Mogu Li Nanokristali Biti Sljedeći Veliki Izvor Goriva?

{h1}

Nanokristali imaju novi uzbudljivi potencijal u proizvodnji energije. Saznajte više o mjestu nanokristala u alternativnoj energiji na WordsSideKick.com.

Cijeli tjedan sanjao si dan na plaži. Dok se uvlačite u kupaće kostime sa UV zaštitom, slažete se na kremu za sunčanje i hvatate kameru i sunčane naočale, nanotehnologija vam je posljednja stvar. Pa ipak, to je dio onoga što nosite, držite i u velikoj mjeri koristite u svom svakodnevnom životu.

Nanotehnologija, što je proučavanje i manipulacija materijom tako malo da se čak i ne može otkriti snažnim mikroskopom, daje UV zaštitu za vaše kupaće kostime i kremu za sunčanje, premaz protiv odsjaja objektivu fotoaparata i otpornost na ogrebotine na sunčanim naočalama, Nanokristali, vrsta nanočestica, koriste se u proizvodima u rasponu od šminke i plastičnih vrećica do čarapa otpornih na miris i kućnih testova trudnoće. I jednog dana, nanokristali mogu napajati vaš automobil, predmete oko kuće ili uredske zgrade niz ulicu.

Nanotehnologija je znanstveno polje u nastajanju koje je bogato mogućnostima, ali ova ultra-mikroskopska materija nije stvorena u mračnim udubljenjima lude znanstvene laboratorije. Nanočestice se javljaju prirodno. Nalaze se u morskom spreju, vulkanskom pepelu i dimu [izvor: Science Daily]. Ponekad su nanokristali dio nusprodukata poput ispuha iz vozila ili isparenja isparenih tijekom zavarivanja [izvor: Nano].

Nanokristali se kreću u rasponu od 1 do 100 nanometara i mjere se na nanocjevčanima. Jedan nanometar je jedna milijarda metra, što je milijun puta manje od mrava. Pa kako je nanokristal mogao postati snažan izvor goriva? Napokon, prosječni list papira mjeri 100 000 nanometra, što ga čini ogromnim za usporedbu [izvor: Nano].

Ključ je u načinu ponašanja nanokristala. Čestice većine veličina, bez obzira od čega su izrađene, slijede zajednički skup znanstvenih pravila. Kao da su kolektivno uvježbani da ne odvoje laktove od poslovog stola za večeru; postoje očekivanja - utemeljena promatranjem - o tome kako te čestice djeluju. Ali ne i nanokristali.

Nanokristali su voljne, buntovne sitnice. Upravo to je razlog zašto bi mogli biti sljedeći veliki izvor goriva [izvor: Boysen].

Nanokristali: potencijalno veliko rješenje u mikroskopskom pakiranju

Kao i kod većine sitnica koje se ne ponašaju onako kako očekujemo, nanokristali predstavljaju jedinstvene izazove. Uzmimo, na primjer, zlato. Ovaj metal prepoznajemo po zlatnoj boji potpisa. Da ste se ispraznili za zlato, prepoznali biste čak i malu mrlju zlata po njegovoj boji. Smanjite ovaj flek na nanometar, i to nećete moći prepoznati (čak i ako biste mogli vidjeti nanokristal). Pretvorit će se u plavo-zelenu ili crvenu boju jer su nanokristali, budući da su tako mali, gotovo u cijelosti. Taj veći omjer površine omogućuje metalnim nanokristalima da apsorbiraju boje umjesto da ih odražavaju [izvor: Boysen].

Iako ova mala činjenica može impresionirati vaše prijatelje na zabavama, to saznanje - da nanokristali slijede drugačija pravila od ostalih materija - moglo bi utjecati i na svjetske izvore goriva. Nanokristali ne samo da mogu poprimiti različite kvalitete od većih čestica istog materijala, već različito reagiraju s drugim elementima. Što je čestica manja, to ima više atoma na površini; što je više atoma na površini veća je površina i veća je mogućnost interakcije s drugim elementima.

Razmislite o tome ovako: Plivate u cilindru vode koji je dubok, ali nije širok. Ruke cilindra možete dotaknuti jednostavnim pružanjem ruku i nogu poput zvijezda. Tada odlučite plivati ​​krugove u plitkom bazenu veličine košarkaškog terena. Ako su sve podjednake, doći ćete u kontakt s većom površinom vode ako veslate oko plitkog bazena nego što lebdite u dubokom cilindričnom. Tako djeluju i nanokristali. Njihove brojne male čestice imaju više površina izloženih drugim kemikalijama ili elementima, što može dovesti do veće brzine kemijske reakcije

Ova veća površina čini nanokristale dobrim katalizatorima, odnosno tvarima koje omogućuju kemijske reakcije. Kad se koriste kao katalizatori, nanokristali mogu povećati brzinu kemijske reakcije bez da se sami podvrgnu promjenama. To znači da nanokristali mogu pretvoriti sirovine u gorivo na nižim temperaturama nego što mogu drugi katalizatori. Suprotno tome, nanokristali omogućuju sagorijevanje više goriva na nižoj temperaturi.

Nanotehnologija bi mogla poboljšati postojeću tehnologiju alternativnog goriva. Na primjer, kukuruz se pretvara u etanol, alternativno nefosilno gorivo. Ali do trenutka kad kukuruz klija i bude navodnjavan, sakupljen, transportiran i potom pretvoren u etanol, proces nije posebno ekonomičan niti energetski učinkovit. Korištenjem nanokristala kao katalizatora, armija enzima mogla je učinkovito i brzo večerati na otpadnim tvarima poput drvne sječke ili trave i pretvoriti ih u etanol [izvor: Razumijevanje nano].

Postoji samo jedan problem. Nanočestice, iako se prirodno pojavljuju, teže su namjerno proizvesti. Istraživači nisu baš pronašli način da iskoriste nanočestice, a kamoli da ih masovno proizvode. Kad to učine, mogli bismo imati obnovljiv, učinkovit i jeftin izvor energije - jedan koji bi potencijalno mogao rezultirati manjim računima za energiju i vozilima s većom kilometražom motora.

Tko je skovao frazu?

Godine 1986. američki inženjer po imenu K. Eric Drexler napisao je "Motori stvaranja" i uveo termin nanotehnologija. Bio je na čelu rastućeg područja znanstvenog proučavanja koje je nastavilo zahvaćati zamisli izumitelja i industrija. Do 2013. godine bilo je više od 40 000 patenata s riječju "nano" registriranih u američkom patentnom uredu [izvor: američki Ured za patente i zaštitne znakove].

Nanokristali i ćelije goriva

Uključite svjetiljku i svjedočite gorivnim ćelijama na poslu. U svojoj osnovnoj, gorivna ćelija je izvor energije koji kemijsku reakciju koristi za proizvodnju električne struje. Akumulator unutar svjetiljke je gorivna ćelija koja svoje kemikalije ograničava u malo uredno pakiranje. Nakon što se kemikalije istroše i više ne mogu reagirati, baterija se može napuniti ili baciti.

Postoji još jedna vrsta gorivnih ćelija koja se oslanja na usis vanjskih elemenata. Umjesto da svi njegovi elementi budu zatvoreni, na primjer, vodičnoj gorivnoj ćeliji treba pristup perifernim elementima poput vodika i kisika da bi proizveli električnu energiju [izvor: CAFCP]. Tu se pojavljuju nanotehnologije. Primjena nanotehnologije može učiniti da gorivne ćelije s vodikom rade učinkovitije i učiniti ih jeftinijim za proizvodnju; to bi moglo rezultirati nižim cijenama za vozila koja se pokreću ovom vrstom alternativne energije, kao i proizvodnjom gorivnih ćelija kojima je za rad potrebno manje energije.

Uz nanokristale u proizvodnji, troškovi proizvodnje gorivnih ćelija također bi mogli pasti. Tradicionalno, vodonične gorivne ćelije koriste platinu kao katalizator za pretvaranje vanjskih elemenata u energiju. Platina je relativno rijetka i ekstrahirana je energetski intenzivnim kopanjem. Korištenjem nanokristala platine uvelike smanjuje količinu skupe platine potrebne za rad gorivnih ćelija. U nekim se slučajevima nanokristali manje skupih materijala poput kobalta mogu upotrijebiti za zaobilaženje potreba za platinom [izvor: Razumijevanje Nano].

Nanokristali također mogu promijeniti materijal koji se koristi za izgradnju gorivnih ćelija. Većina gorivnih ćelija koristi tekućinu za povezivanje elektroda, jer je tekućina bolji provodnik od čvrstog materijala. Ali infuziranjem čvrstih materijala s nanokristalima, sami materijali postaju pogodniji, eliminirajući potrebu za tekućim vodičem, što dovodi do uštede prostora, povećane vodljivosti i manjih gorivnih ćelija [izvor: Science Daily]. Na kraju, tehnologija koja koristi neke od najmanjih čestica na svijetu mogla bi dovesti do sljedećeg velikog izvora goriva - ili barem efikasnijeg načina korištenja izvora goriva koji već imamo.

Skupljanje vodika

Vodik je jedan od najbogatijih elemenata na Zemlji. Može se izvući iz vode i ne treba ga proizvoditi kao druga goriva. Kad se koristi kao gorivo, vodena para je jedini nusproizvod. Danas su istraživači spremni na trag novog načina vađenja vodika iz vode. Koristeći samo sunčevu svjetlost i jeftini nanokristalni katalizator nikla, oni mogu proizvesti vodikovo gorivo nekoliko tjedana prije nego što se proces počne usporavati [izvor: Dume].

Napomena autora: Mogu li nanokristali biti sljedeći veliki izvor goriva?

Zamišljanje dva bazena izvrstan je način za vizualizaciju strukturnih razlika nanočestica. Vaš uski bazen za ronjenje može biti dubok ili čak sadržavati veću količinu vode, ali njegova je površina mnogo manja od širokog bazena plitkih krugova. Nanočestice su također izložene s velikom površinom, što može dovesti do veće brzine kemijske reakcije. Barem, o tome ću razmišljati sljedeći put kad provedem lijeno poslijepodne na bazenu.


Video Dodatak: .




Istraživanje


Potres Rattles Čile
Potres Rattles Čile

Zašto Se Unutarnja I Vanjska Jezgra Zemlje Okreću U Suprotnim Smjerovima
Zašto Se Unutarnja I Vanjska Jezgra Zemlje Okreću U Suprotnim Smjerovima

Znanost Vijesti


Budući Porno Časopis Za Istraživanje Seksi Znanosti
Budući Porno Časopis Za Istraživanje Seksi Znanosti

Velike Piramide Gofera: Mima Mima Misterija Riješena
Velike Piramide Gofera: Mima Mima Misterija Riješena

Na Fotografijama: Otkriveni Izgubljeni Salamanderi
Na Fotografijama: Otkriveni Izgubljeni Salamanderi

Potvrđeno: Dečki Su Apartmani Prljaviji, Prekriveni Bakom
Potvrđeno: Dečki Su Apartmani Prljaviji, Prekriveni Bakom

Wallabies U Zatočeništvu Može Širiti Otpornost Na Antibiotike
Wallabies U Zatočeništvu Može Širiti Otpornost Na Antibiotike


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com