TOP-9 پیشرفت فناوری های صرفه جویی در انرژی در آینده

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

اخبار جدید علم و فناوری. ما آخرین اکتشافات دانشمندان، بررسی های فنی، آخرین اخبار از اینترنت و فناوری های پیشرفته را منتشر می کنیم.

سلول خورشیدی جدید رکورد بازدهی را شکست

قرار دادن سلول های خورشیدی پروسکایت روی سلول های خورشیدی سیلیکونی یکی از راه های افزایش میزان نور خورشید است.

استفاده از سلول های فتوولتائیک خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر در حال افزایش است زیرا این فناوری کارآمدتر و ارزان تر می شود.

قرار دادن سلول های خورشیدی پروسکایت روی سلول های سیلیکونی یکی از راه های افزایش میزان نور خورشید است و اکنون محققان دانشگاه ملی استرالیا رکورد کارایی این سلول های خورشیدی پشت سر هم را شکسته اند.

محققان می گویند سلول های خورشیدی جدیدشان که بر پایه پروسکایت و سیلیکون ساخته شده اند، 27.7 درصد راندمان تبدیل نور خورشید به انرژی را به دست آورده اند. این بیش از دو برابر چیزی است که فناوری فقط پنج سال پیش می‌توانست تولید کند (13.7 درصد)، و این یک گام مثبت نسبت به گزارش‌های دو سال پیش است - 25.2 درصد.

جالب اینجاست که این فناوری در حال حاضر از اکثر پنل های خورشیدی موجود در بازار که در اطراف علامت بازده 20 درصد قرار دارند، بهتر عمل می کند. آنها فقط بر اساس سیلیکون هستند و انتظار می رود در چند سال آینده به حداکثر حد مجاز خود برسند.

سیلیکون و پروسکایت هر دو در تبدیل نور خورشید به انرژی خوب هستند، اما با هم حتی بهتر عمل می کنند. این به این دلیل است که این دو ماده نور با طول موج های مختلف را جذب می کنند - سیلیکون عمدتاً نور قرمز و مادون قرمز را جمع آوری می کند، در حالی که پروسکایت در سبز و آبی تخصص دارد.

برای استفاده بیشتر از این، محققان سلول های پروسکایت نیمه شفاف را روی سلول های سیلیکونی قرار می دهند. پروسکایت آنچه را که نیاز دارد می گیرد، در حالی که سایر طول موج ها به سیلیکون فیلتر می شوند.

دانشمندان اکنون در حال تلاش برای بهبود کارایی بیشتر هستند، زیرا این فناوری به سرعت در حال تجاری شدن است. به گفته محققان، راندمان باید حدود 30 درصد باشد تا برای تولید انبوه قابل استفاده باشد و انتظار می‌رود این اتفاق تا سال 2023 رخ دهد.

سیستم تصویربرداری سه بعدی جدید می تواند تک فوتون ها را بگیرد

فناوری جدید اولین نمایش واقعی کاهش نویز تک فوتونی است

محققان موسسه فناوری استیونز یک سیستم تصویربرداری سه بعدی ساخته اند که از خواص کوانتومی نور برای ایجاد تصاویری 40000 برابر واضح تر از فناوری فعلی استفاده می کند. این کشف راه را برای استفاده موثر از سیستم LIDAR در خودروهای خودران و سیستم های نقشه برداری ماهواره ای، ارتباطات در فضا و غیره هموار می کند.

این کار به یک مشکل طولانی مدت با LIDAR می پردازد که لیزر را به سمت اهداف دور شلیک می کند و سپس نور منعکس شده را تشخیص می دهد. در حالی که آشکارسازهای نور مورد استفاده در این سیستم‌ها به اندازه کافی حساس هستند تا تصاویر دقیقی از چند فوتون ایجاد کنند - ذرات ریز نور، تشخیص قطعات بازتاب‌شده نور لیزر از نور پس‌زمینه درخشان‌تر مانند نور خورشید دشوار است.

دانشمندان می‌گویند: «هرچه حسگرهای ما حساس‌تر شوند، به نویز پس‌زمینه حساس‌تر می‌شوند. این مشکلی است که ما در حال حاضر سعی در حل آن داریم.» فناوری جدید اولین نمایش واقعی سرکوب نویز تک فوتون با استفاده از تکنیکی به نام حالت مرتب‌سازی پارامتریک کوانتومی یا QPMS است که برای اولین بار در سال 2017 ارائه شد.

برخلاف اکثر ابزارهای فیلتر نویز که برای پاکسازی تصاویر پر سر و صدا به پردازش پس از نرم‌افزار متکی هستند، QPMS امضاهای نور کوانتومی را با استفاده از اپتیک‌های غیرخطی عجیب و غریب تأیید می‌کند تا تصاویری به‌طور تصاعدی تمیزتر در سطح حسگر ایجاد کند.

یافتن یک فوتون خاص که حامل اطلاعات در میان نویز پس‌زمینه است، مانند تلاش برای ربودن یک دانه برف از کولاک است - اما این دقیقاً همان کاری است که محققان در انجام آن موفق شدند. آنها روشی را توصیف می کنند که خواص کوانتومی خاصی را در یک پالس خروجی نور لیزر نشان می دهد و سپس نور ورودی را فیلتر می کند تا حسگر فقط فوتون هایی را با ویژگی های کوانتومی مشابه تشخیص دهد.

نتیجه: یک سیستم تصویربرداری که به شدت به فوتون‌هایی که از هدف خود بازمی‌گردند حساس است، اما تقریباً همه فوتون‌های نویزدار ناخواسته را نادیده می‌گیرد. این رویکرد تصاویر سه بعدی واضحی را تولید می کند، حتی زمانی که هر فوتون حامل سیگنال توسط فوتون های پر نویز بیشتری غرق می شود.

پاتریک رین، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «با پاکسازی تشخیص اولیه فوتون، ما مرزهای تصویربرداری سه بعدی دقیق را در محیط‌های پر سر و صدا جابجا می‌کنیم. ما نشان داده‌ایم که می‌توانیم میزان نویز را تا حدود 40000 برابر آنچه که پیشرفته‌ترین فناوری تصویربرداری می‌تواند ارائه دهد کاهش دهیم.»

از لحاظ عملی، کاهش نویز QPMS می تواند LIDAR را برای ایجاد تصاویر سه بعدی دقیق و دقیق در فواصل تا 30 کیلومتری استفاده کند. QPMS همچنین می‌تواند برای ارتباطات اعماق فضایی استفاده شود، جایی که تابش خیره‌کننده خورشید معمولاً پالس‌های لیزر دور را از بین می‌برد. شاید هیجان انگیزتر از همه این باشد که این فناوری همچنین می تواند دید واضح تری از حساس ترین قسمت های بدن انسان به محققان بدهد.

با ارائه تصویربرداری تقریباً بی‌صدا از تک فوتون، این سیستم به محققان کمک می‌کند تا با استفاده از پرتوهای لیزری تقریباً نامرئی و ضعیف، تصاویر واضح و با جزئیات زیادی از شبکیه چشم انسان ایجاد کنند که به بافت‌های حساس چشم آسیب نمی‌رساند.

نانوماهواره «سوان» با بادبان خورشیدی به فضا فرستاده خواهد شد

نانوماهواره روسی "لبد" ممکن است اولین فضاپیمایی باشد که با استفاده از بادبان خورشیدی مدار زمین را ترک می کند. مدل پروازی این ماهواره را می توان در سه سال ارائه کرد و پس از آن یک پرواز آزمایشی دنبال خواهد شد.

این تکنیک برای ماموریت های تحقیقاتی برنامه ریزی شده است که به دلیل کنار گذاشتن استفاده از موتورهای پیشران سنگین ارزان تر می شود - این باعث کاهش وزن کل کاوشگر داخلی می شود. تفاوت اصلی طرح لبد با طرح خارجی، طراحی منحصر به فرد روتور بادبان دو پره است که امکان افزایش مساحت آن را ده برابر می کند. همانطور که مدرس ارشد دانشگاه فنی دولتی مسکو نام برد. باومن الکساندر پوپوف، بادبان دوار دو پره که توسط دانشگاه ثبت شده است، روی سوان نصب خواهد شد که برای استقرار به قاب نیازی ندارد. این دانشمند خاطرنشان کرد: به لطف این، ما انتظار داریم که با همان وزن ساختار، مساحت آن را ده برابر کنیم.

به گفته پوپوف، دستگاه جدید توسط یک پرتابگر به مداری با ارتفاع 1000 کیلومتری تحویل داده خواهد شد. پس از آن، چرخش کنترل شده آغاز می شود، که توسط موتورهای الکتروترمال شنت - جت های مقاومت (آنها انرژی لازم را از پانل های خورشیدی دریافت می کنند) آغاز می شود. همزمان با توجه به نیروی گریز از مرکز، دو بادبان با پوشش بازتابنده یک طرفه از سیلندرهای مخصوص دو طرف ماهواره به فضا پرتاب خواهند شد. طول کل آنها حدود 320 متر خواهد بود.

دانشمندان سیستم تامین برق زمین از فضا را به ثبت رساندند

بر اساس داده‌های موجود در وب‌سایت سرویس فدرال مالکیت فکری، مؤسسه مهندسی رادیو مسکو آکادمی علوم روسیه حق امتیازی برای سیستم انتقال انرژی از یک نیروگاه خورشیدی در حال چرخش به زمین دریافت کرد.

بر اساس این سند، دانشمندان پیشنهاد می کنند که یک نیروگاه خورشیدی فضایی در ارتفاع 300 تا 1000 کیلومتری مستقر کنند و هنگام پرواز بر فراز نقطه دریافت زمین، انرژی انباشته شده در باتری های نیروگاه را با استفاده از امواج مایکروویو منتقل کنند.

در همان زمان، یک پتنت مشابه آمریکایی در سال 1971 در پتنت روسیه نشان داده شده است که در آن ایده ایجاد یک نیروگاه فضایی خورشیدی برای اولین بار مطرح شد. سپس پیشنهاد شد که نیروگاه را در یک مدار زمین ثابت با ارتفاع 36 هزار کیلومتر قرار دهیم، که به آن اجازه می دهد در تمام مدت عملاً بالای همان بخش از سطح زمین باشد و در نتیجه از انتقال مداوم انرژی به زمین اطمینان حاصل شود.. اما در این حالت ایستگاه گیرنده باید در خط استوا قرار گیرد. پیشنهاد روسیه امکان انتقال انرژی به مناطق دیگر زمین را فراهم می کند.

در سال 2018، معاون اول مدیر کل هلدینگ شوابه، سرگئی پوپوف، در مصاحبه با ریانووستی، گفت که دانشمندان روسی در حال توسعه لیزر مداری با آینه تکرارکننده هستند که قادر به انتقال انرژی خورشیدی به آن قسمت‌ها هستند. زمینی که در آن ساخت نیروگاه های برق غیرممکن یا بسیار دشوار است، از جمله تعداد آنها به قطب شمال.

سیستم تشخیص به پهپادها اجازه می دهد 10 برابر سریعتر پرواز کنند و سقوط نکنند

مهندسان دانشگاه زوریخ (سوئیس) یک سیستم کاملاً جدید جلوگیری از برخورد را برای هواپیماهای بدون سرنشین ارائه کرده‌اند که هنوز در دنیا سریع‌تر و دقیق‌تر نیست. آنها از این واقعیت نتیجه گرفتند که نرخ واکنش 20-40 میلی ثانیه، مانند بسیاری از سیستم های بدون سرنشین تجاری، برای سازماندهی حرکت ایمن هواپیماهای بدون سرنشین پرسرعت کافی نیست. سوئیسی‌ها برای نشان دادن توانایی‌های زاییده فکر خود، از بازی جهنده استفاده کردند و به پهپادها آموزش دادند تا به طرز ماهرانه‌ای از توپ‌هایی که به سمت آنها پرواز می‌کردند جاخالی دهند.

مشکل زمان واکنش پهپادها به موانع دو ریشه دارد. اول سرعت بالای حرکت وسایل نقلیه پرنده در مقایسه با زمینی. ثانیا، قدرت محاسباتی ضعیف، که به دلیل آن سیستم های روی برد زمان لازم برای تجزیه و تحلیل وضعیت و تشخیص تداخل را ندارند. به عنوان راه حل، مهندسان حسگرها را با "دوربین های رویداد" جایگزین کردند و سرعت واکنش را به 3.5 میلی ثانیه افزایش دادند.

دوربین رویداد تنها به تغییرات در روشنایی تک تک پیکسل‌ها در قاب واکنش نشان می‌دهد و دیگران را نادیده می‌گیرد، بنابراین برای شناسایی یک شی متحرک در پس‌زمینه ایستا یا کم تحرک نیاز به پردازش اطلاعات بسیار کمی دارد. از این رو سرعت واکنش بالا است، اما در جریان آزمایش های عملی مشخص شد که نه پهپادهای موجود و نه خود دوربین ها برای این کار مناسب نیستند. شایستگی مهندسان سوئیسی این است که هم دوربین‌ها و هم پلتفرم کوادکوپترها را بازسازی کردند، به علاوه الگوریتم‌های لازم را توسعه دادند و در واقع یک سیستم جدید ایجاد کردند.

یک پهپاد با چنین سیستمی در 90 درصد موارد هنگام بازی بالنسر موفق می شود از فاصله 3 متری فقط از توپی که با سرعت 10 متر بر ثانیه به سمت آن پرتاب می شود فرار کند. و این فقط در حضور یک دوربین، اگر اندازه تداخل از قبل مشخص باشد - وجود دو دوربین به او اجازه می دهد تا تمام پارامترهای تداخل را به دقت محاسبه کند و تصمیم درستی بگیرد. اکنون مهندسان در حال کار بر روی آزمایش سیستم در حال حرکت، هنگام پرواز در مسیرهای دشوار هستند. بر اساس محاسبات آنها، در نتیجه پهپادها بدون خطر برخورد، ده برابر سریعتر از اکنون پرواز خواهند کرد.

دانشمندان سنگاپوری یاد گرفته‌اند که چگونه از لاستیک‌های قدیمی آئروژل عالی بسازند

دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور از این واقعیت که تنها 40 درصد لاستیک‌های مستعمل به سمت بازیافت می‌روند، به شدت ناامید شده بودند، بنابراین آنها به دنبال یافتن راه‌حل جایگزین برای این مشکل شدند. هیچ طرح روشنی وجود نداشت، فقط یک ایده - جداسازی لاستیک از مواد لاستیک و دادن شکل جدیدی به آن. به عنوان مثال، آن را به یک پایه هواژل متخلخل تبدیل کنید - یک ساختار سلولی که در آن سلول ها با گاز پر می شوند.

در جریان آزمایش‌ها، دانشمندان قطعات نازک لاستیک‌ها را در مخلوطی از حلال‌های دوست‌دار محیط‌زیست و آب خیس کردند تا لاستیک را از ناخالصی‌ها پاک کنند. سپس محلول هضم شد تا یک توده یکنواخت تشکیل شود، تا 50- درجه سانتیگراد سرد شد و به مدت 12 ساعت در محفظه خلاء لیوفیلیز شد. خروجی یک آئروژل متراکم و سبک بود.

برخلاف سایر انواع آئروژل ها، نسخه مبتنی بر لاستیک چندین برابر قوی تر بود. و پس از اعمال پوشش از متوکسی تری متیل سیلان، در برابر آب نیز مقاوم شد، که بلافاصله زمینه کاربرد امیدوارکننده آن را مشخص کرد - به عنوان یک جاذب برای تصفیه نشت نفت. زباله های دیروز به خلاص شدن از شر نوع دیگری از زباله و آلودگی کمک می کند.

اما بیشتر از همه، دانشمندان سنگاپوری از جنبه اقتصادی اختراع راضی هستند. ایجاد ورقه ایروژل لاستیکی به مساحت 1 متر مربع. و ضخامت 1 سانتی متر 12-13 ساعت طول می کشد و قیمت آن 7 دلار است. این فرآیند را می توان به راحتی افزایش داد و به یک تجارت جذاب تبدیل کرد. به خصوص با توجه به ذخایر بسیار زیاد و ارزان بودن منبع.

یک تاکسی هوایی بدون سرنشین در فدراسیون روسیه در حال توسعه است

یک تاکسی هوایی بدون سرنشین در روسیه در حال ایجاد است که می تواند مسافران را در مسافت 500 کیلومتر با سرعت 500 کیلومتر در ساعت جابجا کند. اولین مدل آزمایشی قرار است تا سال 2025 ساخته شود، از آن برای برخاستن و فرود عمودی استفاده می شود.

روزنامه ایزوستیا می نویسد، انتظار می رود در ادامه یک مدل پروازی تولید شود که ظرفیت حمل آن 500 کیلوگرم (چهار سرنشین) خواهد بود.

چنین تاکسی هوایی اساساً برای استفاده در شهرهای با جمعیت بیش از یک میلیون نفر و در بزرگترین مناطق کشور طراحی شده است. توسعه دهندگان ابتکار فناوری ملی (NTI) توضیح دادند که استفاده از این وسیله نقلیه به دلیل کمبود باند در روسیه مرتبط خواهد شد.

سرعت بالای وسیله نقلیه توسط یک واحد توربین گازی نصب شده روی هواپیما و متصل به یک ژنراتور الکتریکی تضمین می شود. پاول بولات، معاون مدیر گروه کاری Aeronet در NTI گفت: این شش موتور ثابت را از طریق باتری ابرخازن تغذیه می کند. به گفته وی، موتورها فن های بالابر و نگهدارنده را می چرخانند که به طور کامل به داخل بدنه که به عنوان بال عمل می کند جمع می شوند. برنامه ریزی شده است که کنترل توسط سکان جت و با تغییر بردار رانش انجام شود. لوازم الکترونیکی قدرت خودرو به جای سیلیکون سنتی از کاربید سیلیکون ساخته خواهد شد.

جنس بدنه نیز نوآورانه خواهد بود. طراحان قرار است از جدیدترین آلیاژ آلومینیوم و اسکاندیم استفاده کنند. این در موسسه همه روسیه مواد هوانوردی توسعه یافته است. این یک بدنه تمام فلزی سبک وزن ایجاد می کند.

تویوتا و لکسوس فناوری هایی را توسعه می دهند که سرقت خودرو را بی معنی می کند

سرقت خودرو یکی از بزرگترین دردسرهایی است که صاحبان خودرو با آن روبرو هستند. حتی سیستم های هشدار همیشه با وظایف خود کنار نمی آیند، اما سازندگان در حال حاضر راه حل پیشرفته تری دارند. از سال 2020، کل طیف برندهای تویوتا و لکسوس در روسیه توسط شناسه ضد سرقت منحصر به فرد T-Mark / L-Mark محافظت می شود.

شناسه علامت گذاری یک خودرو با ریزنقاط از فیلمی با قطر 1 میلی متر است که روی آن یک کد پین منحصر به فرد اعمال می شود که با شماره VIN یک ماشین خاص مرتبط است. در مجموع، تا 10000 چنین نقطه ای برای عناصر و مجموعه های مختلف بدنه اعمال می شود. می توانید مطابقت آنها را با وسیله نقلیه "ضمیمه" در سایت های toyota.ru و lexus.ru بررسی کنید.

استفاده از علامت گذاری به آژانس های اجرای قانون و خریداران خودروهای دست دوم اجازه می دهد تا داده های "گذرنامه" خودرو را با تاریخ واقعی ساخت، تجهیزات، ساخت و شماره موتور و سایر مشخصات آن تأیید کنند.سازنده شناسه ها را به عنوان راه حلی معرفی می کند که به طور قابل توجهی علاقه هواپیماربایان به خودروهای تویوتا و لکسوس را کاهش می دهد و امکان فروش مجدد وسایل نقلیه توسط آنها را در بازار ثانویه حذف می کند.

اولین خودرویی که L-Mark را در بازار داخلی دریافت کرد، لکسوس ES بود - به گفته سازنده، تا به امروز هیچ موردی از سرقت این سدان مجهز به علائم ضد سرقت وجود نداشته است. علاوه بر این، صاحبان خودروهای علامت گذاری شده دارای تخفیف تا 15٪ در سیاست CASCO در مورد خطر سرقت هستند. پیش بینی می شود که روند تجهیز طیفی از برندهای تویوتا و لکسوس در روسیه به T-Mark / L-Mark در طول سال 2020 تکمیل شود.

موتور الکتریکی روسی روی ابررساناها در حین پرواز آزمایش می شود

متخصصان TsIAM به نام پی بارانوف مقدمات آزمایش اولین نیروگاه هیبریدی در روسیه با موتور الکتریکی را آغاز کرد. ریانووستی روز قبل با اشاره به سرویس مطبوعاتی مرکز آزمایش های علمی در این باره گزارش داد.

در اواسط ماه جاری، نمایندگان این موسسه از FSUE SibNIA im بازدید کردند. SA Chaplygin ، جایی که آنها آزمایشگاه پرواز را در پایگاه Yak-40 مورد بررسی قرار دادند، جایی که قرار است یک واحد امیدوار کننده در آینده آزمایش شود. انتظار می‌رود آزمایش‌های پروازی ۲ سال دیگر انجام شود. قرار است جدیدترین موتور الکتریکی با دمای بالا بر روی ابررساناها و یک سیستم خنک کننده در دماغه هواپیما نصب شود که توسط ZAO Superox به دستور FPI ایجاد شده است. یادآوری می کنیم که این واحد یک توسعه داخلی منحصر به فرد است که می تواند در مقایسه با تجهیزات الکتریکی سنتی مزیت محسوسی در چگالی توان و کارایی اجزای یک تاسیسات هیبریدی ایجاد کند.

به نوبه خود، به جای یکی از سه موتور در "دم" آزمایشگاه پرواز، یک واحد توربین گازی توربوشفت با یک ژنراتور الکتریکی، توسعه یافته توسط USATU، نصب خواهد شد. واحدهای سیستم کنترل و باتری ها در کابین Yak-40 قرار خواهند گرفت. مهندسان آزمایشی نیز در طول پرواز در آنجا حضور خواهند داشت. هدف اصلی آزمایش های آتی ایجاد یک نمایشگر نیروگاه هیبریدی است که در آینده می تواند بر روی هواپیماهای امیدوار کننده بین منطقه ای روسیه نصب شود.