"ENERGY NEUTRINO" - فناوری رایگان تولید برق

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

در ارتباط با تغییرات اقلیمی جهانی در دهه های اخیر که از جمله به دلیل شیوه غیرمسئولانه و کوته بینانه زندگی بشر ایجاد شده است، مسئله توسعه فن آوری های جدید و ایجاد مواد جدیدی است که نه تنها زندگی راحت را برای فرد فراهم می کند. ، اما همچنین می تواند تأثیر منفی زندگی انسان بر روی زیستگاه خود را به شدت کاهش دهد.

تأثیر فعالیت های انسانی بر آب و هوا موضوعی چند جزئی و بسیار پیچیده است، از جمله دفع زباله های انسانی و امتناع از سوزاندن سوخت های فسیلی برای تولید برق و استفاده از آن برای موتورهای احتراق داخلی.

مدتهاست که در جامعه علمی بحث در مورد واقعی بودن تولید الکتریسیته از ذرات نوترینوی کیهانی وجود دارد. یک طرف به طور مثبت ادعا می کند که شار نوترینوهای کیهانی از طریق سطح زمین، بدون توجه به آب و هوا و زمان سال، در روز و شب پایدار است، و اگر دانشمندان یاد گرفته باشند که چگونه از طیف مرئی تابش (نور خورشید) الکتریسیته دریافت کنند، آنگاه دریافت جریان از طیف نامرئی تابش (مانند نوترینوهای کیهانی) یا سایر انواع تابش ممکن است. و سوال فقط در ایجاد مواد جدیدی است که اجازه می دهد انرژی نوترینوها را به جریان الکتریکی تبدیل کند.

بدبینان استدلال می کنند که اگرچه جایزه نوبل فیزیک در سال 2015 برای اثبات این واقعیت که نوترینوها دارای جرم هستند اعطا شد، اما این جرم بسیار کوچک است (بسیار سبکتر از الکترون ها). اگر فرض کنیم که انرژی را می توان از نوترینوها به دست آورد، دو سوال مطرح می شود: به چه قیمتی و آیا عملی خواهد بود؟ پروفسور یحیا خلیل، دانشگاه ییل، ایالات متحده آمریکا و پژوهشگر دانشگاه آکسفورد، بریتانیا، می‌گوید به بیان ساده، امکان‌سنجی فنی و اقتصادی باید نشان داده شود. ژاک روتوریر از دانشگاه بوردو به او ملحق می شود - آزمایش مکعب یخ یک نمایش عالی دیگر از برهم کنش بسیار کوچک نوترینوها با ماده است. بله مقداری انرژی در این فرآیند منتقل می شود. اما هیچ شانسی برای دریافت انرژی کافی برای تولید برق حتی برای پختن یک تخم مرغ وجود ندارد. اما آیا دانشمندان نظریه پردازانی هستند که عمدتاً مبانی بنیادی فیزیک نوترینو و نه کاربردهای کاربردی آنها را مطالعه می کنند، درست است؟

لازم به ذکر است که در سالهای اخیر مقالات زیادی در توصیف تحقیقات انجام شده در این زمینه منتشر شده است. و هنگام تجزیه و تحلیل مقالات دانشمندان کشورهای مختلف، می توان نتیجه گرفت که راه استفاده از نوترینوهای کیهانی برای تولید انرژی در ایجاد موادی با افزایش ارتعاش اتمی نهفته است. پروفسور ونسا وود و همکارانش در طبیعت، ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) و همکارانش توضیح می دهند که چه فرآیندهایی باعث ارتعاشات اتمی در هنگام اندازه گیری مواد می شوند و چگونه می توان از این دانش برای توسعه سیستماتیک نانومواد برای کاربردهای مختلف استفاده کرد. این نشریه نشان می‌دهد که وقتی مواد در اندازه‌های کمتر از 10 تا 20 نانومتر، یعنی 5000 برابر نازک‌تر از موی انسان تولید می‌شوند، ارتعاشات لایه‌های اتمی بیرونی روی سطح نانوذرات بزرگ است و نقش مهمی در چگونگی ایفا می‌کند. مواد رفتار می کند همه مواد از اتم هایی تشکیل شده اند که ارتعاش دارند.این ارتعاشات اتمی یا "فونون ها" مسئول نحوه انتقال بار الکتریکی و گرما در مواد هستند.

در عین حال، استفاده از نانوساختارهای گرافن در خلق فناوری‌های جدید بیشترین توجه را به خود جلب می‌کند. اما به منظور درک بهتر مواد مدرن مانند نانوساختارهای گرافن و بهبود آنها برای دستگاه‌هایی در فناوری‌های اپتو، نانو و کوانتومی، مهم است که بدانیم فونون‌ها - ارتعاش اتم‌ها در جامدات - چگونه بر خواص مواد تأثیر می‌گذارند. کار منتشر شده نشان می دهد که دانشمندان دانشگاه وین، موسسه پیشرفته علم و فناوری (AIST) در ژاپن، JEOL و دانشگاه لا ساپینزا در رم تکنیکی را توسعه داده اند که می تواند تمام فونون های موجود در یک ماده نانوساختار را اندازه گیری کند. بنابراین، برای اولین بار، آنها توانستند تمام حالت‌های ارتعاشی گرافن مستقل و همچنین گسترش محلی حالت‌های ارتعاشی مختلف در نانوالیاف گرافن را ایجاد کنند. این روش جدید، که آنها آن را "نقشه برداری Q بزرگ" نامیدند، امکانات کاملا جدیدی را برای ایجاد گسترش فونون فضایی و تکانشی در همه مواد نانوساختار و همچنین دوبعدی مدرن باز می کند. این آزمایش‌ها فرصت‌های جدیدی را برای مطالعه حالت‌های ارتعاش محلی در مقیاس نانومتری به تک‌لایه‌های خاص باز می‌کند.

نمایش شماتیک ارتعاشات شبکه محلی در گرافن، برانگیخته شده توسط جبهه موج الکترون های سریع ارسالی. (اعتبار تصویر: © Ryosuke Senga، AIST)

با این حال، دانشمندان گروه انرژی نوترینو به رهبری هولگر شوبارت، ریاضیدان و تاجر آلمانی، بیشترین پیشرفت را در اجرای عملی آخرین پیشرفت‌ها در مواد مبتنی بر گرافن برای تولید انرژی داشته‌اند. با استفاده از چندین سال پیشرفت نظری و عملی، یک ماده پوشش چندلایه با ضخامت نانومقیاس مبتنی بر گرافن و سیلیکون دوپ شده ایجاد شد که قادر به تولید جریان مستقیم تحت تأثیر نه تنها نوترینوهای کیهانی، بلکه انواع دیگر تشعشعات مانند الکترواسموگ بود. مثلا. دوپینگ لایه های پوشش برای افزایش ارتعاشات اتمی انجام شد.

تحت تأثیر نوترینوهای پرانرژی کیهانی و سایر تشعشعات، ارتعاشات اتمی تقویت شده و منجر به تشدید می شود که به ورق فلزی منتقل می شود و انرژی حاصل به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. علاوه بر این، برای انتقال از ارتعاشات اتمی به رزونانس، دریافت انرژی بسیار کمی از نوترینوهای کیهانی به لطف مواد خلاقانه چند لایه ایجاد شده کافی است.

شورای علمی گروه انرژی نوترینو در رابطه با اظهارات پروفسور یحیی خلیل به موارد زیر اشاره می کند: «در برآورد ما هزینه تولید این نوع انرژی به طور قابل توجهی کمتر از 50 درصد هزینه تولید سایر انواع انرژی خواهد بود. انرژی، و در مقیاس صنعتی واقعاً بزرگ بسیار سودآورتر است."

علاوه بر این، منبع تغذیه بسیار فشرده است و نیازی به هزینه های عملیاتی و نگهداری ندارد. به عنوان مثال، یک ورق فویل با اندازه A-4 که با یک لایه متراکم ویژه از نانوذرات دوپ شده پوشانده شده است، توان الکتریکی خروجی پایداری را در شرایط آزمایشگاهی 2.5-3.0 W فراهم می کند. NEUTRINO POWER CUBE® که برای تولید برق با ظرفیت 4.5 تا 5.5 کیلووات در ساعت طراحی شده است، دارای اندازه فشرده "دیپلمات" خواهد بود.

اصل عملکرد را می توان با سلول های فتوولتائیک مقایسه کرد، جایی که نور (طیف تابش مرئی) به انرژی تبدیل می شود. مزیت و تفاوت اصلی NEUTRINO POWER CUBE در این است که انرژی می تواند به طور مداوم در 24 ساعت شبانه روز تولید شود، زیرا تابش پس زمینه (طیف تابش نامرئی) حتی در تاریکی کامل به زمین می رسد.

چنین ابعاد و داده‌های خروجی به منبع جریان نوترینو نوترینو Power Cube® اجازه می‌دهد تا به طور گسترده در دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف، تا استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی و تولید برق صنعتی استفاده شود.

هولگر شوبارت، مدیر عامل گروه انرژی نوترینو، با اظهار نظر در مورد بحث های شدید در جامعه علمی و مطبوعات، از میزان تاریکی مردم انتقاد می کند، علی رغم این واقعیت که وضعیت فعلی دانش در زمینه فیزیک ذرات نوترینو امکانات واقعی را ارائه می دهد. برای حل مشکلات مدرن با رویکردهای کاملاً جدید … دانشمندان این شرکت می گویند: «ذراتی از طیف نامرئی تشعشع مطمئناً می توانند روز به روز انرژی بیشتری نسبت به منابع فسیلی رو به کاهش در سراسر جهان به مردم عرضه کنند.» به نظر آنها، تحقیقات فعلی باید به جای ادامه "حفر زمین" بر روی این میدان انرژی عظیم بالای سرمان متمرکز شود که در آینده باید از آن استفاده کنیم.

علیرغم این واقعیت که گروه انرژی نوترینو یک اتحاد تحقیقاتی آلمانی-آمریکایی است، هولگر شوبارت از وضعیت آلمان انتقاد می کند: "آلمان در تحقیقات کاربردی جهانی عقب مانده است. اکتشافات مهم در زمینه فیزیک نوترینو هنوز به محیط تحقیقاتی آلمان نرسیده است - برخلاف ایالات متحده و بسیاری از کشورهای دیگر جهان که قبلاً به دانش شناخته شده تعلق دارند. البته جالب است بدانیم نوترینوها از کجا آمده اند و البته ثبت حرکت نوترینوها در قطب جنوب - عملاً در آن سوی جهان - و گاهی اوقات "گرفتن" حداقل یکی از آنها بسیار جالب است. ذره، اما این نباید در اولویت استفاده از میلیون ها وسیله "تحقیق" باشد - هدف واقعی علم را نباید نادیده گرفت - این هدف، به گفته شوبارت، جستجو و به دست آوردن دانش عملی برای بهتر کردن جهان است. مکان، و در این مورد خاص، برای یافتن فرصتی برای استفاده از طیف نامرئی پرانرژی خورشید و تابش کیهانی برای تولید انرژی.

اطلاعات دقیق تر را می توان به دست آورد: