Швейцарские ученые готовы создать солнечный реактор|Diriger la lumière vers les nouvelles énergies

Автор: Ольга Юркина, Лозанна, 21. 09. 2011 Просмотров:2388

Фото - Наша газета

Оптофлюидика позволяет "брать" луч света и направлять в нужную точку (DR)

Наука впервые связала свойства жидкости и света в 1862 году, когда французский физик и астроном Жан Бернар Леон Фуко (тот, что поставил опыт с известным маятником), определяя скорость света, установил, что ее значение варьируется в воде и в воздухе. С той поры утекло много воды и еще больше света, но физические законы, установленные Фуко и его последователями, способствовали появлению на заре третьего тысячелетия новых областей исследования в сфере нанотехнологий - микрогидродинамики и оптофлюидики. Не пугайтесь незнакомых слов: сами того не сознавая, вы регулярно имеете с ними дело – например, пользуясь струйным принтером.

Микрогидродинамика, которую также называют микрофлюидикой, изучает поведение малых объемов жидкости, движение микроскопических потоков в тончайших сосудах-столбиках. Вообразите на мгновение, что компьютерные сигналы могут регулировать жидкости в столбиках, заставляя их вступать в химические реакции, смешиваться или, наоборот, отделяться друг от друга - и получите приблизительное представление о том, чем занимается микрофлюидика. Об оптике, описывающей свойства и поведение света, всем известно со средней школы. Если же науку о свете соединить с исследованиями микроскопических потоков, получится новая дисциплина – оптофлюидика. Она занимается системами и устройствами, в которых свет может управлять потоками жидкости, а они, в свою очередь, проводить луч света в нужном направлении. Не вдаваясь в подробности, скажем, что основой таких систем является  жидкое оптоволокно - столбики жидкости, проводящие луч света к заданной точке. Итак, кажется, пока все ясно.

Научный журнал "Nature Photonics" посвятил оптофлюидным системам свой октябрьский выпуск и предоставил слово профессору Федеральной политехнической школы Лозанны, декану факультета инженерных наук и технологий Деметрию Псалтису и его соавторам, утверждающим в своем исследовании, что оптофлюидика поможет человечеству решить глобальную проблему XXI века – энергетическую.

«Направляя свет в точку, где он окажется наиболее полезным, мы могли бы качественно повысить эффективность существующих систем производства энергии и даже изобрести новые, - объясняет Деметри Псалтис. - EPFL является мировым лидером в области оптофлюидики, так что мы находимся на выгодных позициях, чтобы разработать эффективные источники энергии совершенно нового типа».

Тем более что солнечный свет уже используется для производства энергии, и не только в классических фотогальванических установках. Например, к его помощи прибегают на станциях по производству биотоплива, чтобы превратить воду и углекислый газ в метан. Использование призм и зеркал, концентрирующих потоки света для нагревания воды, все чаще встречается в установках на крышах домов. Подобные технологии основываются на тех же принципах, что и оптофлюидика: контроль и манипуляция света движением жидкостей. Однако в этих системах нет той точности, которую позволяют достичь нанотехнологии.

Как наилучшим образом использовать свет, падающий на крышу здания? По мнению Деметрия Псалтиса и его коллег, самым эффективным способом была бы система домашнего солнечного оптофлюидного освещения, которая могла бы «собирать» свет благодаря присутствию воды в призмах-датчиках, адаптирующихся к углу падения луча. Затем специальные оптические устройства проводили бы свет внутрь здания, где его можно использовать для освещения, очистки воздуха с помощью микрофлюидного фильтра или питания фотогальванических батарей в комнатах, которые, защищенные от непогоды, обладали бы гораздо большей продолжительностью действия. Такая установка, к примеру, представляет собой новый тип использования солнечной энергии и заменяет невозобновляемые источники.

Однако в подобной системе необходимо гарантировать равномерность подачи света и возможность отключения приборов в случае колебания внешнего освещения – например, вслучае, если солнце прикрывает облако. Иначе интенсивность светового потока в комнате будет постоянно меняться. Но для этой проблемы у ученых уже существует прагматичное решение ценой в капельку воды.

Оптофлюидные системы позволяют распределять потоки света по различным каналам простым и дешевым способом: электроветтингом (от английского wet – мокрый). Эта технология состоит в том, чтобы варьировать форму капелек воды, расположенных между двумя столбиками жидкости, выполняющими роль оптических волокон. В спокойном состоянии круглые капельки соприкасаются с одним из волокон, и свет не выходит за пределы своего канала. Если подвести к капелькам ток, их электрическое поле придет в движение, и они примут продолговатую форму, создав «мостик» между двумя оптическими волокнами. Так, с небольшими затратами энергии, возможно играть со световыми потоками, распределяя их в нужных количествах и направлениях.

«Основная проблема энергетической оптофлюидики состоит в том, чтобы сохранить высочайшую точность, возможную на микро- и наноуровнях, создавая масштабные промышленные системы, обеспечивающие потребности населения в энергии», - поясняет Давид Эриксон, профессор Корнелльского университета, сотрудничающий с Федеральной политехнической школой Лозанны: «По тому же принципу, по которому суперкомпьютер состоит из нескольких процессоров, выход на новый уровень в оптофлюидике означает комбинацию многочисленных микрофлюидных схем для создания светового суперреактора».

Нужно заметить, что в микроскопических канальцах реакции происходят в точках соприкосновения между транспортируемыми жидкостями и стенками сосудов, покрытых ускоряющими процесс катализаторами. Таким образом, продуктивность подобной системы напрямую зависит от площади используемой для реакций поверхности. Уменьшая размеры канальцев до микро- и наномасштабов, возможно увеличить в несколько тысяч раз площадь реакций, то есть достичь большего числа взаимодействий в меньшем пространстве. Добавив источник света в роли катализатора в микрофлюидные схемы, можно контролировать реакции со сверхвысокой точностью.

Статья, опубликованная в "Nature Photonics", описывает многочисленные возможности обращения к оптофлюидике в промышленности и энергетике. Например, применение оптоволокна для передачи солнечного света к реакторам, производящим биотопливо, которые можно было бы поместить внутри заводов. Авторы исследования подчеркивают, что возможность уменьшить необходимое для подобных операций пространство повысит энергетическую продуктивность устройства, снизив затраты на производство. К тому же, оптофлюидика позволяет достичь гораздо большей свободы и гибкости в управлении солнечным светом и его использовании в новых технологиях.

 

Добавить комментарий

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь , чтобы отправить комментарий
КУРСЫ ВАЛЮТ
CHF-USD 1.01
CHF-EUR 0.86
CHF-RUB 59.64
СОБЫТИЯ НАШЕЙ ГАЗЕТЫ

ПОПУЛЯРНОЕ ЗА НЕДЕЛЮ

Беременная беженка потеряла ребенка – швейцарский пограничник признан виновным

Трибунал вынес обвинительный приговор в отношении швейцарского пограничника, который в 2014 году отказал в медицинской помощи беременной беженке из Сирии, в результате чего она потеряла ребенка.
Всего просмотров: 1,617

Сообщил в налоговую о своей недвижимости за рубежом и плати еще больше?

В преддверии запуска автоматического обмена налоговой информацией резиденты Швейцарии массово сообщают в налоговые органы о своих иностранных активах. В связи с этим Конфедерация продлила срок амнистии до сентября 2018 года.
Всего просмотров: 1,270

Как швейцарская деревня Альбинен прославилась на весь мир

В последние дни о горной деревне Альбинен в кантоне Вале узнали во всех уголках планеты. Причиной такой популярности стали публикации в СМИ о том, что власти коммуны будут выплачивать всем новым жителям по 25 000 франков. Однако в реальности все оказалось немного иначе.
Всего просмотров: 1,252

СЕЙЧАС ЧИТАЮТ

Швейцарское гражданство – инструкция по получению

Фото - Наша газета Мы продолжаем серию публикаций об интересующих наших читателей правовых аспектах жизни в Швейцарии. Сегодня мы расскажем о новых правилах получения гражданства.
Всего просмотров: 103,540

Как швейцарская деревня Альбинен прославилась на весь мир

В последние дни о горной деревне Альбинен в кантоне Вале узнали во всех уголках планеты. Причиной такой популярности стали публикации в СМИ о том, что власти коммуны будут выплачивать всем новым жителям по 25 000 франков. Однако в реальности все оказалось немного иначе.
Всего просмотров: 1,252

Секс-игрушки для швейцарских детей

Такого мы еще не видели – наглядные пособия для курса сексуального воспитания роздадут детям от 4 до 10 и старше в Базеле. В комплект входят два пупса, книжки с картинками, а также «забавные» плюшевые игрушки, которые имитируют половые органы и вставляются друг в друга совсем по-взрослому.
Всего просмотров: 25,449
© 2015 Наша Газета - NashaGazeta.ch
Все материалы, размещенные на веб-сайте www.nashagazeta.ch, охраняются в соответствии с законодательством Швейцарии об авторском праве и международными соглашениями. Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения редакции. В случае полного или частичного воспроизведения материалов сайта Nashagazeta.ch, ОБЯЗАТЕЛЬНА АКТИВНАЯ ГИПЕРССЫЛКА на конкретный заимствованный текст. Фотоизображения, размещенные редакцией Nashagazeta.ch, являются ее исключительной собственностью. Полное или частичное воспроизведение фотоизображений без разрешения редакции запрещено. Редакция не несет ответственности за мнения, высказанные читателями в комментариях и блогерами на их личных страницах. Мнение авторов может не совпадать с мнением редакции.
Scroll to Top
Scroll to Top