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星期六, 3月 5, 2022
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新的能源技术将摆脱对化石燃料的依赖

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中微子光伏发电这一新技术的重要特点是,完全不同类型的辐射,如电磁、电离、中子等,都适合来发电。

当今世界急需创造一种电能来源,能够在不久的将来取代现有基于焚烧化石燃料的发电体系,使电源接近直接用电位置,以便合理降低电网中的电能损耗,缩减电网建造费用。

可替代能源,如太阳能和风能,有明显的不足,极大地限制了其广泛使用,对中国大部分地区来说,没有任何经济前景。

在转型期广泛使用天然气,比煤炭用量少,但仍造成温室气体排入大气。此外,许多国家试图推广使用电动汽车,也还是会污染环境,因其需消耗更多依靠当前还不很环保的方式所发的电能,且这一趋势逐年增长。

世界上很多大型公司投入大量资金寻求有前景的电能获取技术,引进优秀科学家参与工作。中微子能源公司(Neutrino Energy Group)的发展是这方面的成功案例。公司总部位于柏林,近2-3年发展突飞猛进,从为通过四周辐射场等其他电场(包括宇宙中微子流)的作用获得电能的中微子光伏发电技术(Neutrinovoltaic)创造实验室条件,到在德国两处场地开展试生产,这首先得益于市场研发的独创性和需求性。

技术工艺的独创性在于,自尼古拉·特斯拉时代以来,首次研发出通过射场作用获得电能的技术工艺。该技术成为可能是通过制作多层纳米材料,涂到金属箔的一面上,能够转化各类辐射发电。纳米材料由石墨烯和添加合金元素的硅交替层构成(专利EP3265850A1)。石墨烯原子在布朗运动影响下的振荡被四周辐射场的外部影响放大,引起石墨烯原子的振荡共振,以直流电的形式释放。共振时的原子振荡使得在与掺杂硅接触时电子的反冲增强。石墨烯是一种2D材料,具有3D材料的特性。石墨烯正是将辐射场的能量(包括中微子流)转换为电流的指示器。

具有所需特性的纳米材料是由中微子能源集团以该项目科学主任霍尔格·索尔斯滕·舒巴特(Holger Thorsten Schubart)为首的科学家创造发明的。霍尔格·索尔斯滕·舒巴特和他的团队的工作的无可争辩的优势包括,他们成功地将现代科学的先进理论知识在创造特定属性的纳米材料领域与人类的实际需求相结合。

霍尔格·索尔斯滕·舒巴特在法兰克福生产厂开工仪式上

通过各类辐射作用获得电能这一理论的可能性已被多位学者的著作反复证实,包括苏黎世联邦理工大学(ETH Zürich)以凡妮莎·伍德教授为首的科学家们。在《自然》(Nature)杂志的一篇文章中,凡妮莎·伍德教授和她的同事解释了当材料纳米化时哪些过程会导致原子振荡,以及如何利用这些知识系统地开发用于各种应用的纳米材料。文章中指出,当生产的材料尺寸小于10-20纳米,即比人类头发细5000倍时,纳米粒子表面的外部原子层的振荡很大,并对材料的表现有重要作用。

分析结果可以肯定,能够挑选出可以将原子振荡放大的纳米材料。这是一个非常重要的结论,它证实了纳米级厚度的金属载体上的层状复合涂层的特性,这是中微子光伏技术的基础,能够将辐射场的能量转化为电能。同时,应该注意的是,所产生的涂层材料本身已经增加了原子振荡的幅度。基材的涂层面为正极,未涂层面为负极。

中微子光伏发电这一新技术的重要特点是,完全不同类型的辐射,如电磁、电离、中子等,都适合来发电。

以每秒600亿个粒子的强度穿过地球表面1平方厘米的中微子的能量也可以转化为电流,而且这种转化不依赖于天气条件或季节,昼夜稳定。美国橡树岭国家实验室科希伦合作组织公布的著作中就中微子如何影响材料的原子核给出了说明。

中微子光伏发现技术在日常生活中的应用技术之一应该是中微子能量立方(Neutrino Power Cube)电源,它由多层金属箔压在一起并涂有特殊喷涂层,并且能够完全独立于区域电网产生电能,如光伏电池,其中光(可见辐射光谱)转换成能量。A-4大小的箔片覆盖着一层特殊的掺杂稠密纳米颗粒,在实验室中提供2.5-3.0 W的稳定输出电能。中微子能量立方电源的设计发电能力为4.5至5.5千伏/小时,尺寸紧凑。

中微子能量立方电源具有不容置疑的优势,因为能量可以每天24小时连续产生,因为背景辐射(不可见的辐射光谱)即使在完全黑暗的环境中也能到达地球。

中微子能量立方电源的技术特征使得能够创建一个分布式发电系统,避免电网中的电能损耗。电能将在直接消耗电能的地方产生。此外,将中微子能量立方配装在电动汽车上,可避免一定要到充电站或集中供电处充电。

鉴于在实践中应用无排放中微子光伏发电技术的多方面可能,我们今天已经可以说它是能源转型过程中的第一步,当然也是非常重要的一步,它决定了当今世界经济发展的所有过程。

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昼贤夜凡
昼贤夜凡
10 月 前

醒醒,未来化石能源最主要的用途不是能源,而是合成高分子有机材料。无论聚乙烯还是碳纳米管,都离不开这些化石能源。