Теоретические и научно-исследовательские работы по созданию материала, позволяющего преобразовывать энергию частиц полей невидимого спектра излучений в электрический ток, осуществляемые компанией Neutrino Energy Group, были начаты в 2007 году. В настоящее время путём проведения большого количества экспериментальных исследований, компанией создан многослойный наноматериал из чередующихся слоёв графена (оптимально 12 слоёв, но не более 20 слоёв) и легированного кремния, наносимых на металлическую фольгу, позволяющий решить поставленную задачу. Технология получила название Neutrinovoltaic, т.к. учёными компании было сделано предположение о влиянии на процесс генерации электрического тока субатомных частиц нейтрино, имеющих массу и воздействующих, как минимум, на ядра атомов графена. На изобретение получен международный патент WO2016142056A1.
Преобразование энергии частиц окружающих полей излучений в электрический ток происходит за счёт колебательных процессов атомов графена, приводящих к возникновению такого уникального явления, как «графеновые волны». «Графеновые волны» хорошо наблюдаются в микроскоп с большим разрешением, и это явление хорошо освещено в большом количестве опубликованной литературы. Следует отметить, что появление волн или ряби графена до настоящего времени замечено только у данного материала.
Влияние воздействия нейтрино на частоту и амплитуду колебаний «графеновых волн» основывается на результатах опубликованных фундаментальных исследований. Первым доказательством явились результаты исследований, проведённых в коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США). Было доказано, что нейтрино низкой энергии участвуют в слабом взаимодействии с ядрами аргона. Этот процесс получил название когерентное упругое нейтрино-ядерное рассеяние (CEvNS). Данные исследования проводились с использованием нейтрино из лабораторного источника.
Изображение с сайта neutrino-energy.com
Эксперимент XENONnT, на базе Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии и эксперимент PandaX-4T в Китайской подземной лаборатории Цзиньпин в Ляншане подтвердили свидетельства о нейтрино, произведённых Солнцем. Результаты были представлены на Международном семинаре по идентификации темной материи в Л’Акуиле, Италия.
Нейтрино образуются в различных реакциях ядерного синтеза, питающих Солнце. Некоторые из самых энергичных нейтрино возникают в результате радиоактивного распада бора-8. Детекторы тёмной материи, такие как XENONnT и PandaX-4T, содержат несколько метрических тонн жидкого ксенона. Когда частица тёмной материи сталкивается с ядром атома ксенона, эксперименты могут обнаружить отскок ядра, выявляя присутствие тёмной материи. Однако, нейтрино также могут вызывать подобные отскоки, сталкиваясь с атомными ядрами. Эксперименты XENONnT и PandaX-4T знаменуют собой доказательства первых признаков столкновения солнечных нейтрино с ядрами веществ.
Учитывая, что графен (углерод) имеет порядковый номер 6 и атомный вес 12,011, т.е. является одним из самых лёгких в периодической системе химических элементов, эффект от воздействия нейтрино на амплитуду и частоту колебаний его атомов будет наиболее визуально выражен. Хотя в настоящее время нет возможности оценить вклад воздействия нейтрино на процесс колебаний «графеновых волн» по сравнению с воздействием других энергетических полей и тепловым (броуновским) движением атомов графена, тем не менее, по мнению учёных компании Neutrino Energy Group, этот процесс играет важную роль, поэтому технология получила название Neutrinovoltaic.
Проведённые исследования показали устойчивые выходные показатели по току и напряжению для электрогенерирующей пластины размером 200х300 мм, представляющей собой металлическую фольгу с нанесённым на неё многослойным наноматериалом, и составляют 1.5 В и 2.0 А при температуре около 20°С. Следует подчеркнуть, что выходная мощность практически не изменялась при помещении электрогенерирующей пластины в клетку Фарадея в бетонном бункере в горах Швейцарских Альп на глубине 60 м для изоляции от различных электромагнитных наводок. Это подчёркивает работоспособность технологии в различных условиях. Понижение окружающей температуры до -25°С привело к понижению мощности электрогенерации пластины на 40%, что говорит о влиянии на мощность генерации теплового (броуновского) движения атомов графена. Генерация электрического тока происходит в результате сложного процесса взаимодействия электрических и магнитных полей каждого слоя графена, вызываемого «графеновыми волнами». Отсутствие деталей вращения и бесшумность работы бестопливного генератора, а также компактные размеры позволяют размещать его не только в изолированном помещении, например, в подвальном помещении, но даже внутри дома или квартиры, что позволит исключить падение мощности при столь низких наружных температурах.
Изображение с сайта gaia-energy.org
Собранный из электрогенерирующих пластин бестопливный генератор Neutrino Power Cube нетто-мощностью 5-6 кВт имеет вес генерирующего блока 50 кг и размеры 800х400х600 мм, а также отделение для размещения системы управления. Генерация электроэнергии происходит в базовом режиме днём и ночью. Neutrino Power Cube имеет разъёмы переменного тока 220 В, 380 В, а также разъем постоянного тока для прямого подключения различных гаджетов. Подключение дополнительных генерирующих блоков позволяет увеличить мощность бестопливного генератора Neutrino Power Cube. Предпромышленная партия из 150 шт. Neutrino Power Cubes не серийного мануфактурного производства проходит ресурсные испытания.
2D слои на металлическую фольгу наносились методом химического осаждения из паровой фазы. Несмотря на относительную дешевизну данного метода, он имеет недостатки в части производительности, поэтому в настоящее время совместно с привлечёнными контрагентами разрабатывается новый очень производительный метод нанесения одноатомных слоёв. Причём первые экспериментальные данные этого метода показывают увеличение выходной мощности электрогенерирующих пластин по сравнению с пластинами, полученными при использовании метода химического осаждения. Это позволяет надеяться на возможность создания более компактных генерирующих блоков различного назначения.
Гибкость и универсальность Neutrinovoltaic технологии позволяет создавать бестопливные источники электрического тока различного назначения и различных геометрических размеров. В частности, одна из компании приобрела лицензию на производство бестопливных электрогенерирующих блоков, помещаемых в корпус кондиционера, который будет также выдавать от 12 до 25 литров чистой питьевой воды, получаемой из воздуха и пропускаемой через фильтр, что позволит не только отказаться от подключения кондиционеров в централизованную сеть, но и решить проблему доступности населения к чистой питьевой воде, что особенно актуально в странах с дефицитом питьевой воды. Планируется, что завод начнет выпускать такие кондиционеры в 2026 году.
Изображение с сайта freepik.com
Совместно с индийскими контрагентами ведутся опытно-конструкторские работы по созданию корпуса электромобиля из метаматериалов, который будет выполнять роль преобразователя энергии окружающих полей излучений невидимого спектра, а также градиента температур для генерации электрического тока необходимого для движения электромобиля и зарядки небольшой аккумуляторной батареи, которая будет задействована при изменении нагрузки. Результатом работ в 2026 году станет создание самозаряжающегося электромобиля второго поколения, который не будет заряжаться от внешнего источника электроэнергии. Для выпускаемых в настоящее время электромобилей будет изготавливаться небольшой бестопливный генератор мощностью 2 кВт, который будет размещаться в багажнике. Основное предназначение такого блока – обеспечить самостоятельное движение электромобиля до ближайшей зарядной колонки. В настоящее время несколько компаний из разных стран приобрели лицензии на выпуск бестопливных генераторов различного использования, некоторые из них уже приступили к строительству заводов. Интерес к технологии постоянно увеличивается, особенно в связи с прогрессирующей тенденцией в направлении к отказу от ископаемого топлива, а также в связи с недостатками в работе солнечной энергетики и ветрогенерации и их зависимостью от погодных условий.
Научно-технологические исследования по совершенствованию технологии и технологических процессов промышленного производства продолжают развиваться. Для понимания теоретической модели процессов графеновой электрогенерации и изучения влияния нейтрино на данный процесс компания заключила договора на научные исследования с рядом передовых научных центров, изучающих нейтрино. Так, создана собственная лаборатория на базе Европейского Центра ядерных исследований (CERN), заключен договор на проведение научных работ с Технологическим институтом Карлсруэ.
Возможности использования Neutrinovoltaic технологии для решения различных энергетических и глобальных экономических задач сложно переоценить.