Исследование свойств двумерных материалов, в частности графена, открывает возможности для разработки прорывных технологий в различных областях. Одно из приоритетных направлений для таких технологий – энергетика, системы хранения энергии и транспорт.

Несмотря на 20-летний срок исследований графена, которые проводятся в международном масштабе, практически ежегодно появляются публикации об открытии тех или иных свойств графена, которые создают новые возможности для разработки новых революционных технологий, став при этом одним из самых активно развивающихся направлений в науке и технике. Количество публикаций в мире по теме графена – десятки тысяч.

В графене электроны ведут себя как частицы с нулевой эффективной массой, хотя на самом деле масса у них есть. Такое поведение электронов описывает квантовая механика, где электрон рассматривается как волна материи. Это обеспечивает исключительно высокую подвижность носителей заряда. Кроме того, графен показывает уникальные свойства по электропроводности, теплопроводности (около 5000 Вт/м·К), прочности, способен растягиваться до 20% от первоначальной длины, оптические свойства графена также уникальны.

Легированный графен

Способность графена генерировать электрический ток под действием окружающих полей излучений искусственного и естественного излучения в широком диапазоне волн позволяет использовать его в энергетическом оборудовании для генерации электроэнергии. Лишний раз данную способность подтвердили результаты исследований графена под воздействием терагерцового излучения, проведёнными учёными из Национального университета Сингапура под руководством Бандурина Д.А. В опубликованной статье показано, что электроны Дирака, подвергающиеся воздействию непрерывного терагерцового (ТГц) излучения, могут быть термически отделены от кристаллической решётки, что активирует гидродинамический перенос электронов. В этом режиме сопротивление графеновых сужений уменьшается из-за сверхбаллистического потока коррелированных электронов, вызванного ТГц-излучением. Высказано предположение, что электроны в графене могут вести себя как единая жидкость, взаимодействуя и двигаясь коллективно, т.е. речь идёт о так называемом «вязком потоке электронов» в графене. Утверждается, что вязкость потока электронов в графене мгновенно снижается под воздействием терагерцового излучения, делая «жидкость из электронов» более текучей.

Данный вывод хорошо согласуется и подтверждает выводы компании Neutrino Energy Group о возможности графена генерировать электрический ток под воздействием широкого спектра окружающих излучений невидимого спектра, включая терагерцевое излучение, а также теплового движения атомов графена. Работы сингапурских учёных проводились с однослойным графеном, «легированным» дополнительными электронами для придания ему металлических свойств. Результат проводимых экспериментов — создание первого практического устройства, использующего вязкий поток электронов для детектирования ТГц-волн.

В отличие от коллег из Национального университета Сингапура исследования учёных компании Neutrino Energy Group направлены на создание применимой на практике технологии графеновой бестопливной электрогенерации. Первые эксперименты сразу показали - однослойный графен генерирует слишком маленькую мощность, что не позволяет говорить о промышленном внедрении технологии. Решение было найдено через создание многослойного наноматериала, состоящего из чередующихся слоёв графена и кремния с легирующими элементами, наносимых на одну сторону металлической фольги. Объемная доля графена в нём составляет от 50 до 75%.

Многослойный наноматериал

Изобретение учёных компании Neutrino Energy Group позволяет говорить о создании инновационной графеновой бестопливной технологии электрогенерации, на основе которой возможно создавать распределённую электрогенерацию. В последние годы был сделан качественный скачок от изобретения к промышленному производству генераторов Neutrino Power Cubes. Первым шагом будет налажен выпуск бестопливных генераторов нетто-мощностью 5-6 кВт, прием заказов на которые уже закрыт на 2025-2026 годы.

Бестопливный генератор Neutrino Power Cube нетто мощностью 5-6 кВт

Преимущества Neutrino Power Cube перед традиционными технологиями производства электроэнергии, включая солнечные и ветряные электростанции:

• Графеновый источник электроэнергии не требует охраны и эксплуатационных расходов.
• Габаритные размеры Neutrino Power Cube - 80x50x100 см.
• Гарантийный срок – 20 лет.
• Имеет разъёмы для подключения оборудования с переменным током - ~380/220/48/24 В (AC), и постоянного тока –48/24 В (DC).
• Электрогенерация осуществляется в базовом режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году.
• Бесшумная работа. Нет крутящихся деталей.
• Автономная бестопливная электрогенерация, не требующая подключения к сетям общего назначения.
• Размещается рядом с местом потребления нагрузки, что исключает потери в электросетях.

Постоянно проводимые активные исследования свойств графена, технологий его получения, а также исследования других двумерных материалов обещают появление новых значимых технологий, но графеновая технология Neutrinovoltaic является бесспорным лидером в практическом применении графена в области энергогенерации.

Автор: Румянцев Л.К.

Метки: #Neutrino Energy Group, #Neutrino Power Cube, #графеновая энергетика, #альтернативная энергетика, #бестопливная энергетика