целей мониторинга в последнее время начали использовать так называемые «микроскважины» с диаметром в начале — 120 мм, в конце — 50 мм, и очень высокой скоростью бурения — до 60 м/ч (1,5 км/сутки). При размещении геофонов вдоль «микроскважины» возможен томографический мониторинг, что принципиально важно для принятия решения о сооружении EGS.

❗️Таким образом, поиск новых технологий скоростного и дешёвого бурения имеет принципиальную важность для многих отраслей промышленности. В 2005-2007 гг. в результате выполнения программы DOE были развиты и апробированы
различные технологии для бурения «микроотверстий»:
📍Резонансное бурение (resonant drilling);
📍Разрушение абразивной струей воды (high pressure fluid enhanced cutting);
📍Высокоскоростное бурение (high-speed drilling, 5 000 об/мин).
📍Лазерное (laser drilling) и микроволновое
(microwave drilling) способы бурения также были рассмотрены, но не нашли пока применения.
Добавим возможность применения плазмы с целью размягчения базальтовых пород перед бурением, но такой подход находится на стадии научных исследований.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3653

(a) Представление трех классов аминовых адсорбирующих материалов.
(b) Схематичное представление морфологии SBA-15 при различных методах PEI-заполнения. PEI может заполнять поры:
(i) конформно,
(ii) агрегатно,
(iii) композицией двух предыдущих методов.

В развитие темы

Урбанизация полезна для угля❓

🇮🇳Драйвером спроса на уголь в Индии в последние два десятилетия была урбанизация. Её уровень в стране вырос с 28 до 35% с 2000 по 2021 гг.

📈По оценке Всемирного банка, доля городских домохозяйств, подключённых к общей сети, выросла за тот же период с 91% до 100%. Росту доступности электроэнергии способствовало строительство угольных электростанций: в Индии в этот период было введено в эксплуатацию 186,8 ГВт угольных генерирующих мощностей – 13% от общемирового объёма (при доле Китая в 69%, согласно Global Energy Monitor).

👉Доля угля в структуре выработки электроэнергии в Индии в 2021 г. составила 74%, а в первичном потреблении энергоресурсов – 57%, следует из данных Обзора мировой энергетики BP. Эти показатели для стран азиатского-тихоокеанского региона достигли в прошлом году 57% и 47% соответственно, а для мира в целом – 36% и 27%.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3659

Комплексы для конструирования

👍Упомянутые работы позволили существенно продвинуть проблему реконструкции ФС2. Также были разрешены и сложности с созданием эффективных катализаторов окисления воды.

👉Основываясь на полученных фундаментальных знаниях о компонентах ФА, в ЛУФБС ИФР разработаны, синтезированы и подробно исследованы в качестве катализаторов окисления воды многочисленные Mn-, Fe-, Ni-, Ir-, а также Co-, Ru-содержащие комплексы (более 55). Причина такого интереса к этим комплексам: они являются биомиметиками ФС2 и способны эффективно катализировать расщепление воды на молекулярный кислород и протоны.

💪Многие из данных комплексов уже сейчас могут быть использованы для конструирования систем искусственного фотосинтеза. В ЛУФБС ИФР удалось удалить марганец из нативного КВК ФС2 и успешно реконструировать полученную апо-­ФС2 с помощью димерного марганцевого комплекса, содержащего различные лиганды; синтезирован трёхядерный марганецсодержащий комплекс с различными органическими лигандами, способный после реконструкции с апо-­ФС2 катализировать фотоиндуцированное расщепление воды на молекулярный кислород и протоны.

События в ТЭК за неделю по мнению авторов телеграм-каналов еженедельном дайджесте Energy Today:

Восточные сказки для Европы. США планомерно выдавливают Россию с европейского газового рынка, расчищая место для своих ресурсов. Однако производство газа в США, согласно прогнозам, пойдет на снижение https://t.iss.one/oil_capital/11420

Запад не в состоянии поставлять на Украину дефицитные трансформаторы https://t.iss.one/needleraw/7512

+10 рублей за литр, если вы его купили один. Яндекс командует топливом https://t.iss.one/oilfly/17876

Глава Saudi Aramco назвал текущий план энергоперехода нереалистичным, а глава TotalEnergies призвал продолжать инвестировать в нефть и газ – заявления на COP27 https://t.iss.one/energopolee/1720

Хлораты + водород = электричество. Российские учёные нашли новый способ получения электроэнергии. Исследователи считают, что смогли расширить границы применения «топлива будущего» — газообразного H2 https://t.iss.one/globalenergyprize/3660

Уголь или климат? Зависит от цен на энергоносители. ИРТТЭК — о конференции СОР-27 в Шарм-эль-Шейхе https://t.iss.one/irttek_ru/2775

Идеальный шторм в ТЭК https://t.iss.one/Infotek_Russia/2095

Хакасия в свое время отказалась от строительства кремниевого завода. Абсолютно иррациональное решение https://t.iss.one/zakupki_time/27692

Электроника и шины стали самыми популярными предметами торгов на бирже вторсырья https://t.iss.one/Rupec/10798

Упрощенный ввоз оборудования для «Арктик СПГ — 2» могут продлить https://t.iss.one/gasandmoney/2611

Зачем немцам лишняя труба к НПЗ в Шведте? Германия боится польского рэкета https://t.iss.one/Energy_digest/9407

Нефтегазовые доходы России показывают почти непрерывное помесячное сокращение с апреля 2022 года; в то же время пока уровень нефтегазовых доходов остается выше, чем в прошлом году https://t.iss.one/en_tran/249

Инвесторы не надеются на фонды ESG в 2023 году https://t.iss.one/ESGpost/1107

​​Выплаты по демпферу втрое превысили прошлогодний уровень https://t.iss.one/Energy_Fin/54

В прошлом году Европа импортировала 75 млн тонн СПГ, а в этом году в ЕС потребят 120 млн тонн, прогнозирует Мария Белова из ВЫГОН Консалтинг https://t.iss.one/tektok_show/56

Прототип российского электромобиля "Кама" появится в 2023 году https://t.iss.one/Newenergyvehicle/1481

Чтобы первыми узнавать о событиях в ТЭК подписывайтесь на @energytodaygroup и каналы участники дайджеста! Хотите принять участие в следующем? Ждём ваши посты на @EnergyTodayRedactor до 22.00 каждой субботы.

Неравенство выбросов

🇺🇸🇨🇳🇷🇺Мировые лидеры по эмиссии СО2 - США, Китай и Россия. Где-то рядом Индия с Японией. А вот Африка может предложить цивилизации «зелёный пояс», свободный от источников выбросов.

Как извлечь H2❓

👍Коммерциализация этой разработки позволит расширить пул новых способов получения водорода. Ответ на проблему высокой энергоёмкости получения H2 ранее предложила компания HiiROC, которая собирается производить водород путём преобразования биометана и природного газа с помощью термоплазменного электролиза: углеводороды будут разделяться на водород и углерод, который можно будет использовать для выпуска шин, каучуков и строительных материалов. Инновация будет опробована в 2023 г. на электростанции в городе Бригг на востоке Англии.

👉Другую проблему отрасли – высокую стоимости транспортировки – попыталась решить компания EPRO Advance Technology, которая будет получать H2 из пористого кремния (Si+), сырьём для которого является металлургический кремний: Si+ при контактировании с водой будет генерировать водород, что во многом будет напоминать капсульный способ приготовления кофе. Схожее решение будет использовано на корабле Neo Orbis, который будет спущен на воду в 2023 г. в порту Амстердама: водород, который будет подаваться на топливные элементы судна, будет образовываться из смешения борогидрида натрия (NaBH4) с водой и катализатором.

🌡Температура бьёт рекорды

За прошлое столетие на Земле потеплело почти на 14 градусов Цельсия. А особенно динамично температура температура росла уже в нашем веке - в последние восемь лет.

Бразилия построит крупнейший солнечный парк❓

🇧🇷Бразильская Omega Energia планирует построить солнечную электростанцию Kuara мощностью 4,6 гигаватта (ГВт), которая будет состоять из 8 млн. фотоэлектрических модулей. Проект будет реализован на неиспользуемых сельхозземлях общей площадью 7,8 тысяч гектаров (га), расположенных в муниципалитетах Аракати и Икапуи штата Сеара на северо-востоке страны.

💪Проект превзойдёт по мощности два крупнейших солнечных парка мира, строительство которых уже началось в Китае:
1️⃣электростанцию мощностью 3,3 ГВт, которая будет расположена в провинции Сычуань на юго-западе страны,
2️⃣комплекс на 3 ГВт в автономном районе Нинся-Хуэй на севере центральной части КНР.

⚡️Omega Energia будет снабжать площадку по производству «зелёного» водорода, которую собираются возвести австралийские компании Energix Energy и Fortescue Future Industries в порту Песем. Он расположен в 200 км от будущего солнечного парка.
https://globalenergyprize.org/ru/2022/11/14/braziliya-mozhet-postroit-krupnejshij-v-mire-solnechnyj-park/

Топ-10 самых популярных электрокаров и гибридов в РФ.

Катионная оптимизация. Продолжение

☀️Кроме того, для замещения в А были использованы моновалентные щелочные катионы, такие как Cs и Rb, поскольку их ионные радиусы удовлетворяют критериям эмпирического фактора толерантности Гольдшмидта (0,8 < t < 1) для сохранения трёхмерной структуры перовскита.

👉Cs+ внедрялся в значительном количестве в узел А многокатионных перовскитов вместе с MA+ или FA+ или их смесью с целью смягчения проблем нежелательного фазового перехода и улучшения фото- и влагоустойчивости [176]. Замещение Cs+ в узле А уменьшает кубооктаэдрический объем кристаллической решётки перовскита, тем самым вызывая более сильное химическое взаимодействие между FA+ и I-, которое предотвращает нежелательную сегрегацию галогенидов и способствует образованию кристаллов перовскита с повышенной термической стабильностью.

👍Значительно улучшить оптоэлектронные свойства полученного перовскита может незначительное количество вводимого Rb+, что связано с увеличением размера зерна перовскитных плёнок наряду с энтропийным выигрышем и небольшой внутренней энергии, необходимой для образования смешанного перовскита с точки зрения термодинамики.

Вы думали, что лидеры по использованию возобновляемой энергетики это Норвегия или Швеция?
Исландия - да, благодаря геотермальной энергетике выглядит неплохо. Но достойную конкуренцию жителям Рейкьявика составляют Уганда, Центральноафриканская Республика, Сомали и Демократическая Республика Конго - только в этих четырех странах мира возобновляемые источники энергии составляли 90% от всего потребления. В Конго даже больше - 96,2%. Возобновляемая энергетика не всегда отражает благополучие, иногда она отражает отсутствие традиционной энергетической инфраструктуры.

Солнце, парки и их рекорды

☀️Среди запланированных, но ещё не строящихся станций, крупнейшим на сегодняшний день проектом является солнечный парк мощностью от 17 ГВ от 20 ГВт. Компания Sun Cable собирается построить его на севере Австралии.

👉Выглядит объект следующим образом. Фотоэлектрические панели, интегрированные с системой хранения энергии емкостью от 36 до 42 гигаватт-часов (ГВт*Ч), будут размещены на площадке общей площадью 12 тыс. га. Солнечный парк будет подключен к ЛЭП протяженностью 800 км, по которой электроэнергия будет поставляться до преобразователя, расположенного неподалеку от прибрежного города Дарвин, а оттуда – транспортироваться в Сингапур по шести подводным кабельным системам, обеспечивая 15% потребностей страны в электроэнергии.

📈Солнечная энергетика является наиболее быстрорастущей отраслью ВИЭ. Глобальная мощность электростанций на возобновляемых источниках энергии в 2021 г. выросла на 257 ГВт, из них
✔️133 ГВт пришлись на солнечные батареи,
✔️93 ГВт – на ветровые генераторы,
✔️а 31 ГВт – на все прочие типы электростанций, следует из данных IRENA.

Параметры ГЦС при разных условиях

(а) Температура теплоносителя на выходе из ГЦС при количестве трещин n и расходе теплоносителя 43 м3/час. Линии: сплошная — численный расчёт, штриховая — аналитический расчёт;
(b) Зависимость срока службы ГЦС от расхода теплоносителя при n = 5;
(c) Зависимость мощности ГЦС от времени при n = 5 и общем расходе теплоносителя 43 м3/час.

В развитие темы

Расширение «полезного» диапазона электромагнитного излучения

☀️В перспективе, несомненно, усилия учёных будут направлены на разработку систем искусственного фотосинтеза. С тем прицелом, чтобы они были способны с высокой эффективностью преобразовывать энергию квантов электромагнитного излучения не в достаточно узком как в случае природного фотосинтеза диапазоне частот, а в любом из предпочтительных по условиям промышленного применения диапазоне.

👉Например, с помощью средств, которые уже найдены и достаточно широко исследованы, такие как новые виды хлорофилла «d» и «f». Открытие и успехи в исследовании свойств и особенно функций длинноволновых видов хлорофилла «d» и «f» не только существенно расширили наши представления о возможном диапазоне электромагнитного излучения, используемого фототрофами в оксигеном фотосинтезе, но и показали осуществимость казалось бы невозможного – переноса энергии возбуждения против градиента энергий от длинноволновых хлорофиллов d (f) к более коротковолновому хлорофиллу «а» в РЦ ФС2.

❗️В ЛУФБС ИФР уже получены обнадёживающие результаты о возможности использования длинноволновых форм хлорофилла «d» и «f», способных поглощать фотоны низкой энергии, для существенного расширения «полезного» диапазона электромагнитного излучения в длинноволновую часть спектра в солнечных ячейках, в которых в качестве фотосенсибилизатора применяются эти виды хлорофилла.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3672

Три-риформинг метана

💪Этот процесс преобразования газа заслуживает особого внимания. Он сочетает эндотермические реакции парового и углекислотного риформинга с экзотермическими реакциями парциального и полного окисления.

👍Данный метод имеет ряд преимуществ:
1️⃣ высокая энергоэффективность – энергозатраты компенсируются собственной энергией исходного углеводордного сырья;
2️⃣ высокая гибкость процесса – путем изменения соотношения между исходными реагентами можно получить продукт заданного компонентного состава;
3️⃣ снижение скорости побочного процесса коксообразования;
4️⃣ химическая утилизация СО2.

👉Привлекает внимание возможность использования углеродсодержащих материалов для три-риформинга метана. Например, для смеси CH4:CO2:H2O:O2:N2 = 1:0.34:0.23:0.5:2.12 при 750ºС в присутствии катализатора 5%Ni@MWCNT/5%Ce достигается высокая конверсия реагентов 96.8% CH4, 38.7% CO2, мольное отношение H2/CO в продуктах реакции равно 1.9. В работе CBM моделируется смесью состава CH4/CO2/H2O/O2/N2=1.0/0.45/0.45/0.1/0.4
и ее переработкой при 800оС в присутствии катализатора Ni-Mg-ZrO2 достигается высокая конверсия метана (99%) и СО2 (65%) и хорошие показатели по соотношению H2/CO = 1.5.
https://t.iss.one/globalenergyprize/3661