- передтечею кінотворчості італійськіх неореалістів була стрічка, знята українською кіностудією. Цією кінострічкою фахівці вважають фільм Марка Донського “Веселка” (1943 рік) за однойменною повістю Ванди Василевської. Фільм був знятий на київській кіностудії, яка в роки Другої світової війни була евакуйована в Середню Азію. Він розповідає про українське село під час війни. Президент Рузвельт, переглянувши фільм, надіслав режисерові телеграму з подякою, а у 1944 році картина була відзначена Асоціацією кіно і радіо США.
На світлинах ядерник Лонні Джонсон найчастіше зображений з несерйозним водяним суперпістолетом, але взагалі-то у цього інженера на рахунку понад 100 винаходів в різних галузях (фото з сайту physorg.com).
Нова технологія конверсії світла в електричний струм може вбити класичні сонячні панелі. Потенційно вона здатна радикально знизити вартість «зеленої» енергії, генеруючи електрику з тієї ж освітленої площі в півтора рази більше від найкращих на сьогодні фотоелектричні елементи, і в 3-5 разів більше від серійних сонячних батарей.
Американський інженер-ядерник Лонні Джонсон (Lonnie Johnson) прославився винаходом надпотужного водяного пістолета Super Soaker, надпопулярною іграшкою в США на початку 1990-х (розкуплені десятки мільйонів штук). Тепер же він стверджує, що знайшов оригінальний спосіб конверсії сонячного світла в електрику з ефективністю 60% і більше!
Джонсон і його компанія Johnson Electro Mechanical Systems розробили "Термоелектричну систему конверсії енергії Джонсона" (Johnson Thermoelectric Energy Conversion System - JTEC), що є новим типом генератора електрики.
У найзагальніших рисах принцип його роботи нагадує схему дії водневого паливного елементу. Але тільки нагадує. Тут немає ні необхідності зовнішнього живлення воднем, ні потреби в доступі повітря (кисню), ні водяної пари на виході.
Так може виглядати готовий пристрій JTEC. Перший етап її розробки фінансував американський національний науковий фонд (NSF) (ілюстрація Johnson Electro Mechanical Systems).
В основі JTEC лежить багатошаровий сандвіч з електродів і протонообмінної мембрани (membrane-electrode assemblies - MEA). Вірніше, таких комплектів тут два: низько- та високотемпературний. Перший охолоджується навколишнім повітрям, а другий, навпаки, підставлений під жаркі промені від дзеркала-концентратора.
Їхня сумісна дія нагадує роботу двигуна внутрішнього згоряння або навіть стірлінга - низькотемпературний сандвіч MEA грає роль компресора, а високотемпературний - розширювальної машини, що відповідає за такт робочого ходу. Тільки самого "ходу" тут немає зовсім.
Замість того щоб використовувати різницю температур для розширення газу і приводу в рух поршня (або турбіни) в новому агрегаті різниця температур (і тиску в камерах) викликає переміщення іонів водню через мембрану.
Отже, тут немає ні рухомих частин, як в дослідних установках дзеркало-концентратор-стірлінг, ні вироблення нового водню з води (для подальшого спрямування до паливного елементу), як в проекті генератора з гарячими рухомими кільцями або в не менш дивовижному фотохімічному конверторі.
Детальніше робота JTEC виглядає так:
Схема JTEC. Цифрами позначені камери: 1 - низького і 2 - високого тиску низькотемпературного блоку MEA, 3 - высокого і 4 - низького тиску високотемпературного блоку. Між ними видно теплообмінник. Яскраво-зеленим кольором показані протонообмінні мембрани, темно-зеленим - електроди. Зелені хвилі - потоки тепла (ілюстрація Johnson Electro Mechanical Systems).
Спочатку на прилад, на його низькотемпературний блок, подається зовнішня напруга (немов іскра в бензиновому ДВЗ). Воно викликає іонізацію водню і дифузію іонів через мембрану в камеру високого тиску, звідки, заздалегідь з'єднавшись з електронами, що оббігли зовнішній ланцюг живлення, атоми водню потрапляють в розжарену камеру високотемпературного елементу. Тут за їх іонізацію відповідає нагрів електроду сонячними променями.
Віддавши свій електрон, тепер уже знову іони водню переміщаються через другу мембрану завдяки різниці тиску по обидві її сторони. Після мембрани іони потрапляють на черговий електрод, отримують свої ж електрони назад (які тепер уже оббігли ланцюг навантаження) і відправляються знову в холодну частину пристрою, повністю замикаючи цикл.
Обидві частини приладу - холодна і гаряча - сполучені каналами, що створюють теплообмінник на зустрічних потоках, - так підвищується ефективність "двигуна".
Вихід енергії на другому сандвічі виявляється набагато вищим за витрати на роботу холодної частини приладу, так що в JTEC сонячне світло практично безпосередньо перетвориться в електрику без жодної витрати водню (він бігає по колу) і без рухомих частин в конструкції.
Таким чином, JTEC виявляється дуже подібним в роботі з термодинамічними двигунами. Винахідник уточнює - з двигуном з циклом Ерікссона, що забезпечує максимально можливий при даній різниці температур ККД. Тільки замість переміщення великих об'ємів того або іншого робочого тіла тут задіяне переміщення окремих атомів і іонів водню (іонний струм).
Об'єднавши свої зусилля з Хешматом Агланом (Heshmat Aglan), професором машинобудування в університеті Таскігі (Tuskegee University), Лонні має намір протягом року побудувати дослідний зразок JTEC, розрахований на нагрів до 200 градусів.
Зараз Аглан і Джонсон працюють з високотемпературними протонообмінними мембранами, виконаними з кераміки завтовшки в мікрони. Мета - створити пристрій, що працює при куди вищих температурах. Так, при засвоєнні різниці температур в 600 градусів (яку без проблем можуть поставити дзеркала-концентратори) теоретичний ККД установки складатиме 60%, а при 800 градусах (також можливих у фокусі параболічного дзеркала) - помітно вище.
І хоча ці 60% були вирахувані, виходячи з ідеального циклу Карно, автор незвичайного пристрою стверджує, що воно завдяки своїй конструкції здатне близько підійти до цієї межі.
Що важливо, новий генератор легко масштабується і може бути виконаний в щонайширшому діапазоні розмірів і потужностей: від мікроскопічних пристроїв для мікроелектромеханічних систем до промислових установок на мегавати вихідної потужності. Крім того, JTEC можна відрядити на високоефективне збирання і перетворення зайвого тепла від великих ДВЗ і турбін.
Коли в металі з'явиться промислова система JTEC першого покоління (що сприймає 600 градусів на вході) - сказати складно. Але, слід погодитися, це витончений винахід повинен, щонайменше, наробити немало галасу в наукових і технічних колах, а, мабуть, і революціонізувати енергетику.
Актуально
70893 перегляди
Публiкацiї за темою «Сучасні технології»:
