Создан простой генератор высокочистого водорода на основе мембраны из нанотрубок

Японскими инженерами из Киотского университета был сконструировано относительно простое устройство, с помощью которого можно получать высокочистый водород.

В технологии многих известных способах производства водорода (например, паровая конверсия природного газа и метана) существует дополнительный этап очистки газа. Ученые из Японии попытались сделать этот этап многофункциональным – разработать новый тип генератора водорода, в котором один элемент конструкции принимал участие в обеих технологических операциях. По итогам проведенных экспериментов был сделан вывод, что в качестве такого элемента может выступать двуслойная мембрана, верхняя часть которой – это массив нанотрубок из диоксида титана. В основу этого массива ученые поместили тонкую (около 10 мкм) палладиевую пленку.

В функционирующем генераторе данная мембрана помещена между двумя камерами, в одну из которых впускается топливо – метанол или этанол. Ультрафиолетовое освещение сверху запускает фотокаталитическую реакцию, от чего топливо превращается в диоксид углерода, формальдегид и водород. Роль фотокатализатора на этом этапе выполняет массив нанотрубок.

Сквозь слой палладия проникнуть может только водород – поэтому в нижней камере скапливается очищенный водород, чистота которого достигала 99%.

Готовятся испытания новой системы электрической двигательной установки для космических кораблей

Готовятся испытания новой системы электрической двигательной установки для космических кораблей

Электрические системы реактивной тяги (electric propulsion, EP) широко используются на космических аппаратах и успешно конкурируют с реактивными двигателями, использующими химическую энергию. Но до сих пор стоимость использования EP-систем чрезвычайно высока. Команда ученых из Института физики плазмы (Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion) в Варшаве заявили о том, что ими была разработана схема электрической двигательной установки для космических аппаратов, которая позволит резко сократить расходы за счет использования нового вида реактивного топлива.

Системы EP используются для реализации систем ориентации в пространстве, для двигателей, поддерживающих космические аппараты на заданной орбите и в некоторых случаях – в качестве основной двигательной системы космических кораблей, а основным рабочим веществом современных EP-двигатей является ксенон.

Команда из Вашавы создала двигатель на основе эффекта Холла, способный работать, используя в качестве топлива криптон, намного более распространенный и более дешевый инертный газ.

Реактивные двигатели, использующие химическую энергию, незаменимы в случае вывода в космос полезных грузов. Тяга, создаваемая такими двигателями в р ... Читать дальше »

Разработаны наноструктурированные конденсаторы для возобновляемых хранилищ энергии

Исследователи из США предложили новую конструкцию конденсаторов на основе инновационного композитного материала, состоящего из керамики и стекла, которая потенциально применима для создания возобновляемых хранилищ энергии, полученной от ветра и солнца. По мнению ученых, главная особенность новой конструкции в ее потенциале масштабирования и экономической эффективности.

Ископаемые виды топлива представляют собой удобное, легко транспортируемое решение, позволяющее запасать энергию с высокой плотностью. Заставить отказаться от этого вида топлива мировую экономику может лишь более экономически эффективное решение, включающее в себя не только источник энергии и способ ее преобразования в электричество или тепло, но и устройства сохранения полученных запасов. Глобально проблема хранения энергии является ключевой для повсеместного распространения электростанций, получающих энергию от таких возобновляемых источников, как солнце и ветер.

Для накапливания энергии, накопленной благодаря ветряным турбинам и солнечным панелям, могут использоваться емкостные хранилища. Хорошо на роль структурных элементов такого хранилища подходят наноструктурированные конденсаторы, отличающиеся большой удельной мощностью и быстротой перезарядки. К слову, помимо производства нового типа хранилищ они могут открыть новые горизонты в электронике, оборонной промышленности и других приложениях.

... Читать дальше »

Как спящий мозг реагирует на шум

Особый вид активности мозга, называемый сигма-ритмом, или сонными веретёнами, во время сна закрывает путь внешнему шуму к слуховому анализатору в коре. Другой вид активности, К-комплекс, действует наоборот: он активирует слуховые центры мозга, если до спящего человека доносится какой-то звук.

Во время сна мозг ставит барьер между собой и окружающей средой, во избежание ненужного беспокойства. Однако этот барьер, как все мы знаем, можно преодолеть — например, с помощью будильника. Очевидно, мозг не полностью отрешается от внешней среды: звуковые сигналы всё-таки доходят до слухового анализатора, а мозг каким-то образом решает, просыпаться в ответ на звуковой раздражитель или нет. Исследователи из Льежского университета (Бельгия) выяснили, как спящий мозг реагирует на внешний шум.

В своей работе учёные использовали комбинацию методов функциональной МРТ и обычной электроэнцефалографии. Спящий мозг, как известно, демонстрирует специфическую электрическую активность, которая изменяется с течением сна. Эксперимент состоял в том, чтобы сопоставить изменения в электрических волнах спящего мозга с активностью его слухового анализатора в момент, когда спящий будет слышать какой-то звук.

Как пишут авторы в журнале PNAS, слуховые центры мозга во время сна действительно активны, то есть спящий слышит, что происходит. Но контроль над восприятием звуковой инфо ... Читать дальше »

"Стены" из графена позволят реализовать чипы с плотностью 100 триллионов транзисторов на квадратный сантиметр

"Стены" из графена позволят реализовать чипы с плотностью 100 триллионов транзисторов на квадратный сантиметр

Ученые из университета Райс (Rice University) и Политехнического университета Гонконга проведя ряд расчетов и компьютерное моделирование обнаружили, что тонкие полосы графена, пленки из углерода, толщиной в один атом, специальным образом расположенные на подложке из алмаза и никеля, могут стать «строительными кирпичиками» сверхвысокоплотных электронных и спинтронных устройств. Реализация такой технологии может означать, что плотность упаковки элементов электронных чипов может быть увеличена до заоблачных значений, а размеры этих элементом могут быть уменьшены до размеров менее одного нанометра.

В вышеупомянутых моделированиях и расчетах, проведенных физиком-теоретиком Борисом Якобсоном (Boris Yakobson) из университета Райс и доцентом Фенг Дингом (Feng Ding) из Гонконга, были использованы специальные подложки из монокристаллического алмаза, на поверхность которых в некоторых местах был нанесен никель. На поверхность этих подложек химическим путем были встроены края тончайших полос графена. Поскольку область контакта является очень узкой, то графеновая лента полностью сохраняет все свои уникальные физические, электрические и магнитные свойства.

Поскольку графен является необычайно тонким и прочным материалом ученые рассчитали теоретический предел размещения электронных ... Читать дальше »

Открыт секрет молекулярного анаэробного механизма производства биотоплива

Исследователи из университета Неймегена в Нидерландах изучили молекулярный механизм, который позволяет с помощью бактерий производить ракетное топливо из отходов жизнедеятельности человека.

Открытие берет начало в 1990 году, когда были обнаружены anammox-бактерии (вроде Kuenenia stuttgartiensis), способные к анаэробному (без кислорода) окислению аммония и превращению его в гидразин, ракетное топливо.

Более 20 лет назад это открытие вызвало интерес в НАСА, однако он быстро угас, после того как выяснилось, что естественные бактерии производят слишком мало гидразина для практического применения этой технологии. При этом усовершенствовать процесс анаэробного окисления аммония не удавалось, поскольку механизм работы бактерий оставался неизвестным.

Голландским ученым наконец удалось выявить молекулярный механизм, посредством которого микробы производят топливо. Исследователи использовали ряд новых экспериментальных методов и в конце концов смогли изолировать белковый комплекс, ответственный за производство гидразина. Таким образом теперь ученые точно знают структуру уникального белкового комплекса и, возможно, смогут улучшить производственный процесс.

Благодаря энергоэффективности в разрушении аммиака, в настоящее время п ... Читать дальше »

Грибы будут производить биотопливо

Ученые расшифровали геном двух видов грибов, которые могут выживать при высоких температурах и при этом прекрасно разлагают органику. Это свойство очень ценно для производства биотоплива.

Большой международной группе ученых под руководством профессора Адриана Цанга (Adrian Tsang) из Университета Конкордия (Монреаль, Канада) удалось полностью секвенировать геном двух термофильных грибов Myceliophthora thermophila и Thielavia terrestris, которые прекрасно умеют перерабатывать ткани растений. По словам авторов, это

исследование поможет создать новые технологии производства биотоплива.

Исключительная особенность этих грибов состоит в том, что они способны выживать при температуре 40–70 градусов.

«Организмы, которые способны существовать при высоких температурах встречаются редко. Сейчас известно около 40 видов таких термофильных грибов. За этими грибами – будущее в производстве биотоплива», – говорит Цанг.

Чудо-грибы

Производство биотоплива основано на том, что углеводы, которые содержатся в растениях, в ходе ферментации (брожения без доступа кислорода) перерабатываются в этанол или метан. Кроме того, существует технология пиролиза, когда при нагревании образуется бионефть. Исследование Цанга и его коллег показало, что

грибы Myceliophthora t ... Читать дальше »

Справка: Нобелевские лауреаты по физике за 2011 год

Слева направо: Сол Пёрлмуттер, Адам Рисс, Брайан Шмидт

Все трое лауреатов нынешнего года - люди молодые, а по меркам Нобелевского комитета - так даже очень молодые. Поэтому и научные биографии у них короткие.

 

Самому "старому" из них - американцу Солу Пёрлмуттеру - всего 52 года. Он родился в 1959 году в Шампейн-Эрбана, штат Иллинойс. В 1981 году закончил Гарвардский университет, в 1986 году защитил диссертацию в Калифорнийском университете в Бёркли. Вся дальнейшая научная деятельность профессора Пёрлмуттера вплоть до сегодняшнего дня неразрывно связана с Калифорнийским университетом в Бёркли и, прежде всего, с входящей в его структуру и расположенной здесь же Национальной лабораторией имени Лоренса.

Нобелевская медаль

Нобелевскую премию по химии за 2011 год присудили за открытие квазикристаллов

В среду в Стокгольме было объявлено о присуждении последней - третьей - нобелевской премии в области естественных наук за 2011 год. Лауреатом премии по химии стал израильский материаловед Дан Шехтман (Dan Shechtman), профессор Техниона - Израильского технологического института в Хайфе. Ученый награжден за открытие квазикристаллов.

Но что же такое эти самые квазикристаллы? Несколько упрощая, можно сказать, что это необычная форма упорядоченной структуры твердого тела, нечто среднее между классическими кристаллами и аморфными телами. "Квазикристаллы - это идеально упорядоченные материалы, однако их структура не обладает периодичностью, повторяемостью, - поясняет член Нобелевского комитета, профессор неорганической химии Стокгольмского университета Свен Лидин (Sven Lidin). - Некоторое предста ... Читать дальше »

Учёные получили от микробов чистый водород

Авторы новой системы придумали, как вырабатывать даровой водород в ходе самоподдерживающегося процесса, требующего в качестве сырья органические отходы, а также солёную и пресную воду.

Брюс Логан (Bruce Logan) и Ёунк Ким (Younggy Kim) из университета Пенсильвании продолжили начатую несколько лет назад тему микробных электролизёров.

Напомним, в таких аппаратах водород выдают бактерии, перерабатывающие органику. Но для преодоления так называемого барьера брожения микробам нужна была небольшая помощь — напряжение, подводимое извне. В противном случае вместо чистого водорода получаются его соединения.

Затраты электричества делают бактериальные электролизные ячейки не слишком привлекательными. Для преодоления этого недостатка три года назад китайцы скрестили бактериальный электролизный аппарат с микробными же топливными элементами.

А Логан и Ким решили пойти иным путём. Они вспомнили, что разность потенциалов можно получить, объединив анод, катод с мембраной между ними и подав в соседние полости морскую и речную воду. Перемещение ионов через ячейку создаст ток.

Новаторы из Пенсильвании соединили упомянутый выше принцип с технологией микробных топливных и электролизных элементов. Исследователи собрали сэндвич из пяти пар отсек ... Читать дальше »