О причинах повышения среднегодовой температуры на Земле существуют различные точки зрения, но большинство придерживается мнения, что основная причина - жизнедеятельность человека, сжигающего ископаемое топливо (уголь, нефть, газ), в результате чего в атмосферу выбрасываются углекислый газ, метан, оксид азота, фторированные газы, что приводит к возникновения парникового эффекта. На долю углекислого газа приходится 64% антропогенных причин глобального потепления. Сейчас его концентрация в атмосфере на 40% выше, чем в доиндустриальную эпоху.
Весь мир ищет оптимальные технологии получения энергии без «углеродного следа», что означает необходимость реформирования электрогенерации и транспорта. Ставка перехода на солнечную и ветрогенерацию может рассматриваться как промежуточная технология ввиду зависимости их от погодных условий, переход на водород крайне дорог.
Ни для кого не секрет, что вокруг нас присутствует большое количество энергии в виде различных электромагнитных волн, космического излучения невидимого спектра излучения, терагерцевых волн и т.д. Сегодня в прессе можно найти информацию об успешных экспериментах по преобразованию энергии электромагнитных полей в электрический ток: речь идёт об использовании 2D материалов, ведущих себя как 3D материалы, в частности, о применении графена в комбинации с различными элементами.
Свойства графена уникальны и находят широкое применение в различных областях промышленности, и, по мнению учёных, работающих с графеном, это только начало его многостороннего использования. Он обладает особенными свойствами - прочность на разрыв в 200 раз больше, чем у стали, электропроводность во много раз лучше, чем у меди, он имеет самую высокую теплопроводность из всех известных в настоящее время материалов. Однако наибольший интерес графена для нужд электрогенерации представляют повышенные колебания его атомов, превосходящие, например, колебания атомов кремния на несколько порядков. Особенность колебаний атомов графена определяется тем, что они происходят в виде «графеновых волн» из-за гексагональной кристаллической решётки, что можно наблюдать под микроскопом с сильным разрешением. Чем сильнее воздействие электромагнитных и тепловых полей на графен, тем сильнее колебания атомов графена. Однако, сами по себе атомные колебания не могут вызвать электрический ток, необходимо заставить течь электроны в одном направлении. Для этого должна быть нарушена внутренняя симметрия материала, или то, что физики называют «инверсией». Обычно, электроны графена должны чувствовать равную силу между ними, а это означает, что любая поступающая энергия рассеивает электроны во всех направлениях, симметрично. Ещё одной проблемой для промышленного внедрения графена, как технологии преобразования энергии электромагнитных и тепловых полей, была слишком маленькая мощность, получаемая с единицы поверхности.
Holger Thorsten Schubart, генеральный директор Neutrino Energy Group
Экспериментальные работы, проведённые немецко-американской компанией Neutrino Energy Group, позволили решить эти проблемы.
Во-первых, электрогенерирующий материал решено было сделать многослойным из чередующихся слоёв графена и легированного кремния, но с результирующей толщиной не более 10-20 нанометров, поскольку в процессе экспериментов, координированных научным руководителем компании и генеральным директором, математиком Holger Thorsten Schubart, было выяснено, что наиболее сильные колебания атомов графена, а значит, и получаемая выходная мощность, достигаются именно при такой нанотолщине генерирующего материала. Наноматериал наносился методом осаждения из паровой фазы на металлическую фольгу на одну сторону, которая является положительным полюсом, а непокрытая поверхность – отрицательным, образуя таким образом электрогенерирующую пластину.
Во-вторых, в процессе проводимых тестов учёные Neutrino Energy Group выяснили, что добавление легирующих элементов выбивает электроны графена из равновесия, электроны, ближние к кремнию, испытывают определенное воздействие. Общий эффект заключался в том, что физики называют «косым рассеянием» - термин, определяющий процесс, при котором облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении.
В связи с тем, что на процесс электрогенерации влияют энергетические и тепловые поля, то нет необходимости размещать энергетические пластины, занимая как можно большую площадь по примеру солнечных панелей. Наоборот, пластины размещаются одна над другой и спрессовываются, что обеспечивает надёжное последовательное соединение их.Такое соединение пластин, размещённое в корпусе, называется энергетическая ячейка. В зависимости от требуемых выходных параметров по току и напряжению, энергетические ячейки можно соединять друг с другом последовательно и параллельно.
Holger Thorsten Schubart утверждает: «С помощью новых процессов и оборудования, над которыми мы сейчас работаем, можно будет покрывать нашим нанонапылением целые полупроводниковые пластины диаметром до 200 мм с максимально возможной точностью». Такие ограничения по размеру генерирующих пластин для источников относительно большой мощности предполагают изготовление их в виде шестигранников для минимального объема источников тока, созданных на основе Neutrinovoltaic технологии. Источник постоянного тока размером «с дипломат» имеет выходную мощность от 4,5 до 5,5 кВт /час. Такие компактные габаритные характеристики позволяют создавать автономные источники тока для электроснабжения, в том числе отдельных домов и электромобилей.
В начале января 2021 г. стало известно, что немецкий автомобильный концерн Даймлер получил подтверждение Шведской королевской академии наук на заявленные в патенте WO2016142056A1 технические характеристики технологии преобразования солнечного излучения невидимого спектра в постоянный электрический ток. Независимая экспертиза была проведена под руководством профессора Виктории Мартин. Сам запрос и активность автоконцерна Даймлер обусловлены прежде всего интересом к Neutrinovoltaic технологии в аспекте использования её применительно к новым моделям электромобилей.
Для решения экологических проблем современности и предотвращения климатической катастрофы невозможно двигаться вперёд проторенными дорогами – экономика, основанная на сжигании ископаемого топлива приведет мир рано или поздно к экономическому коллапсу. Новый виток научно-технического прогресса предлагает инновационные решения: наука приблизилась сегодня вплотную к созданию нового вида экологичной и безопасной электрогенерации, способной трансформировать систему традиционного энергоснабжения и сохранить Планету для будущих поколений.
