TOP-9 banbrytande energibesparande tekniker för framtiden

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Färska nyheter om vetenskap och teknik. Vi publicerar de senaste upptäckterna av forskare, tekniska recensioner, de senaste nyheterna från Internet och högteknologi.

Ny solcell slår effektivitetsrekord

Att stapla perovskitsolceller ovanpå kiselsolceller är ett sätt att öka mängden solljus som används.

Användningen av solceller som en förnybar energikälla ökar i takt med att tekniken blir effektivare och billigare.

Att stapla perovskitsolceller ovanpå kiselceller är ett sätt att öka mängden solljus som används, och nu har forskare vid Australian National University slagit effektivitetsrekord för dessa tandemsolceller.

Forskarna säger att deras nya solceller baserade på perovskit och kisel har uppnått 27,7 % effektivitet när det gäller att omvandla solljus till energi. Detta är mer än dubbelt så mycket som tekniken kunde ha producerat för bara fem år sedan (13,7 procent), och detta är ett anständigt steg upp från rapporterna för två år sedan – 25,2 procent.

Intressant nog överträffar tekniken redan de flesta kommersiellt tillgängliga solpaneler, som svävar runt 20-procentig effektivitet. De är enbart baserade på kisel och förväntas nå sin maxgräns inom de närmaste åren.

Både kisel och perovskit är bra på att omvandla solljus till energi, men tillsammans fungerar de ännu bättre. Detta beror på att de två materialen absorberar ljus med olika våglängder – kisel samlar främst rött och infrarött ljus, medan perovskite är specialiserat på grönt och blått.

För att få ut det mesta av detta, staplar forskarna genomskinliga perovskitceller ovanpå kiselceller. Perovskite plockar upp vad den behöver, medan andra våglängder filtreras till kisel.

Forskare arbetar nu för att förbättra effektiviteten ännu mer, med teknologin som kommersialiseras med stormsteg. Effektiviteten måste vara runt 30 procent innan den är lönsam för massproduktion, enligt forskarna, och det förväntas ske till 2023.

Nytt 3D-bildsystem kan fånga enstaka fotoner

Ny teknik är den första riktiga demonstrationen av brusreducering med en foton

Forskare vid Stevens Institute of Technology har skapat ett 3D-bildsystem som använder ljusets kvantegenskaper för att skapa bilder som är 40 000 gånger skarpare än dagens teknik. Upptäckten banar väg för effektiv användning av LIDAR-systemet i självkörande bilar och satellitkartläggningssystem, kommunikation i rymden, etc.

Arbetet tar itu med ett långvarigt problem med LIDAR, som avfyrar lasrar mot avlägsna mål och sedan upptäcker reflekterat ljus. Även om ljusdetektorerna som används i dessa system är känsliga nog för att skapa detaljerade bilder av ett fåtal fotoner - små ljuspartiklar, är det svårt att skilja reflekterade fragment av laserljus från ljusare bakgrundsljus som solljus.

"Ju känsligare våra sensorer blir, desto känsligare blir de för bakgrundsljud", säger forskarna. "Det här är problemet vi för närvarande försöker lösa." Den nya tekniken är den första riktiga demonstrationen av en-fotonbrusdämpning med en teknik som kallas Quantum Parametric Sorting Mode eller QPMS, som först föreslogs 2017.

Till skillnad från de flesta brusfiltreringsverktyg som är beroende av mjukvaruefterbehandling för att rensa upp brusiga bilder, validerar QPMS kvantljussignaturer med hjälp av exotisk olinjär optik för att skapa exponentiellt renare bilder på sensornivå.

Att hitta en specifik foton som bär information bland bakgrundsljud är som att försöka rycka en snöflinga ur en snöstorm - men det är precis vad forskarna lyckades göra. De beskriver en metod för att inpränta vissa kvantegenskaper i en utgående puls av laserljus och sedan filtrera det inkommande ljuset så att sensorn bara upptäcker fotoner med matchande kvantegenskaper.

Resultatet: ett bildsystem som är otroligt känsligt för fotoner som återvänder från sitt mål, men som ignorerar praktiskt taget alla oönskade brusande fotoner. Detta tillvägagångssätt ger skarpa 3D-bilder, även när varje foton som bär signalen dränks av många fler brusiga fotoner.

"Genom att rensa den initiala fotondetektionen tänjer vi på gränserna för exakt 3D-avbildning i "bullriga" miljöer, säger Patrick Rain, huvudförfattare till studien. "Vi har visat att vi kan minska mängden brus med cirka 40 000 gånger vad den mest avancerade bildtekniken kan ge."

Rent praktiskt kan brusreducering med QPMS göra att LIDAR kan användas för att skapa exakta, detaljerade 3D-bilder på avstånd på upp till 30 kilometer. QPMS kan också användas för kommunikation på djupet av rymden, där hårda bländningar från solen vanligtvis dränker avlägsna laserpulser. Det kanske mest spännande är att denna teknik också kan ge forskare en tydligare bild av de känsligaste delarna av människokroppen.

Genom att tillhandahålla nästan tyst enfotonavbildning kommer systemet att hjälpa forskare att skapa tydliga, mycket detaljerade bilder av den mänskliga näthinnan med hjälp av nästan osynliga, svaga laserstrålar som inte skadar ögats känsliga vävnader.

Nanosatellit "Svan" kommer att skickas ut i rymden på ett solsegel

Den ryska nanosatelliten "Lebed" kan bli den första rymdfarkost som lämnar jordens omloppsbana med hjälp av ett solsegel. En flygmodell av satelliten kan presenteras om tre år, varefter en testflygning följer.

Tekniken är planerad att användas för forskningsuppdrag, som kommer att bli billigare på grund av övergivandet av användningen av tunga framdrivningsmotorer - detta kommer att minska den totala vikten av den inhemska sonden. Huvudskillnaden mellan Lebed och utländska design är den unika rotordesignen hos det tvåbladiga seglet, vilket gör det möjligt att tiodubbla dess yta. Som universitetslektor vid Moscow State Technical University heter. Bauman Alexander Popov, ett tvåbladigt roterande segel, patenterat av universitetet, kommer att installeras på Swan, som inte kräver en ram för att installera. "Tack vare detta förväntar vi oss att tiodubbla dess yta med samma vikt av strukturen," noterade forskaren.

Enligt Popov kommer den nya enheten att levereras av en bärraket i en omloppsbana med en höjd av 1 000 km. Efter det kommer den att börja en kontrollerad rotation, initierad av shuntande elektrotermiska motorer - resistojets (de kommer att få den nödvändiga energin från solpaneler). På grund av centrifugalkraften kommer samtidigt två segel med en ensidig reflekterande beläggning att skjutas upp från speciella cylindrar på båda sidor av satelliten. Deras totala längd blir cirka 320 m.

Forskare har patenterat systemet för strömförsörjning av jorden från rymden

Moskvas radiotekniska institut vid den ryska vetenskapsakademin fick patent på ett system för att överföra energi från ett solkraftverk i kretslopp till jorden, enligt uppgifterna på webbplatsen för Federal Service for Intellectual Property.

Enligt dokumentet föreslår forskare att installera ett rymdsolkraftverk på en höjd av 300 till 1000 kilometer och, när de flyger över en markmottagningspunkt, överföra energin som samlats i kraftverkets batterier med hjälp av mikrovågor.

Samtidigt indikeras ett liknande amerikanskt patent från 1971 i det ryska patentet, där idén om att skapa ett solkraftverk först lades fram. Sedan föreslogs det att placera kraftverket i en geostationär omloppsbana med en höjd av 36 tusen kilometer, vilket skulle göra det möjligt för det att hela tiden vara praktiskt taget ovanför samma sektion av jordens yta och därigenom säkerställa en konstant överföring av energi till jorden. Men i detta fall måste mottagningsstationen vara placerad vid ekvatorn. Det ryska förslaget gör det möjligt att överföra energi till andra delar av jorden.

Under 2018 sa den första vice generaldirektören för Shvabe-innehavet, Sergei Popov, i en intervju med RIA Novosti, att ryska forskare utvecklar en orbitallaser med en repeaterspegel, som kommer att kunna överföra solenergi till dessa delar av Jorden där det är omöjligt eller extremt svårt att bygga kraftverk, inklusive antal till Arktis.

Igenkänningssystemet kommer att tillåta drönare att flyga 10 gånger snabbare och inte krascha

Ingenjörer från universitetet i Zürich (Schweiz) har presenterat ett helt nytt system för undvikande av kollisioner för drönare - inget snabbare och mer exakt i världen än. De utgick från det faktum att reaktionshastigheter på 20-40 millisekunder, som i många kommersiella obemannade system, inte räcker för att organisera säker förflyttning av höghastighetsflygande drönare. För att demonstrera förmågan hos sin idé, använde schweizarna studsarspelet, och lärde drönare att mästerligt undvika bollar som flyger mot dem.

Problemet med drönares reaktionstid på hinder har två rötter. För det första den höga rörelsehastigheten för flygande fordon i jämförelse med marken. För det andra, svag datorkraft, på grund av vilken system ombord inte har tid att analysera situationen och känna igen störningen. Som en lösning ersatte ingenjörerna sensorerna med "händelsekameror", vilket ökade reaktionshastigheten till 3,5 millisekunder.

Händelsekameran reagerar bara på förändringar i ljusstyrkan hos enskilda pixlar i bilden och ignorerar andra, så den behöver bearbeta väldigt lite information för att upptäcka ett rörligt föremål mot en statisk eller stillasittande bakgrund. Därav den höga reaktionshastigheten, men under praktiska experiment visade det sig att varken de befintliga drönarna eller själva kamerorna är lämpliga för detta ändamål. De schweiziska ingenjörernas förtjänst är att de gjorde om både kamerorna och plattformen för quadcoptrarna, plus att de utvecklade de nödvändiga algoritmerna, i själva verket skapade ett nytt system.

När man spelar bouncer lyckas en drönare med ett sådant system i 90% av fallen undvika en boll som kastas mot den med en hastighet av 10 m/s, från ett avstånd av endast 3 m. Och detta är endast i närvaro av en kamera, om storleken på störningen är känd i förväg - en närvaro av två kameror tillåter honom att exakt beräkna alla parametrar för störningen och fatta rätt beslut. Nu arbetar ingenjörer med att testa systemet i rörelse, när man flyger på svåra rutter. Enligt deras beräkningar kommer UAV som ett resultat att kunna flyga tio gånger snabbare än nu, utan risk för kollision.

Singapore-forskare har lärt sig hur man gör utmärkt aerogel av gamla däck

Forskare vid National University of Singapore var extremt frustrerade över det faktum att endast 40 % av begagnade däck går till återvinning, så de gav sig i kast med att hitta en alternativ lösning på detta problem. Det fanns ingen tydlig plan, bara en idé - att isolera gummi från däckmaterialet och ge det en ny form. Förvandla den till exempel till en porös aerogelbas - en cellstruktur där cellerna är fyllda med gas.

Under experimentens gång blötlade forskarna tunna fragment av däck i en blandning av "miljövänliga" lösningsmedel och vatten för att rena gummit från föroreningar. Därefter digererades lösningen tills en enhetlig massa bildades, kyldes till -50°C och lyofiliserades i en vakuumkammare under 12 timmar. Utgången var en tät och lätt aerogel.

Till skillnad från andra typer av aerogeler visade sig den gummibaserade versionen vara många gånger starkare. Och efter applicering av beläggningen från metoxitrimetylsilan blev den också vattenbeständig, vilket omedelbart bestämde dess lovande användningsområde - som sorbent för att likvidera oljespill. Gårdagens skräp ska hjälpa till att bli av med en annan typ av avfall och föroreningar.

Men mest av allt är singaporianska forskare nöjda med den ekonomiska sidan av uppfinningen. Skapande av ett ark av gummiaerogel med en yta på 1 kvm. och 1 cm tjock tar 12-13 timmar och kostar $7. Processen kan lätt skalas upp och omvandlas till en kommersiellt attraktiv verksamhet. Särskilt med tanke på de enorma reserverna och det billiga källmaterialet.

En obemannad flygtaxi utvecklas i Ryska federationen

En obemannad flygtaxi skapas i Ryssland, som kommer att kunna transportera passagerare över ett avstånd på 500 km med en marschhastighet på 500 km/h. Den första experimentmodellen är planerad att skapas 2025, den kommer att användas för vertikal start och landning.

Det förväntas att ytterligare en flygmodell kommer att produceras, vars lastkapacitet kommer att vara 500 kg (fyra passagerare), skriver tidningen Izvestia.

En sådan flygtaxi är i första hand konstruerad för användning i städer med en befolkning på över en miljon och i landets största regioner. Användningen av fordonet kommer att bli relevant på grund av bristen på landningsbanor i Ryssland, förklarade utvecklarna från National Technology Initiative (NTI).

Fordonets höga hastighet kommer att säkerställas av en gasturbinenhet installerad ombord och kopplad till en elektrisk generator. Den matar sex stationära motorer genom ett batteri av superkondensatorer, säger Pavel Bulat, biträdande meddirektör för Aeronet-arbetsgruppen på NTI. Enligt honom kommer motorerna att rotera lyftande och upprätthållande fläktar, som kommer att dras in helt i flygkroppen, som fungerar som en vinge. Kontrollen är planerad att utföras med jetroder och genom att ändra dragkraftsvektorn. Kraftelektroniken till bilen kommer att göras av kiselkarbid istället för traditionellt kisel.

Kroppsmaterialet kommer också att vara innovativt. Designerna kommer att använda den senaste aluminium- och skandiumlegeringen. Det utvecklades vid All-Russian Institute of Aviation Materials. Detta kommer att skapa en lätt svetsad helmetallkropp.

Toyota och Lexus utvecklar teknik för att göra bilkapning meningslös

Bilstölder är ett av de största problem som bilägare möter. Även larmsystem klarar inte alltid av sin uppgift, men tillverkarna har redan en mer avancerad lösning. Från 2020 kommer hela utbudet av Toyota- och Lexus-märken i Ryssland att skyddas av den unika stöldskyddsidentifieraren T-Mark / L-Mark.

Identifieraren är en märkning av en bil med mikropunkter från en film med en diameter på 1 mm, på vilken en unik PIN-kod är applicerad, associerad med VIN-numret för en viss bil. Totalt appliceras upp till 10 000 sådana poäng på olika karosselement och sammansättningar. Du kan kontrollera deras överensstämmelse med det "bifogade" fordonet på sajterna toyota.ru och lexus.ru.

Användningen av märkning gör det möjligt för brottsbekämpande myndigheter och köpare av begagnade bilar att verifiera bilens "passdata" med det faktiska datumet för dess tillverkning, utrustning, märke och motornummer och andra egenskaper. Tillverkaren positionerar identifierare som en lösning som avsevärt minskar kaparnas intresse för Toyota- och Lexus-bilar och gör det möjligt att utesluta möjligheten till återförsäljning av fordon av dem på andrahandsmarknaden.

Den första bilen som fick L-märket på hemmamarknaden var Lexus ES - enligt tillverkaren har det hittills inte förekommit några fall av stöld av denna sedan utrustad med stöldskyddsmärkning. Dessutom har ägarna av märkta bilar rabatter på upp till 15 % på CASCOs policy för stöldrisk. Det förväntas att processen med att utrusta sortimentet av Toyota- och Lexus-märken i Ryssland med T-Mark / L-Mark kommer att slutföras under 2020.

Rysk elmotor på supraledare kommer att testas under flygning

Specialister från TsIAM uppkallade efter PI Baranov började förberedelser för att testa det första hybridkraftverket i Ryssland med en elmotor. RIA Novosti rapporterade om det dagen innan, med hänvisning till presstjänsten för det vetenskapliga testcentret.

I mitten av denna månad besökte representanter för institutet FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , där de undersökte flyglaboratoriet vid Yak-40-basen, där det är planerat att testa en lovande enhet i framtiden. Flygtester förväntas äga rum om 2 år. Det är planerat att installera den senaste högtemperaturelmotorn på supraledare och ett kylsystem i nosen på flygplanet, skapat av ZAO Superox på order av FPI. Kom ihåg att denna enhet är en unik inhemsk utveckling, som kan ge en påtaglig fördel i effekttäthet och effektivitet hos komponenterna i en hybridinstallation, i jämförelse med traditionell elektrisk utrustning.

I sin tur, istället för en av de tre motorerna i "svansen" av det flygande laboratoriet, kommer en turboaxelgasturbinenhet med en elektrisk generator, utvecklad av USATU, att installeras. Styrsystemenheter och batterier kommer att placeras i Yak-40-kabinen. Testingenjörer kommer också att finnas på plats under flygningen. Huvudmålet med de kommande testerna är att skapa en demonstrator av ett hybridkraftverk, som i framtiden kan installeras på lovande interregionala ryska flygplan.