211service.com
Saulės energija varomas lazeris
Tokijo technologijos instituto Japonijoje mokslininkai sukūrė naujo tipo efektyvų, saulės energija varomą lazerį. Jie tikisi panaudoti lazerį, kad padėtų jiems įgyvendinti savo tikslą sukurti magnio degimo variklį. Tyrėjai aprašė naująjį lazerį neseniai paskelbtame numeryje Taikomosios fizikos raidės .
Saulės energija varomas lazeris: Du Frenelio lęšiai sufokusuoja saulės šviesą į keraminį kristalą, kad sukurtų lazerio šviesą. Tikimasi, kad tokie galingi lazeriai iš magnio ir vandens generuoja šilumą ir vandenilį.
Idėja, sako Takashi Yabe , Tokijo instituto mechanikos inžinerijos ir mokslo profesorius, ketina sukurti galingą lazerį, galintį sudeginti jūros vandenyje esantį magnio kiekį. Proceso metu išsiskiria daug šilumos ir vandenilio.
Magnis turi didelį energijos šaltinio potencialą, nes jo energijos kaupimo tankis yra maždaug 10 kartų didesnis nei vandenilio, sako Yabe. Jis taip pat yra labai gausus – kiekviename litre jūros vandens randama apie 1,3 gramo arba apie 1800 trilijonų metrinių tonų mūsų vandenynuose, sako jis.
Be to, magnio oksidas, susidaręs dėl reakcijos, gali būti paverstas atgal į magnį, sako Yabe. Laimikis? Norint perdirbti magnio oksidą atgal į magnį, reikia 4 000 kelvinų (3 726 ºC) temperatūros, todėl reikia lazerio, kuris sukurtų tokią temperatūrą mažoje vietoje.
Tačiau norint, kad magnio degimo variklis veiktų kaip praktiškas energijos šaltinis, lazeriai turi būti maitinami iš atsinaujinančių energijos šaltinių, pavyzdžiui, saulės energijos.
Saulės energija pumpuojami lazeriai jau egzistuoja: jie veikia koncentruodami saulės šviesą į kristalines medžiagas, tokias kaip neodimiu legiruotas itrio aliuminio granatas, todėl jie skleidžia lazerio šviesą. Tačiau iki šiol dauguma saulės energiją naudojančių lazerių rėmėsi ypač dideliais veidrodžiais, kad saulės šviesą sutelktų į kristalą.
Yabe ir jo kolegos sukūrė kompaktišką lazerį, kurio efektyvumas yra tris kartus geresnis, palyginti su ankstesniais modeliais, atsižvelgiant į tai, kiek energijos jis gali suteikti, palyginti su turima saulės šviesa.
Taip yra iš dalies dėl to, kad naudojami Nd:YAG kristalai, kurie yra papildomai legiruoti chromu, todėl jie gali sugerti platesnį šviesos diapazoną. Pridėjus chromą, gaunama didesnė spektro dalis, sako Yabe: Taigi efektyvumas nuo saulės šviesos iki lazerio labai padidėja.
Kita Yabe lazerio naujovė yra mažo Frenelio lęšio naudojimas vietoj didelių veidrodinių lęšių. Frenelio lęšiai sumažina lęšiui pagaminti reikalingos medžiagos dydį ir kiekį, suskaidydami jį į koncentrinius lęšių žiedus. Paprastai 10 procentų krintančios šviesos yra sutelkta į kristalą, o naudojant Fresnelį – apie 80 procentų.
Mūsų atveju mes panaudojome tik 1,3 kvadratinio metro ir pasiekėme 25 vatus, sako Yabe. Nors tai tik trigubai padidėjimas, lazerio galia eksponentiškai didėja didėjant plotui. Taigi mes tikimės nuo 300 iki 400 vatų su keturių kvadratinių metrų Fresnelio objektyvu, sako jis.
Tai neįprastas požiūris, sako Sunita Satyapal , Energetikos departamento vandenilio saugojimo komandos vadovas Vašingtone. Tačiau tai ne pirmas kartas, kai metalai, tokie kaip magnis, ir vanduo, buvo tiriami kaip vandenilio gamybos priemonė, sako ji.
Satyapal sako, kad dabar reikia viso sistemos efektyvumo biudžeto: pagrindinis klausimas yra sąnaudos ir bendras efektyvumas. Ji priduria, kad yra daug paprastesnių būdų, kaip generuoti vandenilį naudojant saulės šviesą, pavyzdžiui, naudojant saulės elementus vandeniui skaidyti elektrolizės būdu.