Диэлектрики с функцией индикации. Окончание

👉 Процесс электрической деградации полимеров очень сложен. Важность данной работы заключается в определении химической структуры индикатора после стимулированного изменения цвета и последующем подтверждении механизма самовосстановления. Исследовательская группа использовала жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (ЖХ-МС) для обнаружения основного окрашенного продукта 1', получаемого из сырого продукта индикатора спирооксазина (1), индуцированного одним типом кислородного радикала, и продукта электрической деградации полимера полидиметилсилоксана/спирооксазина (PDMS/1) (фрагменты 5b и 6i), обладающего свойствами самостоятельной индикацией. Затем продукт 1' был отделен с помощью препаративной ЖХ и проанализирован методом ядерного магнитного резонанса, в результате чего было установлено, что это структура индолинонафтоксазола (фрагмент 5d). Далее, используя спектроскопию электронного парамагнитного резонанса (ЭПР, фрагмент 6h) и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию (ЭРС, фрагменты c и d) в сочетании с контрольными экспериментами, был подтвержден механизм самостоятельной индикации структурных изменений индикаторов, индуцированных свободными радикалами, образующимися при электрической деградации.

👍 Для определения связи между изменением цвета и степенью деградации, исследовательская группа провела количественную оценку цветовой разницы до и после изменения цвета по формуле оценки цветовой разницы CIEDE2000, рекомендованной Международной комиссией по освещению (CIE), определила степень структурной деградации материала по инфракрасному спектру и оценила ухудшение эксплуатационных характеристик материала по току утечки и частичному разряду, подтвердив, таким образом, статистическую корреляцию между изменением цвета и степенью структурной деградации, а также количественную корреляцию между изменением цвета и ухудшением эксплуатационных характеристик (этот и этот рисунки). Вышеописанный метод индикации подходит для различных форм электрической деградации и может быть использован для индикации не только поверхностной электрической деградации, вызванной коронным разрядом или поверхностным пробоем, но и микроскопического электрического триинга внутри диэлектрика (этот рисунок). Кроме того, было доказано, что этот метод подходит для различных полимерных матриц, включая аморфные полимеры (такие как PDMS) и полукристаллические полимеры (такие как полипропилен) с различным расположением молекул, термореактивные полимеры (такие как эпоксидная смола) и термопластичные полимеры (такие как поликарбонат) с различной структурой молекулярной цепи, а также различные полимеры с различной температурой стеклования.

Ученые нашли способ повысить эффективность переработки пластика почти до бесконечности

Метод разрушения химических связей в длинных полимерных цепях пластика, превращая их в более мелкие молекулы, предложили исследователи из ETH Zurich. Эти молекулы могут служить базовыми ингредиентами для новых продуктов, включая реактивное топливо или новый пластик, сохраняя при этом исходное качество материала, сообщает Nature Chemical Engineering.

Ключ к успеху — в правильном перемешивании. Оказалось, что реакция происходит в миллиметровом слое на границе водород-расплав. Эффективность катализатора зависит от того, насколько хорошо частицы попадают в эту зону. Исследователи вывели формулу для расчета оптимальных параметров перемешивания. Она учитывает тип мешалки, скорость вращения и свойства пластика.

Применение этого метода позволило увеличить эффективность катализатора на 85% и улучшить селективность на 40%. Результаты исследования помогут стандартизировать оценку катализаторов и ускорить разработку новых технологий переработки пластика.

Если метод станет коммерчески жизнеспособным, он может решить целый ряд экологических проблем, связанных с производством и утилизацией пластика.

Шахта и пар: один из самых необычных способов добычи нефти

«И по ней плывут играющие радужными цветами тонкие пленки нефти» — так пейзажист Борис Безсонов описывал реку Ярегу в книге об экспедиции по Вологодской губернии в 1907–1908 годах. Нефть на Яреге оказалась слишком густой, чтобы подниматься по скважине. Тогда геолог Николай Тихонов предложил добраться до ценных пластов через шахты. Сегодня Ярегское месторождение — единственное в России, где нефть до сих пор добывают шахтным способом.

Электрокары и гибриды обеспечили почти 20% продаж легковых авто в США

🚙 Доля электромобилей и гибридов в структуре продаж новых легковых авто в США увеличилась во втором квартале до 18,7% с 17,8% г, зафиксированных в первом квартале 2024 года, сообщает Управление энергетической информации (EIA) со ссылкой на Wards Intelligence. Этот показатель включает продажи электрокаров, а также подключаемых к сети и подзаряжаемых на ходу гибридов.

💪 Крупнейшим сегментом рынка легковых электромобилей остаются подзаряжаемые на ходу гибриды, доля которых в структуре продаж новых легковых авто выросла с 8,6% до 9,6% к концу второго квартала 2024 г. Доля подключаемых гибридов по итогам второго квартала достигла 2%, а доля электрокаров – 7,1%. Барьером на пути распространения электрокаров по-прежнему остается их дороговизна. Согласно подсчетам Cox Automotive, средняя стоимость покупки электрокара в США в июне 2024 г. составляла $56 371, превышая средний показатель для всех типов легковых автомобилей на 15,9%.

🤔 Однако при этом электрокары отличаются высокой популярностью в люксовом сегменте, на долю которого во втором квартале 2024 г. пришлось 16,6% продаж всех типов легковых авто. В структуре продаж электрокаров доля люксовых авто составила 73,8%, тогда как в структуре продаж подзаряжаемых на ходу и подключаемых к сети гибридов – 8,3% и 29,2% соответственно. В свою очередь, к числу наиболее популярных поставщиков электрокаров относятся производители из стран ОЭСР: 74,4% продаж электрокаров в США во втором квартале 2024 г. пришлось на североамериканские марки, а 19,4% – на марки производителей из Японии и Южной Кореи. Доля поставщиков из всех прочих стран составила лишь 6,2%, в том числе из-за пошлин на импорт электрокаров из КНР, ставка которых с августа 2024 г. была увеличена с 25% до 100%.

💪 Электромобили становятся всё более значимым сегментом энергоспроса. По данным EIA, потребление электроэнергии электрокарами и подключаемыми гибридами в США выросло с 1,6 тераватт-часа (ТВт*Ч) в 2018 г. до 7,6 ТВт*Ч в 2023 г., превзойдя по итогам прошлого года аналогичный показатель для железнодорожного транспорта (6,8 ТВт*Ч). Важным фактором является развитие сопутствующей инфраструктуры: количество общедоступных зарядных станций в США в период с 2018 по 2023 гг. увеличилось в два с половиной раза, с 21,8 тыс. до 58,2 тыс. единиц, из них четверть (15 тыс. единиц) приходилась на Калифорнию.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/08/30/jelektrokary-i-gibridy-obespechili-pochti-20-prodazh-legkovyh-avto-v-ssha/

🌏 Азия становится ключевым экспортным направлением для поставщиков угля не только из России, но и из Северной Америки.

📈 Поставки энергетического угля из США в страны Восточной и Южной Азии в первой половине 2024 г. увеличились на 19% (год к году), а в абсолютном выражении – на 2,3 млн тонн. Крупнейшим импортером стала Индия, на долю которой пришлось свыше 50% поставок в регион.

📉 Экспорт энергетического угля из США в Европу, наоборот, сократился на 63% (до 2,4 млн тонн).

🔹 Если в Северной Америке газ является основной альтернативой использованию угля в электроэнергетике, то на Ближнем Востоке – альтернативой нефти и нефтепродуктам.

📈 Выработка электроэнергии из газа в странах Ближнего Востока увеличилась более чем на 80% в период с 2013 по 2023 гг. – с 567 до 1023 тераватт-часов (ТВт*Ч) соответственно. Тогда как выработка из нефти и нефтепродуктов – сократилась на 19%.

👉 Для сравнения: общая выработка электроэнергии в России в 2023 г. достигла 1178 ТВт*Ч.

(График - из сентябрьского бюллетеня Международного газового союза)

С помощью электролиза морской воды можно сцементировать песок и защитить песчаный берег от размывания. https://nkj.ru/news/50927/

🇺🇸 За первые семь месяцев 2024 г. в США было введено в эксплуатацию 5 гигаватт (ГВт) накопителей энергии. В результате их установленная мощность достигла 20,7 ГВт, согласно данным Управления энергетической информации (EIA).

👉 Для сравнения: в 2010 г. годовой ввод накопителей в США составил лишь 4 мегаватта (МВт).

💪 Бум в области хранения энергии напрямую связан с масштабным вводов ветровых и солнечных генераторов, использование которых сопряжено с рисками для энергоснабжения в часы безветренной и пасмурной погоды.

Самовосстанавливающиеся диэлектрики

🏥 Концепция самовосстанавливающихся материалов берет свое начало с восстановления органов и функций живых существ. К настоящему времени предложено множество стратегий самовосстановления механических повреждений, но лишь немногие из них могут быть применимы для устранения электрических повреждений. Подходящий самовосстанавливающийся изоляционный материал должен быть способен устранять как механические, так и электрические повреждения, а также восстанавливать свои электрические свойства после восстановления. В свете растущих требований к надежности изоляции электроэнергетического оборудования мы считаем, что приведенные далее подходы к самовосстановлению могут открыть блестящие перспективы для изоляционных материалов с увеличенным сроком службы и повышенной стойкостью к повреждениям.

👉 Первый подход к созданию самовосстанавливающегося термопластичного изоляционного материала заключается в использовании взаимной диффузии, возникающей в расплаве при магнитном нагреве наночастиц. Магнитные наночастицы под воздействием переменного магнитного поля будут генерировать тепло. Более того, в полимерной нанокомпозитной системе конформационная энтропия полимерных цепей благоприятствует "выдавливанию" частиц, что приводит к агрегации наночастиц в микротрещинах. Таким образом, создаваемое магнитное тепло локализуется вблизи микротрещин, вызывая плавление полимера и его затекание в трещины. Также возможна диффузия и рандомизация полимерных цепей, в результате чего происходит восстановление механических и электрических свойств изоляционного материала.

👍 В типовом примере полипропилена (ПП) в полимерную матрицу было включено 0,09 об. % суперпарамагнитных наночастиц с соответствующей функционализацией поверхности. Поверхностные функциональные слои обеспечивали стерическое отталкивание молекул для предотвращения их постоянной агрегации. Толщина этих слоев была оптимизирована в соответствии с радиусом гирации полимера. После обработки переменным магнитным полем с целью самовосстановления материала электрические свойства, включая ток утечки и величину частичного разряда, эффективно восстанавливались до уровня, предшествовавшего электрическому старению, а сам материал при этом сохранял свою исходную форму. Этот новый метод может оказаться перспективным для разработки самовосстанавливающихся термопластичных изоляционных материалов, используемых в системах передачи электроэнергии или силовой электронике, где существует или может быть легко применено высокочастотное магнитное поле.

Продолжение следует
https://www.tg-me.com/globalenergyprize/7734

🇧🇷 Большинство действующих металлургических предприятий Бразилии используют кислородно-конверторный метод выплавки стали, требующий применения битуминозного угля – промежуточного по содержанию углерода вида твердого топлива между лигнитом и антрацитом, который отличается низкой зольностью и сернистостью.

👉 В процессе производства стали уголь перерабатывается в кокс, который затем смешивается в доменной печи с железной рудой и известняком для выплавки чугуна. При добавлении кислорода из чугуна получается сталь.

👍 Альтернативной является внедрение электроплавильных печей, которые не требуют использования угля в производстве стали. Этот метод доминирует в структуре строящихся сталеплавильных мощностей.

В Китае установили самую мощную в мире ветряную турбину

Китайский производитель ветрогенераторов Mingyang установил на тестовой площадке в южной островной провинции Хайнань ветрогенератор мощностью 20 мегаватт — на сегодня это самый мощный ветряк в мире.

💰 В первом квартале 2024 г. средние капзатраты 137 крупнейших в мире нефтегазовых компаний достигли $13,5 на баррель нефтяного эквивалента, следует из данных Управления энергетической информации (EIA).

👉 Для сравнения: в 2020 г., на пике пандемии COVID-19, этот показатель опускался ниже $10 за баррель нефтяного эквивалента (в сопоставимых ценах).

👍 Рост капиталовложений косвенно указывает на уверенность компаний в перспективах глобального спроса, то есть в том, что им удастся «отбить» вложенные затраты в разработку новых нефтегазовых участков.

🇨🇳 Доля угольной генерации в Китае постепенно снижается: если в 2000 г. на долю угля приходилось 78,2% выработки электроэнергии в КНР, то в 2023 г. – 60,7%, при этом по итогам нынешнего года этот показатель опустится ниже отметки в 60%.

👉 Важную роль играет развитие солнечной и ветровой энергетики, т.е. отраслей, в которых Китай является мировым лидером: в 2023 г. на долю КНР пришлось 63% глобального ввода мощности солнечных панелей и 65% – ветроустановок, согласно данным Международного агентства по ВИЭ (IRENA).

☀️ Агро-фотовольтаика – динамично развивающийся сегмент растениеводства, основанный на использовании солнечных модулей.

👍 Для выращивания фруктов, ягод и листовой зелени, как правило, используются подвесные солнечные панели, тогда как производители корнеплодов и зерновых культур размещают вертикальные модули вдоль границ насаждений.

🌍 Африка занимает второе место среди регионов мира по мощности проектов электролизных установок, находящихся на стадии планирования и технико-экономического обоснования (29,7 млн т в год).

💪 В первую тройку-четверку по этому показателю также входят Европа (42,4 млн т в год), Южная Америка (21,1 млн т в год), а также Австралия и Океания (25,3 млн т в год).

🤝 График – из годового отчета АРВЭ по рынку возобновляемой энергетики

Схема дефектно-ориентированных самовосстанавливающихся изоляционных материалов

👉 В развитие темы

Продолжение следует

👆География экспорта энергетического угля из США в период с 2010 г. по первую половину 2024 г.

👉 Если десять лет назад крупнейшим направлением экспорта была Европа, то сегодня большая часть поставок приходится на Африку, а также страны Южной и Восточной Азии, которые являются мировыми лидерами по темпам ввода новых угольных ТЭС.