🇨🇳 2024-й станет третьим годом подряд, по итогам которого в Китае будет продано электромобилей больше, чем во всем остальном мире в целом, следует из прогноза Rystad Energy.

Органические солнечные батареи. КПД

👉 Задача корректного измерения кпд солнечных элементов (СЭ) является сама по себе непростой задачей. Поэтому наиболее надежные данные по КПД получает в специальных сертификационных центрах, где измерения проводят при стандартных условиях солнечного освещения со спектром, максимально приближенным к стандарту AM1.5G и заданной температуре солнечной батареи (СБ).

👍 Как правило, для многих типов образцов СБ наивысшие КПД получают на СЭ с маленькой рабочей площадью, существенно меньшей 1 см2. Для ОСБ рекордное сертифицированное значение КПД составляет 19,2%, полученное для СЭ с рабочей площадью около 0,03 см2. Активный слой этих рекордных по кпд образцов состоял из тройного композита, включающего два полимерных донора и низкомолекулярный нефуллереновый акцептора. Однако кпд модулей, составленных из многих последовательно соединенных солнечных элементов, всегда ниже рекордных величин, полученных на единичных солнечных элементах небольшой площади. Рекордное сертифицированное значение кпд для субмодуля площадью 19 см2, выполненного на основе четырехкомпонентного полимерного композита с тремя акцепторами, достигает 15,7%.

💪 Наивысший сертифицированное значение кпд для ОСБ в виде модуля площадью около 1,5 м2составляет 13,1%. Следует отметить, что обычно рекордные по кпд ОСБ выполнены на твердых подложках, а переход на гибкие подложки зачастую приводит к снижению кпд. Таким образом, достигнутые кпд ОСБ в принципе уже достаточны для самых разнообразных практических применений. При этом не просматривается каких-либо фундаментальных ограничений для достижения кпд ОСБ с одним гетеропереходом выше 20%. Однако срок службы рекордных по кпд ОСБ обычно слишком краткий, поскольку вся процедура их оптимизации (материалов и параметров рабочих слоев, материалов электродов и т.д.) сфокусирована именно на достижении наивысшего кпд без должного внимания вопросам стабильности.

❗️ Таким образом задача повышения стабильности ОСБ в рабочих условиях и при хранении, особенно для ОСБ на гибких подложках, выступает на первый план.

https://www.tg-me.com/globalenergyprize/7973

🔋 Мощности по производству литий-ионных батарей в Европе, Северной Америке и странах Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) увеличатся более чем втрое в период с 2023 по 2030 гг., следует из прогноза Международного агентства по ВИЭ (IRENA).

👉 Ключевым драйвером будет растущий спрос со стороны электроэнергетики и транспорта.

Слова классика

- Язык эксперимента более авторитетен, чем любые рассуждения: факты могут разрушить нашу связь, а не наоборот.

Алессандро Вольта

Российские ученые получили новые катализаторы для переработки бионефти

👍 Предварительная обработка галлуазита – глинистого слоистого минерала – поверхностно-активными веществами повышает активность и стабильность катализаторов, которые используются для получения из бионефти ценных компонентов моторных топлив. Такой вывод сделали ученые из Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Ростокского университета (Германия).

👉 Одним из источников бионефти является переработка лигноцеллюлозной биомассы — растительного вещества из отходов деревообрабатывающей промышленности, которое в течение одной-двух секунд нагревается до 500-700 градусов Цельсия. Получаемый на выходе жидкий продукт выделяет мало тепла при сгорании и при этом отличается от ископаемой нефти повышенной вязкостью, кислотностью и склонностью к расслаиванию, в том числе из-за высокого содержания кислорода. Чтобы устранить эти недостатки, химики удаляют из бионефти кислород с помощью катализаторов на основе металлов (никеля, платины, рутения, палладия). Однако этот процесс осложняется быстрым падением активности катализаторов из-за высокого содержания воды, органических кислот и фенольных соединений в бионефти.

💪 Решить эту проблему удалось ученым из Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Ростокского университета. Авторы синтезировали никелевые и платиновые катализаторы, нанесенные на нанотрубки галлуазита. Его поверхность модифицировали поверхностно-активными веществами, чтобы повысить гидрофобность — стремление галлуазита избежать контакта с водой. Это позволило наносить наночастицы никеля и платины во внутреннюю полость нанотрубок, где металлы защищены от воздействия воды и фенольных соединений.

🌡 Ученые изучили активность полученных катализаторов в автоклаве, где температура поддерживалась на уровне 120–180 градусов Цельсия, а давление водорода превышало атмосферное в 30 раз. В качестве модельного сырья, имитирующего состав реальной бионефти, использовались смеси фенола, анизола или гваякола с водой. Анализ продуктов реакции проводился спустя три часа после начала эксперимента.

🤔 Оказалось, что катализаторы, синтезированные на основе чистого галлуазита, отличаются низкой стабильностью и активностью при удалении кислорода из бионефти: степень превращения сырья не превышала 35%, в том числе из-за отравляющего действия воды и фенола. В случае катализаторов на основе модифицированного галлуазита степень превращения сырья увеличивалась до 76%, тогда как содержание кислорода снижалось с 15% до 5% (от массы). При этом новый катализатор долго сохранял стабильность.

🎙 «Таким образом, исследование открывает путь к получению эффективных катализаторов из отечественного сырья, поскольку месторождения галлуазита имеются на территории России: на Урале, в Оренбургской и Тульской областях. В дальнейшем мы планируем изучать активность биметаллических (содержащих одновременно два металла) катализаторов на основе гидрофобизированных нанотрубок галлуазита», – комментирует Владимир Климовский, один из авторов исследования, инженер кафедры физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/rossijskie-uchenye-poluchili-novye-katalizatory-dlja-pererabotki-bionefti/

Новая математическая модель упростит производство ванадиевых батарей

🇷🇺 Ученые из Сколковского института науки и технологий разработали модель, которая может упростить разработку, производство и эксплуатацию ванадиевых проточных батарей, являющихся одной из альтернатив литий-ионным накопителям.

🎙 Как и в случае литий-ионных аккумуляторов, основными составляющими проточных батареей являются два электрода и электролит, то есть среда, обеспечивающая перенос ионов. Однако при этом химическая реакция происходит не на электродах, а в жидком электролите. «В практическом смысле отличие в том, что проточные накопители гораздо более тяжёлые и громоздкие, чем привычные аккумуляторы, поэтому для портативных устройств они не подходят. Зато выигрывают в ёмкости, долговечности и эксплуатационной гибкости — всё это ценно для накопления в масштабе энергосети. Кроме того, ванадиевые накопители быстро перезаряжаются, не пожароопасны и не зависят от импортного сырья. А сам ванадий ещё и легко перерабатывается», – комментирует старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Михаил Пугач.

💪 В отличие от литий-ионных накопителей, ванадиевые аккумуляторы могут сохранять почти неизменную емкость по прошествии большого количества циклов заряда-разряда, но лишь при отсутствии ошибок в разработке и эксплуатации. Избежать этих ошибок можно с помощью математической модели, разработанной учеными Сколтеха. Модель может помочь изготовителю аккумулятора подобрать оптимальные материалы, которые повысят его надежность и замедлят деградацию емкости. В свою очередь, компании, обслуживающей накопитель, модель может помочь с исправлением баланса состава электролита, который со временем нарушается.

👉 В основе модели лежит подробное описание физических процессов в устройстве. Это позволяет достичь высокой точности предсказаний на основе лишь небольшого набора данных. «Физическая модель основана на модели, которую мы с коллегами опубликовали ранее по результатам моего диссертационного исследования в Сколтехе. В прежней модели нужна была детальная информация о свойствах мембраны, а новой этого не нужно, потому что мы встроили дополнительные коэффициенты, которые позволяют подстраивать модель под текущее состояние мембраны», – отмечает Пугач.

👍 Результаты исследования могут найти применение при эксплуатации ванадиевых аккумуляторов, которые используются не только для балансировки ВИЭ, но и в качестве резервного источника питания дата-центров.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/novaja-matematicheskaja-model-uprostit-proizvodstvo-vanadievyh-batarej/

Ряд стран ОЭСР не планируют отказываться от угля

▪️ Выработка электроэнергии из угля в странах ОЭСР снизилась на 52% в период с 2007 по 2023 гг., следует из данных Ember. В абсолютном выражении выработка электричества угольной генерацией сократилась на 1990 тераватт-часов (ТВт*Ч) в год, что более чем вдвое превышает годовой объем электропотребления в Африке. Ключевую роль сыграл переход с угля на газ в электроэнергетике США, а также масштабный ввод ВИЭ в Европе. Однако ряд стран пока не планируют отказываться от угля, в их числе – Австралия, Колумбия, Турция, Южная Корея и Япония.

🙅 Сразу семь стран ОЭСР полностью отказались от использования угля в электроэнергетике: в 2016 г. на этот шаг пошла Бельгия, в 2020 г. – Швеция и Австрия, в 2021 г. – Португалия, в 2023 г. – Норвегия, в 2024 г. – Словакия и Великобритания. В 2025 г. вывести из эксплуатации все угольные ТЭС планируют Израиль, Ирландия, Испания и Италия, в период до 2030 г. – Франция, Греция, Дания, Нидерланды, Финляндия, Венгрия, Канада, Чили и Новая Зеландия, а до 2035 г. – Чехия, Словения и США. Наконец, в Германии отказ от угольной генерации намечен на 2038 г., в Польше – на 2049 г., а в Южной Корее – на 2050 г.

🤔 Конкретизированных планов по отказу от угля пока что нет у Австралии и Турции, где по итогам 2023 г. доля угольной генерации составила 46% и 37% соответственно, а также у Японии (32%), Колумбии (10%) и Мексики (8%). Например, в Японии сказываются последствия аварии на АЭС «Фукусима-1», из-за которой в стране до сих пор приостановлен 21 атомный реактор, тогда как регулярную выработку электроэнергии осуществляют лишь 12 энергоблоков (в прошлом году на их долю пришлось лишь 8% выработки электроэнергии). Из-за необходимости компенсировать выбытие энергомощностей Япония в последние годы была одной из немногих стран ОЭСР продолжавших осуществлять строительство угольных электростанций: по данным Global Energy Monitor, в стране в период с 2013 по 2023 гг. было введено в строй 13,5 гигаватта (ГВт) угольных ТЭС, т.е. почти четверть от их действующей мощности (54,8 ГВт).

👍 Однако ключевую роль играет высокая доступность, низкая стоимость (в сравнении с другими видами топлива) и удобство применения угля. Именно поэтому приверженность углю сохраняют как страны-производители (Австралия, Колумбия, Турция), так и страны-импортеры (Южная Корея, Мексика). Неслучайно Турция и Южная Корея продолжают вводить в строй новые объекты угольной генерации: к июлю 2024 г. в этих странах на стадии строительства находилось 1,2 ГВт угольных ТЭС.

https://globalenergyprize.org/ru/2024/10/05/rjad-stran-ojesr-ne-planirujut-otkazyvatsja-ot-uglja/

📈 Глобальный спрос на водород в 2023 г. увеличился на 2,5%, достигнув 97 млн т, из них 29% приходилось на Китай, 16% – на Северную. Америку, 14% – на Ближний Восток, а 41% – на все прочие страны и регионы мира.

💪 Помимо НПЗ, где водород используется на установках гидроочистки, к числу крупнейших отраслей-потребителей H2 относится промышленность, транспорт, электроэнергетика и производство синтетических топлив.