Мировая политика стремится отказаться от ископаемого топлива в транспорте и электрогенерации, устанавливая жесткие сроки для освоения новых технологий. Этот тренд, широко освещаемый СМИ, предполагает отказ от транспортных средств с ДВС и переход на электромобили.
По данным портала, мировой рынок электромобилей увеличился на 41% по сравнению с 2019 годом. Motoring ResearchВ первом квартале 2021 года в условиях пандемии продажи электромобилей выросли в два с половиной раза по сравнению с тем же периодом прошлого года. Несмотря на это, некоторые водители не остались довольны эксплуатацией электромобилей. По данным сайта nature.com, в Калифорнии 20% опрошенных, перешедших с гибридных автомобилей на машины с двигателем внутреннего сгорания, и 18% отказавшихся от электромобилей, назвали неудобство при зарядке, параллельное владение другим автомобилем и отсутствие дома зарядки с напряжением 240 вольт причинами своих отказов.
К 2026 году, по прогнозам аналитиков Boston Consulting Group, более половины мировых продаж легковых автомобилей будут электромобилями. Такое ускоренное внедрение электромобилей потребует значительных инвестиций в инфраструктуру зарядки, а также увеличения мощностей в энергетике для производства электроэнергии. Будет необходимо создать отрасль утилизации и переработки аккумуляторных батарей после истечения срока их службы.
Проблемы производства первых электромобилей разрешатся с выпуском второго поколения, не требующего зарядки от централизованных сетей. Второе поколение будет оснащено автономными источниками постоянного тока, преобразующими энергию электромагнитных и тепловых полей в электрический ток. NeutrinovoltaicСоздана немецко-американской компанией Neutrino Energy Group при участии Хольгера Торстена Шубарта.
Благодаря изучению особых свойств графена появилась возможность преобразования электромагнитных полей в электрический ток. Исследования различных институтов свидетельствуют о том, что графен, будучи 2D материалом с повышенными колебаниями атомов по сравнению с другими веществами, может устойчиво существовать, проявляя свойства 3D материала. Колебания атомов, обусловленные кристаллической решеткой, порождают «графеновые волны», видимые под микроскопом с высоким разрешением. Мощность тока, получаемая с единицы поверхности графена, небольшая, поэтому первоначально было неясно, как применить данное открытие в практике.
Научный коллектив немецко-американской компании Neutrino Energy Group провёл эксперименты по увеличению выходной мощности с единицы поверхности электрогенерирующего материала. Решение проблемы нашли путём реализации идеи создания многослойного наноматериала: на металлическую фольгу методом осаждения из паровой фазы наносилось одностороннее многослойное покрытие, состоящее из чередующихся слоёв графена и легированного кремния. Поверхность фольги с напылением выступает положительным полюсом, а непокрытая поверхность – отрицательным. Электромагнитное излучение вызывает вертикальные колебания атомов графена и горизонтальные – атомов кремния, приводя к резонансу атомных вибраций, который многократно увеличивает ток.
Атомные колебания сами по себе не создают электрический ток. Чтобы направлять электроны графена, нужно нарушить его внутреннюю симметрию, то есть инверсию. В обычных условиях электроны чувствуют равную силу друг от друга, поэтому любая энергия рассеивает их во всех направлениях.
Необходимо было сломать эту симметрию и вызвать асимметричный поток электронов под воздействием энергии нейтрино и других электромагнитных излучений. Holger Thorsten Schubart и его команда предположили, что слой графена между слоями легированного кремния выбивает электроны графена из равновесия.
Электроны, близкие к кремнию, подвергаются определенному воздействию. В результате возникает «косой рассеяние» — процесс отклонения облаков электронов в одном направлении. Чем сильнее энергия поступающих излучений, тем выше частота и амплитуда колебаний «графеновых волн», а значит, больше энергии можно преобразовать в постоянный электрический ток.
Нейтриновoltaжнáя технология позволяет создавать источники постоянного тока различного размера и мощности. Такие устройства можно устанавливать как внутри аппаратов и машин, так и отдельно, например, для энергообеспечения домов.
Поскольку преобразование энергии электромагнитных волн, включая энергию нейтрино, и тепловых полей окружения не зависит от погоды, эти источники вырабатывают электричество круглосуточно и круглый год, работая в базовом режиме. Это позволяет причислить их к источникам гарантированного электроснабжения. Благодаря таким характеристикам возможно устанавливать на электромобили небольшие аккумуляторные батареи. Это существенно экономит использование дефицитных материалов, таких как литий и кобальт, а соответственно снижает стоимость электромобилей.
Применение нейтриновольтвойки в электромобилях нуждается в дальнейших научных исследованиях и разработках. компания Neutrino Energy GroupВ марте 2021 года было заключено соглашение о сотрудничестве с ведущим индийским научно-исследовательским центром по изучению метаматериалов C-MET. Проект стартовал с бюджетом $2,5 млрд. и предусматривает строительство в Германии технического и выставочного центра, а также завода по производству электромобилей Pi-Car.
Автор: к.т.н. Румянцев Л.К.