Connect with us

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Nanotehnologija

Ugljikove nanocjevčice – novi izvor električne energije?

Tim znanstvenika s MIT-a otkrio je ranije nepoznatu pojavu koja može uzrokovati snažne valove energije koja prolazi kroz ugljikove nanocjevčice. Otkriće bi moglo dovesti do novog načina proizvodnje električne energije, kažu znanstvenici.

Fenomen, opisan kao valovi termičke energije, “otvara novo područje istraživanja energije, što je rijetkost”, kaže Michael Strano, izvanredni profesor kemijskog inženjerstva na MIT-u, koji je pomoćni autor članka koji je objavljen u časopisu Nature Materials 7. ožujka. Glavni autor je Wonjoon Choi, student na doktoratu iz strojarstva na MIT-u.

Kao što energija putuje valovima po površini oceana, isto tako termički val – pomični puls topline – koji putuje mikroskopskim žicama, može stvarati tok elektrona, odnosno električnu struju. Ključni sastojak u receptu su ugljikove nanocjevčice – submikroskopske šuplje cijevi od ugljikovih atoma oblika žičanih rešetaka. Ove cijevi, koje imaju promjer od samo nekoliko nanometara, dio su obitelji novih ugljikovih molekula, koja uključuje i buckyballs grafičke pločice, koje su bile predmetom intenzivnog istraživanja širom svijeta tijekom posljednja dva desetljeća.

U novim eksperimentima, svaka od tih električki i termički vodljivih nanocjevčica obložena je slojem reaktivnog goriva koje može proizvesti toplinu raspadanjem. To gorivo je zatim zapaljeno na jednom kraju nanocijevi korištenjem laserske zrake ili iskre visokog napona, a rezultat je bio termalni val koji se kreće duž ugljikovih nanocijevi kao plamen. Toplina iz goriva odlazi u nanocijevi, gdje putuje tisuće puta brže nego u samom gorivu. Uz temperaturu od 3000 kelvina, ovaj prsten topline širi se duž cijevi 10 000 puta brže od normalnog širenja ove kemijske reakcije. Grijanje proizvedeno izgaranjem, ispostavlja se, također gura elektrone duž cijevi, kreirajući znatan tok električne struje.

Izgaranje valova – poput ovoga pulsa topline duž žice – proučavalo se matematički više od 100 godina, kaže Strano, ali on je bio prvi koji je predvidio da se takvi valovi mogu širiti nanocijevima ili da bi ovaj val topline mogao gurnuti električnu struju duž žice. Strano kaže: “Kada smo krenuli testirati nanocjevčice i njihovo zagrijavanje gorivom kako bismo promatrali reakciju, pretpostavili smo sličan rezultat, ali smo bili zaista iznenađeni maksimumom napona kojeg smo dobili.” Nakon daljnjeg razvoja, sustav će moći proizvoditi energiju, a ta će energija s obzirom na težinu nanocjevčica, biti oko 100 puta veća od ekvivalentne litij-ionske baterije.

Količina oslobođene energije puno je veća od one predviđene po termoelektričnim izračunima. Iako mnogi poluvodički materijali mogu proizvesti električni potencijal kada ih se zagrije, kroz nešto što se zove Seebeckov efekt, taj je efekt vrlo slab kod ugljika. “Čini se da termalni val nosi električne nosioce naboja (elektrone ili šupljine) baš kao što na oceanu valovi mogu podići i nositi krhotine po površini. To svojstvo je odgovorno za veliku snagu koju proizvodi ovaj sustav”, kaže Strano.

Budući da je ovo novo otkriće, teško je točno predvidjeti gdje će se moći koristiti. Strano sugerira da je jedan od mogućih primjena omogućavanje novih vrsta ultra-malih elektroničkih uređaja npr., uređaja veličine zrna riže, ili medicinskih uređaja koji bi bili ubrizgani u tijelo. Ili bi to moglo dovesti do “senzora za okoliš koji bi mogli biti razbacani poput prašine u zraku”, kaže Strano. U teoriji, kaže, takvi uređaji mogu održavati svoje napajanje na neodređeno vrijeme, za razliku od baterija koje zahtijevaju stalne troškove.

Znanstvenici planiraju nastaviti istraživati drugi aspekt njihove teorije: da pomoću različitih vrsta reaktivnog materijala za oblaganje, valna fronta oscilira, čime bi se mogla proizvodi izmjenična struja. “To će otvoriti niz mogućnosti”, kaže Strano. Današnje verzije sustava imaju nisku učinkovitost jer se mnogo energije troši na za izgaranje. Tim planira raditi na poboljšanju učinkovitosti i nada se kako će se ovo njihovo otkriće ubrzo početi koristiti u svakodnevnom životu.

Izvor: sciencedaily.com

Ostavi komentar

Leave a Reply

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Možda će vas zanimati

Kemija

Sedamdeset istraživača sastavilo je opširni priručnik s detaljnim objašnjenjima za buduće proizvođače. Grafen se smatra materijalom budućnosti zbog svoje nevjerojatne snage i mnoštva mogućih...

Klima

Airbus želi izgraditi prvi putnički zrakoplov s niskom emisijom ugljika i uvesti ga u promet do 2035., kazao je direktor Guillaume Faury. Guillaume Faury je...

Tehnologija

Ugljična vlakna su Superman među materijalima. Pet puta su jača od čelika i imaju tek dio njegove težine, a koriste se u proizvodnji svega...

Planete i mjeseci

Ako ste pozornije pratili vijesti vezane uz NASA-in rover Curiosity koji trenutno putuje bespućima Marsa, vjerojatno ste s uzbuđenjem čekali dugonajavljivanu konferenciju za medije...