Предложен вариант
выработки электроэнергии из нейтрино с помощью графена
25 февраля 2022
Знания о графене, как источнике
получения энергии, углубляются и возможность
прикладного использования его в энергогенерирующих
системах приобретает реальные и конкретные очертания
Тот факт, что графен способен генерировать
электрический ток под воздействием нейтрино и других полей излучений доказали
учёные немецкой научно-технологической компании Neutrino
Deutschland GmbH во главе с
Holger Thorsten Schubart и использовали это открытие для создания
инновационного Neutrinovoltaic источника генерации
постоянного тока.
Оказалось, что графен
(двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода
толщиной в один атом. Атомы углерода находятся в sp²-гибридизации и
соединены посредством σ- и π-связей в
гексагональную двумерную кристаллическую решётку), не могут существовать в
2D-плоскости.
Чтобы существовать отдельно друг от друга, графен должен вести себя как трехмерный материал для
обеспечения необходимой стабильности. Оказалось, что «лазейкой» является
смещение подвижных атомов, что и придает графену
свойства третьего измерения. Иными словами, графен
никогда не был 100% плоским — он вибрировал на атомарном уровне так, чтобы его
соединения не подвергались спонтанному распаду. Группа физиков Манчестерского
университета под руководством Пола Тибадо доказала,
что дело в так называемых «полетах Леви» — шаблонах небольших случайных
колебаний, сочетающихся с внезапными, резкими сдвигами. В атомном масштабе
физики видели их впервые. Измеряя скорость и масштаб этих графеновых
волн, Тибадо предположил, что их можно использовать
для извлечения энергии из окружающей среды.
Разместив электроды с обеих сторон секции такого графена, был получен крошечный генератор. Согласно
расчетам, графен размером 10х10 микрон обладает
мощностью в 10 микроватт. Это не много для прикладного использования такого
эффекта. Однако, учёные Манчестерского университета
зафиксировали и подтвердили сам факт возможности получения электрического тока
на единичном слое графена.
Теоретические и опытные данные относительно свойств графена и принципа изготовления устройств, которые позволяют
создать действующую технологию получения электрического тока, были впервые
заявлены и технологически обоснованы учёными немецкой компании Neutrino Deutschland GmbH под руководством математика, доктора эк. наук Holger Thorsten Schubart. Технология получила название Neutrinovoltaic.
Компания продвинулась намного дальше вперёд в сравнении с работами всех других
исследователей и, прежде всего, в аспекте прикладного применения знаний в этой
области и закрепила свой бесспорный приоритет, получив патент № EP3265850A1 в
создании наносимого на металлическую фольгу многослойного наноматериала
из чередующихся слоёв графена и кремния с добавлением
легирующих элементов. Изобретённый наноматериал
позволяет преобразовывать энергию нейтрино и других частиц окружающих полей
излучений в электроэнергию.
Так же, как и в случае недавно
открытого трехслойного графенового сверхпроводящего
материала, в основе Neutrinovoltaic технологии,
разработанной Holger Thorsten
Schubart и международной командой учёных, инженеров и
техников компании, лежит использование сверхтонких слоев графена
для создания резонанса от проходящих излучений искусственного и естественного
происхождения, включая космические нейтрино, и преобразования кинетической
энергии частиц в электрический ток. Для достижения необходимого эффекта на
подложку из металлической фольги наносится в несколько слоёв графен и легированный кремний, и, при прохождении излучений
через эту комбинацию слоёв кремния и графена,
стартует гармонический резонансный процесс, который затем регистрируется
электрическим преобразовательным устройством. Покрытая сторона металлического
носителя представляет собой положительный полюс, а непокрытый — отрицательный.
Многослойное покрытие позволяет получить больше энергии с единицы площади, что
является крайне важным фактором для создания промышленных электрогенерирующих
изделий.
Это обеспечивает возможность изготавливать компактные
источники тока различных мощностных характеристик и размеров и позволяет
создавать источники тока для электроснабжения домовладений, а также размещать
их внутри корпусов практически всех приборов, которые требуют электропитания,
включая корпуса электромобилей. Несколько листов фольги с
нанесённым инновационным наноматериалом, размещенных
друг над другом, как пачка писчей бумаги, а значит соединённых последовательно,
составляют энергетическую ячейку. При варьировании соединением
нескольких энергетических ячеек создаётся источник постоянного тока необходимых
габаритных размеров и мощностных характеристик. Источник постоянного тока
размером «с дипломат», имеет
выходную мощность от 4,5 до 5,5 кВт /час.
За последние пять лет появился ряд научных публикаций,
которые посвящены вопросам взаимодействия нейтрино с веществами. Роль энергии
нейтрино в процесс электрогенерации по Neutrinovoltaic технологии сложно переоценить. Последние
опубликованные данные экспериментов COHERENT в лаборатории Ок-Ридж (США) доказали, что нейтрино низких энергий участвуют
в слабых взаимодействиях с ядрами веществ. Исследователи первыми обнаружили и
проанализировали когерентное упругое рассеяние нейтрино на ядрах. Это
долгожданное подтверждение, предсказанное в Стандартной модели физики частиц,
оценивает процесс достаточно точно, чтобы наложить ограничения на
альтернативные теоретические модели.
Взаимодействия нейтрино с веществом являются одним из
основных факторов, вызывающих колебания атомов графена,
происходящих в виде «графеновых волн», которые при
контакте со слоями кремния высвобождают электроны и генерируют электрический
ток. Но, взаимодействовать с веществом будет любое нейтрино, имеющее массу.
Нейтрино имеют массу, а значит и энергию согласно формуле E=mc² —
уравнение, которое в теоретической физике устанавливает взаимосвязь между
энергией (E), в любой форме, и массой (m).
Теоретические фундаментальные основы Neutrinovoltaic
технологии и примеры её применения подробно изучены учёными немецкой компании Neutrino Deutschland GmbH и подробно изложены в различных публикациях.
Независимо параллельно проведенные мировыми научными
центрами исследования свойств графена показывают
безусловную перспективность применения графена для
создания экологически чистых источников постоянного тока и создания на их
основе распределённой системы электроснабжения, не требующей централизованного
электроснабжения. Neutrino Deutschland
GmbH сделала первый успешный шаг в этом направлении,
показав, насколько близка к реальному воплощению, казалось бы, фантастическая
идея преобразования энергии полей излучений в постоянный ток.
источник - https://www.atomic-energy.ru/news/2022/02/25/122285