Слова классика

- Хочу пожелать начинающим исследователям бесконечного движения: от себя, к себе, к другим, к недостижимым высотам, к поиску новых идей, к неизведанному, во всех направлениях, по всем уровням.

Сулейман Аллахвердиев
https://globalenergyprize.org/ru/2021/09/17/sulejman-allahverdiev

Упрощено превращение CO2 в угарный газ с помощью азота

🇷🇺 Процесс превращения CO2 в монооксид углерода с помощью ионизированного газа (плазмы) можно сделать более эффективным, если направить на выход плазменного ректора поток азота комнатной температуры. Последний быстро охлаждает продукты реакции и не позволяет угарному газу превратиться обратно в углекислый. Такой вывод сделали учёные из Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН.

👍 Одним из наиболее эффективных способов утилизации CO2 является переработка в монооксид углерода (угарный газ), который может служить сырьём для производства органических веществ, в том числе спиртов и эфиров. Разложение углекислого газа в таком случае происходит с помощью сверхвысокочастотных (СВЧ) электрических зарядов: СВЧ-волны передают энергию в атомах газа, в результате заряженные частицы «отрываются», и атомы становятся ионами – такое состояние называется плазмой. После многократных столкновений с электронами и другими возбужденными частицами молекулы углекислого газа разрушаются и преобразуются в угарный газ и кислород.

🤔 Этот способ отличается простотой, но при этом сравнительно низкой эффективностью: часть молекул угарного газа, образующихся в плазме, превращается обратно в углекислый газ. Причина в том, что наиболее эффективное преобразование углекислого газа в угарный происходит при температуре от 5700 до 6000 градусов Цельсия, которая достигается только в зоне СВЧ-заряда. Однако по мере удаления от этой зоны температура постепенно снижается: при достижении 1700-2000 градусов Цельсия создаются идеальные условия для обратного превращения в углекислый газ. Ученые из Института прикладной физики РАН решили эту проблему за счет очень быстрого охлаждения плазмы, при котором нужная для протекания обратных реакций температура (1700–2700 градусов Цельсия) буквально «проскакивается».

👉 Авторы сконструировали реактор, в котором с помощью генератора СВЧ-излучения – гиротрона – создавалась плазма в потоке углекислого газа при атмосферном давлении. В плазме происходило разложение углекислого газа на угарный газ и кислород. При этом учёные подвели к выходу из области плазмы трубки, через которые поступал охлаждающий газ комнатной температуры — азот. Подача охлаждённого азота навстречу горячему потоку газов позволила практически мгновенно преодолеть этап, на котором температура газа составляет 1700–2700 градусов Цельсия, и, тем самым, предотвратить обратное превращение угарного газа в углекислый.

👍 Химический анализ выходящего газа показал, что без охлаждения только 7% массы CO2 превращалось в монооксид углерода, тогда как при интенсивном потоке азота (4,5 литра в минуту) эффективность превращения увеличилась до 24%. В свою очередь, при замене азота на охлажденную смесь газов, выходящих из камеры после реакции, эффективность превращения углекислого газа в угарный достигала 23,4%. Последний способ позволяет получить продукты реакции – угарный газ и кислород – без посторонних примесей.

🎙 «Наш метод позволит осуществлять безотходное производство угарного газа из углекислого, поскольку в процесс можно вовлечь отработавшие газы. Реакторы, подобные сконструированному нами, повысят эффективность переработки и использования парниковых газов, что крайне востребовано с точки зрения борьбы с накоплением парниковых газов в атмосфере», – комментирует руководитель исследования, кандидат физико-математических наук Дмитрий Мансфельд.
https://globalenergyprize.org/ru/2024/05/31/rossijskie-uchenye-uprostili-prevrashhenie-co2-v-ugarnyj-gaz-s-pomoshhju-azota/

🇲🇽 Исторического максимума – 3,8 млн баррелей в сутки (б/с) – добыча нефти в Мексике достигла в 2004 г., однако с тех пор она сократилась ровно вдвое (до 1,9 млн б/с в 2022 г.).

📉 По данным Energy Institute, доля Мексики в структуре глобального предложения сократилась за тот же период с 4,7% до 2,1%.

Как облегчить нефтедобычу на обводненных месторождениях❓

🇷🇺 Учёные из Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали новый полимерный микрогель, который повысит эффективность нефтедобычи на месторождениях с высокой обводненностью. Новый материал можно будет использовать не только для извлечения углеводородов, но и в медицинской и косметической индустрии.

🤔 Вместе с нефтью из-под земли извлекается огромное количество воды, что снижает эффективность эксплуатации скважин. Одним из решений является использование так называемых «сшитых» полимерных гелей. Суть технологии заключается в закачке раствора полимера на основе акриламида (производной акриловой кислоты) и солей хрома, которые в условиях пласта связывают молекулы полиакриламида и образуют сплошную пробку, блокирующую воду. Однако этот способ приводит к блокировке не только обводненных частей пласта, но и нефтеносных, разблокировать которые впоследствии очень трудно.

👍 Альтернативной и более безопасной технологией является применение частиц предварительно сшитых (т.е. ещё до начала добычи) полимерных гелей: в пласт закачивается суспензия с полимерными частицами, которые при контакте с водой набухают и становятся эластичными. Такой подход хорошо блокирует воду и практически не влияет на нефтеносную часть, поскольку частицы физически не могут проникнуть в низкопористый участок.

👉 Если пласт имеет большую проницаемость, то для приготовления суспензии используют макрогели – частицы с большим диаметром (свыше 200 микрометров), а если низкую – то микрогели, т.е. частицы полимера размером от 0,1 до 100 микрометров, что сопоставимо с человеческим волосом. Синтез микрогелей происходит с помощью эмульсионной полимеризации, позволяющей контролировать размеры частиц и структуру геля во время приготовления. При этом важным фактором является концентрация эмульгатора и дисперсионной среды, т.е. вещества, в котором равномерно распределены маленькие частицы продукта. Ученые Пермского Политеха определили оптимальные концентрации этих веществ для получения микрогелей нужного размера.

🎙 «По итогам наших исследований мы выявили оптимальные условия получения микрогелей методом эмульсионной полимеризации. Эксперименты показали, что размер частиц и структура суспензии сильно зависят от таких факторов, как природа дисперсионной среды, концентрации эмульгатора и его состава. Все эти параметры можно использовать для управления характеристиками получаемых микрогелей, чтобы адаптировать их под те или иные задачи», – комментирует кандидат технических наук Юлия Рожкова.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/05/31/novyj-polimernyj-mikrogel-oblegchit-neftedobychu-na-obvodnennyh-mestorozhdenijah/

🛢 В первую десятку стран по запасам нефти входят сразу семь членов ОПЕК: Венесуэла, Саудовская Аравия, Иран, Ирак, ОАЭ, Кувейт и Ливия.

👉 Исключением являются лишь Канада, Россия и США, которые по объёму запасов нефти занимают четвёртое, восьмое и девятое место в мире соответственно.

💰 Глобальные расходы на геологоразведку металлов, использующихся в «новой» энергетике, в 2023 г. выросли на 15%. Лидером по приросту капиталовложений стал литий, инвестиции в геологоразведку которого выросли почти на 80%.

💪 Добыча нефти и газового конденсата в Венесуэле в апреле 2024 г. достигла 840 тыс. баррелей в сутки (б/с) – максимальной отметки с февраля 2020 г.

👉 Правда, это в четыре с лишним раза ниже исторического максимума, зафиксированного в 1998 г., когда объем нефтедобычи в стране превысил 3,4 млн б/с.

Алмазы в качестве полупроводников❓

🇷🇺 Алмазы, легированные азотом, могут служить основой для создания электронных и оптоэлектронных устройств. Такие выводы сделали учёные из МФТИ и Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ).

👉 Алмаз относится к числу полупроводников: на основе алмазов, легированных бором и фосфором, можно разрабатывать компоненты высокопрочной электроники с различными типами проводимости. «Подтипом» таких полупроводников являются алмазы, легированные азотом, свойства которых вплоть до недавнего времени оставались плохо изученными, в том числе из-за технической сложности изготовления экспериментальных образцов «электрического» качества. Последние должны быть не только крупными по размеру, но и однородными по концентрации примесного азота. Это необходимо для проведения исследований с помощью эффекта Холла – возникновения напряжения при приложении магнитного поля перпендикулярно основному направлению электрического тока в образце.

🎙 «Мы проводили измерения при достаточно высоких температурах (300–700 градусов Цельсия) в защитной атмосфере высокочистого аргона. В целом подготовка и исследование серии уникальных крупных (5 карат) синтетических монокристаллов алмаза, легированных азотом, представляют собой достаточно сложный эксперимент мирового уровня», – комментирует Сергей Буг, один из авторов исследования, доцент кафедры физики и химии наноструктур МФТИ.

👍 Исследователям из ТИСНУМ и МФТИ по итогам серии экспериментов удалось измерить зависимость сопротивления, концентрации и подвижности свободных электронов от температуры в алмазах, легированных азотом. Полученные данные существенно расширили знания о полупроводниковых свойствах как синтетических, так и природных алмазов.

🎙 «Алмаз – уникальный материал, который известен тысячи лет. Любые исследования в этой области, которые раскрывают какие-то новые сведения о таком классическом материале, будут полезны при создании новых электронных, оптоэлектронных, квантовых устройств. Например, коллеги из Японии уже создают диоды, транзисторы и микросхемы с использованием легированных азотом алмазов, а в России разрабатываются светодиоды и фемтосекундные лазеры на основе азот-вакансионных оптических центров в легированных азотом алмазах», – поясняет Сергей Буг.
https://globalenergyprize.org/ru/2024/05/28/almazy-mozhno-ispolzovat-v-kachestve-poluprovodnikov-issledovanie/

📉 Китай, США, Япония и страны Европы в ближайшие годы будут сокращать потребление палладия в транспортном секторе. Причина – в распространении электромобилей, которые снижают спрос на ДВС, где палладий используется для нейтрализации выхлопных газов.

👉 Однако компенсирующую роль будет играть рост спроса на ДВС во всех прочих странах мира, в том числе в Индии, где доля электрокаров и подключаемых гибридов в структуре продаж новых легковых авто в 2023 г. составила лишь 2% (против 38% в Китае).

Видео с водорегулирующей плотиной в Астане (Казахстан) набирает популярность.

Основная цель нового сооружения – регулирование уровня водной акватории реки в центральной части города. Плотина обеспечивает пропуск расчетного максимального расхода паводковых вод реки 703 куб. м/с.

К выработке электричества плотина не имеет никакого отношения, поэтому давайте просто полюбуемся.

Кстати, везде пишут, что проход туда закрыт ради безопасности жителей, однако на кадрах мы видим, что посетителям это не мешает.

💪 Китай по итогам 2023 г. опередил США и ЕС по объёму инвестиций в развитие низкоуглеродной энегетики, включая ВИЭ, строительство атомных реакторов, хранение энергии, производство водорода и улавливание CO2.

💰 По оценке Rystad Energy, капзатраты на развитие этих отраслей энергетики в КНР в 2023 г. достигли $390 млрд, тогда как в США – $86 млрд, а в ЕС – $125 млрд.

☀️ Страны с наиболее благоприятными условиями для развития солнечной энергетики отличаются наименьшим распространением фотогальванических панелей.

👉 Речь идёт о соотношении двух показателей: уровне солнечной радиации, который измеряется в ваттах (Вт) на квадратный метр, и количестве используемых солнечных панелей в пересчёте на 10 человек населения.

🧮 Например, в Египте и Судане, где уровень солнечной радиации превышает 260 Вт на квадратный метр, на 10 человек приходится в среднем лишь одна солнечная панель, тогда как в Китае – свыше десяти панелей, хотя уровень солнечной радиации составляет менее 200 Вт на квадратный метр.

🇦🇺 Одним из редких исключений является Австралия, где уровень солнечной радиации составляет почти 240 Вт на квадратный метр, а на каждые 10 человек приходится свыше 30-ти солнечных панелей.

📈 Глобальные расходы на разведку и освоение нефтегазовых месторождений в 2023 г. выросли на 23%, превысив $300 млрд, следует из данных Управления энергетической информации (EIA).

🤔 Однако в 2023 г. абсолютный объём капзатрат всё равно был в два с лишним раза ниже, чем в 2014 г., когда он достиг почти $700 млрд (в ценах 2023 года).

👉 Сказываются долговременные последствия падения цен на нефть в середине 2010-х: если в 2014 г. средняя цена Brent составляла $91,4 за баррель, то в 2023 г. – «лишь» $74,2 (оба значения приведены в сопоставимых ценах, с поправкой на инфляцию).