μέταλλα (2 άρθρα)

Οι νέες συσκευές που «τρώνε» μέταλλο για ενέργεια!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Όταν οι ηλεκτρονικές συσκευές χρειάζονται τις δικές τους πηγές ενέργειας, υπάρχουν δύο βασικές επιλογές: Μπαταρίες και συλλέκτες. Οι μπαταρίες συλλέγουν ενέργεια εσωτερικά, αλλά είναι βαριές και έχουν πεπερασμένη ποσότητα ενέργειας. Οι συλλέκτες, όπως τα ηλιακά πάνελ, συλλέγουν ενέργεια από το περιβάλλον τους. Αυτό λύνει κάποια προβλήματα που προκύπτουν από τις μπαταρίες, μα παρουσιάζει νέα, από την άποψη ότι μπορούν να λειτουργούν υπό συγκεκριμένες συνθήκες και δεν μπορούν να μετατρέπουν την ενέργεια σε αξιοποιήσιμη μορφή πολύ γρήγορα.

Νέα έρευνα από το University of Pennsylvania επιχειρεί να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ των δύο τεχνολογιών για πρώτη φορά υπό τη μορφή ενός «metal-air scavenger» που συνδυάζει τα καλύτερα των δύο «κόσμων».

Το metal-air scavenger (συλλέκτης μετάλλου- αέρα- ΜΑS) λειτουργεί ως μπαταρία, από την άποψη πως παρέχει ενέργεια σχηματίζοντας και διασπώντας σειρά χημικών δεσμών. Επίσης λειτουργεί ως συλλέκτης, από την άποψη ότι η ενέργεια παρέχεται από ενέργεια στο περιβάλλον του- συγκεκριμένα, τους χημικούς δεσμούς στο μέταλλο και στον αέρα γύρω από τη συσκευή. Το αποτέλεσμα είναι μια πηγή ενέργειας που έχει 10 φορές μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από τους καλύτερους συλλέκτες ενέργεια και 13 φορές περισσότερη πυκνότητα ενέργειας από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Μακροπρόθεσμα, αυτού του είδους η πηγή ενέργειας θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για νέες τεχνολογίες στη ρομπορική, όπου οι μηχανές τροφοδοτούνται με ενέργεια αναζητώντας και «τρώγοντας» μέταλλο, διασπώντας τους χημικούς του δεσμούς για ενέργεια, όπως κάνουν οι άνθρωποι με την τροφή. Βραχυπρόθεσμα, η τεχνολογία αυτή ήδη βρίσκεται πίσω από δύο εταιρείες: Οι νικητές του ετήσιου Y-Prize Competition του πανεπιστημίου σχεδιάζουν να χρησιμοποιούν metal-air scavengers για την τροφοδοσία φώτων χαμηλού κόστους για απομακρυσμένες κατοικίες στον αναπτυσσόμενο κόσμο και μακράς διάρκειας αισθητήρες για αντικλεπτική χρήση σε κοντέινερ.

Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε από τους Τζέιμς Πίκουλ, Μιν Γουάνγκ και Ουνάτι Τζόσι σε ACS Energy Letters. Όπως μια παραδοσιακή μπαταρία, το MAS των ερευνητών αρχίζει με μια κάθοδο η οποία είναι καλωδιωμένη/ συνδεδεμένη στη συσκευή την οποία τροφοδοτεί. Κάτι από την κάθοδο είναι μια πλάκα υδροτζέλ, ένα δίκτυο από αλυσίδες πολυμερούς που επιτρέπει την κίνηση ηλεκτρονίων μεταξύ της μεταλλικής επιφάνειας και της καθόδου μέσω των μορίων νερού που φέρει. Με το υδροτζέλ να λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης, οποιαδήποτε μεταλλική επιγένεια έρχεται σε επαφή μαζί του λειτουργεί ως άνοδος μπαταρίας, επιτρέποντας σε ηλεκτρόνια να ρέουν στην κάθοδο και να τροφοδοτούν την συνδεδεμένη συσκευή.

Για τους σκοπούς τους οι ερευνητές συνέδεσαν ένα μικρό μηχανοκίνητο όχημα στο MAS. Σέρνοντας από πίσω του το υδροτζέλ, το όχημα- MAS οξείδωνε μεταλλικές επιφάνειες πάνω από τις οποίες περνούσε, αφήνοντας ένα μικρό ίχνος σκουριάς πίσω του. Για να δείξουν την αποτελεσματικότητα της προσέγγισής τους, οι ερευνητές έβαλαν το όχημα να κινείται σε κύκλους σε μια αλουμινένια επιφάνεια. Το όχημα διέθετε επίσης ένα μικρό ρεζερβουάρ που συνεχώς έριχνε νερό στο υδροτζέλ για να το εμποδίσει να στεγνώσει. Επίσης, οχήματα MAS δοκιμάστηκαν σε ψευδάργυρο και ανοξείδωτο ατσάλι. Διαφορετικά μέταλλα δίνουν στο MAS διαφορετικές πυκνότητες ενέργειας, ανάλογα με τις δυνατότητες οξείδωσης που υπάρχουν. Ακόμη, η αντίδραση οξείδωσης λαμβάνει χώρα μόνο εντός 100 microns από την επιφάνεια, οπότε αν και το MAS μπορεί να χρησιμοποιήσει όλους τους διαθέσιμους δεσμούς σε επανειλημμένες διαδρομές, υπάρχει μικρός κίνδυνος σημαντικής δομικής ζημιάς στο ίδιο το μέταλλο το οποίο «τρώει».

Πηγή: https://www.naftemporiki.gr

Κατηγορίες:
Νέα

Νέα μέταλλα που δεν βυθίζονται ανοίγουν το δρόμο για αβύθιστα πλοία!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

 

Ερευνητές του University of Rochester, εμπνευσμένοι από κάποια είδη αραχνών και μυρμηγκιών, δημιούργησαν μια δομή μετάλλου που είναι τόσο υδροφοβική που «αρνείται» να βυθιστεί, ανεξαρτήτως του πόσες φορές τη βάζει κανείς μέσα στο νερό ή τι ζημιά και ρωγμές έχει υποστεί.

Οι δυνατότητες που «ξεκλειδώνονται» είναι προφανώς τεράστιες- από πλοία που δεν βυθίζονται μέχρι πλωτές συσκευές που συνεχίζουν να πλέουν ακόμα και όταν έχουν τρυπήσει ή ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να επιβιώνουν μόνες τους για πολύ καιρό στον ωκεανό, σύμφωνα με τον Τσουνλέι Γκούο, καθηγητή Οπτικής και Φυσικής, το εργαστήριο του οποίου περιγράφει τη δομή στο ACS Applied Materials and Interfaces.

H δομή αυτή χρησιμοποιεί μια επαναστατική τεχνική που ανέπτυξε το εργαστήριο, στο πλαίσιο της οποίας πολύ σύντομοι παλμοί λέιζερ (διάρκειας femtosecond) χαράζουν στην επιφάνεια των μετάλλων μοτίβα/ σχήματα που παγιδεύουν τον αέρα και την κάνουν υπερ-υδροφοβική.

Κάποια είδη αραχνών και μυρμηγκιών μπορούν να επιβιώνουν για μακρά χρονικά διαστήματα πάνω ή κάτω από την επιφάνεια του νερού παγιδεύοντας αέρα σε μια κλειστή περιοχή. Για παράδειγμα, οι αράχνες Argyroneta aquatic δημιουργούν ένα υποβρύχιο ιστό σχήματος θόλου – ένα «κώδωνα κατάδυσης» που τον γεμίζουν με αέρα από την επιφάνεια τον οποίο φέρνουν μέσω των εξαιρετικά υδροφοβικών ποδιών και κοιλιών τους. Αντίστοιχα, τα μυρμήγκια της φωτιάς φτιάχνουν «σχεδίες» παγιδεύοντας αέρα ανάμεσα στα υπερ-υδροφοβικά σώματά τους.

«Ήταν μια πολύ ενδιαφέρουσα έμπνευση» λέει ο Γκούο. Όπως αναφέρουν στο σχετικό επιστημονικό άρθρο οι ερευνητές, «κλειδί» είναι πως οι πολύπλευρες υδροφοβικές επιφάνειες μπορούν να παγιδεύσουν μεγάλες ποσότητες αέρα, κάτι που ανοίγει τον δρόμο προς τη χρήση τους για τη δημιουργία πλωτών αντικειμένων και συσκευών.

Το εργαστήριο του Γκούο δημιούργησε μια δομή όπου οι επιφάνειες που είχαν υποστεί τη σχετική επεξεργασία σε δύο παράλληλες πλάκες αλουμινίου «κοιτούν» προς τα μέσα, όχι προς τα έξω, ώστε να προστατεύονται από εξωτερικές φθορές. Οι επιφάνειες χωρίζονται από την κατάλληλη απόσταση ώστε να παγιδεύουν και να συγκρατούν αρκετό αέρα ώστε να κρατούν τη δομή εν πλω- στην ουσία δημιουργώντας ένα αεροστεγές δωμάτιο. Ακόμα και μετά από κατάδυση δύο μηνών, οι δομές αυτές αναδύονταν αμέσως μετά την απελευθέρωσή τους, σύμφωνα με τον Γκούο. Επίσης, διατηρούσαν αυτή την ιδιότητα ακόμα και αφού είχαν υποστεί ρωγμές, επειδή ο αέρας παραμένει παγιδευμένος σε διαφορετικά τμήμα του «δωματίου» ή κοντινών δομών.

Αν και η ομάδα χρησιμοποίησε αλουμίνιο για το project της, η διαδικασία χάραξης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε άλλο μέταλλο ή υλικό, σημειώνει ο Γκούο.

Πηγή: naftemporiki.gr

Κατηγορίες:
Νέα
web design by