NEUE GRAPHEN-BASIERTE TECHNOLOGIE ZUR ENERGIEWANDLUNG

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Die derzeitige Situation der Energieversorgung in Europa zeigt, dass das Vorhandensein unabhängiger Stromversorgungssysteme es den zukünftigen Eigentümern solcher Systeme ermöglicht, keine Angst vor Rechnungen für Strom und Wärme zu haben, die selbst die wohlhabendsten Bürger bald nicht bezahlen können.

Auch wenn es zynisch klingen mag, spielt diese Situation den Unternehmen in die Hände, die nicht nur Brennholz, Pellets und Kohle anbieten, sondern auch Wärme- und Stromgeneratoren, die mit Heizöl und Dieselkraftstoff betrieben werden, sowie Solaranlagen. Mit Ausnahme der Solaranlagen verursachen aber alle diese Energieerzeugungsinstrumente hohe CO2-Emissionen, was der erklärten Politik der EU zur Verringerung der weltweiten Treibhausgasemissionen erheblich zuwiderläuft, auch wenn die Politiker dies im Moment lieber nicht thematisieren. Die Installation von Solarmodulen ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn die Region genügend Sonnentage im Jahr hat. Im Winter, wenn die Nächte lang und die Tage kurz sind und das Wetter meist bedeckt ist, nimmt die Effizienz der Stromerzeugung um ein Vielfaches ab. Aus diesen Gründen besteht ein großer Bedarf an der Erforschung neuer autonomer Stromerzeugungssysteme, die nicht auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe angewiesen sind und nicht von den Wetterbedingungen abhängen.

Die Entwicklungstendenzen im Energiebereich, insbesondere in Krisenzeiten, in denen eine ununterbrochene Stromversorgung überlebenswichtig ist, werfen die Frage nach der Entwicklung von Stromerzeugungsmethoden auf, die nicht an die traditionellen Energien gebunden sind und auf der Verwendung modernster Materialien beruhen. Energiefragen stehen derzeit im Mittelpunkt der Weltpolitik und -wirtschaft. Die derzeitige Situation hat die Verwundbarkeit der westlichen Länder im Energiesektor aufgezeigt, aber auch deutlich gemacht, dass die Entwicklung weiterer alternativer Energieerzeugungsmethoden beschleunigt werden muss. Der Energiesektor selbst, die Methoden und Wege der Stromgewinnung und -verteilung, ist ein sehr konservativer Wirtschaftszweig. Was vor 60 bis 100 Jahren erfunden wurde, wird auch heute noch verwendet, natürlich unter der Voraussetzung, dass es modernisiert wird.

Gegenwärtig befassen sich viele wissenschaftliche Studien auf die eine oder andere Weise mit der Möglichkeit, den auf die Erde fallenden solaren Teilchenfluss , das nichtsichtbare Strahlenspektrum in Strom umzuwandeln, vergleichbar mit einer Solarzelle die allerdings kein Licht mehr braucht und auch bei völliger Dunkelheit funktioniert. Durch das Aufkommen neuer Materialien sind diese Entwicklungen sehr vielversprechend. Revolutionäre Veränderungen in der Technologie zur Gewinnung umweltfreundlicher Elektrizität, die keine Schäden und Verschmutzungen für die Umwelt mit sich bringt, werden die Menschheit in eine neue neue Runde des technischen Fortschritts führen, der nächste vernünftige Schritt im elektrischen Zeitalter. Die Entwicklung der IT-Technologien und der Robotertechnik ist sicherlich wichtig, aber ohne eine Revolution in der Energieversorgung ist das Überleben der Menschheit gefährdet.

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Die neuesten Innovationen, die z.B Graphen als Material für Energiewandler nutzen, sind von großem Interesse. Die beeindruckende mechanische Festigkeit, die hohe Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit von Graphen haben den Weg für seine Verwendung in einem breiten Spektrum von Anwendungen geebnet, u. a. für nanomechanische Resonatoren, verbesserte Batterien, Elektronenvervielfältigungskanäle in nanoelektronischen Emissionsgeräten, hochkapazitive Sorptionsmittel für die sichere Speicherung von Wasserstoff und vieles mehr. Die Vielseitigkeit von Graphen bedeutet, dass es das Potenzial hat, die wissenschaftlichen und technologischen Fähigkeiten der Menschheit erheblich zu verbessern.

Derzeit zweifelt in seriösen wissenschaftlichen Kreisen niemand an der Fähigkeit von Graphen, unter dem Einfluss verschiedener Arten von Strahlung mit unsichtbarem Spektrum elektrischen Strom zu erzeugen. Durch die Kombination von Graphen mit Bornitrid gelang es Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology, unter dem Einfluss von Terahertz-Wellen einen konstanten elektrischen Strom zu erzeugen. Terahertz-Wellen sind in unserem täglichen Leben weit verbreitet, und wenn man sie sich zunutze macht, könnte die gebündelte Energie möglicherweise als alternative Energiequelle dienen. Die MIT-Wissenschaftler fanden auch heraus, dass das Gerät umso mehr Energie in Gleichstrom umwandeln kann, je stärker die eintreffende Terahertz-Energie ist. Die Forscher entwarfen einen Terahertz-Gleichrichter, der aus einem kleinen Graphen-Quadrat auf einer Bornitrid-Schicht im Inneren einer Antenne besteht, die die Terahertz-Strahlung aus der Umgebung auffängt und bündelt und das Signal so verstärkt, dass es in Gleichstrom umgewandelt werden kann.

Doch trotz aller Glaubwürdigkeit des Massachusetts Institute of Technology in der wissenschaftlichen Welt und der finanziellen Unterstützung des Staates, der erste Platz in der Forschung über die Verwendung von Graphen für die Stromerzeugung gebührt den Wissenschaftlern der technologischen Unternehmen rund um die Neutrino Energy Group, die die Technologie zur Stromerzeugung entwickelt hat. Wissenschaftler unter der Leitung des Mathematikers Holger Thorsten Schubart haben ein mehrschichtiges Nanomaterial aus abwechselnden Schichten von Graphen und dotiertem Silizium entwickelt, das auf einer Metallfolie aufgebracht ist und unter dem Einfluss der thermischen Brownschen Bewegung von Graphenatomen und der kinetischen Energie von Teilchen aus den umgebenden Feldern unsichtbarer Strahlung, einschließlich Neutrinos, elektrischen Strom erzeugt. Die optimale Zusammensetzung eines solchen Materials setzt das Vorhandensein von 12 abwechselnden Schichten aus Graphen und Silizium in einem Gesamtverhältnis von 75/25% voraus.

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Aus den bereits veröffentlichten Studien verschiedener Autoren wissen wir, dass eine einzelne Graphenschicht nur eine sehr geringe Leistung erzeugen kann, weshalb die Wissenschaftler zunächst keine praktische Anwendung für ihre Forschungen finden konnten und sich auf das wissenschaftliche Interesse beschränkten. Allerdings konnte die Wissenschaftler der Neutrino Energy Group durch die Verwendung von Mehrschichtmaterial die Eigenschaften der erzeugten Leistung erreichen, die es erlaubt, über die industrielle und skalierbare Nutzung der Fähigkeit von Graphen zur Energiewandlung zu sprechen. So wandelt eine Metallfolie der Größe A-4 mit einer Multilayer-Beschichtung auf einer Seite einen elektrischen Strom von bis zu 3 W. Nach der Beschichtung wird die beschichtete Seite der Folie zu einem Pluspol und die unbeschichtete Seite zu einem Minuspol, was die Verwendung von Reihen- und Parallelschaltungen der Wandler ermöglicht, um die gewünschten Parameter in Bezug auf Strom und Spannung zu erreichen.

Es stellt sich die Frage, warum eine solch scheinbar einfache Lösung, nämlich die Verwendung von Mehrfachschichten aus Graphen und Silizium-Nanoschichten, von anderen Forschern bisher nicht vollbracht wurde. Einerseits war die Lösung der Wissenschaftler der Neutrino Energy Group naheliegend, andererseits war nicht klar, wie man die Elektronen des Graphens in eine Richtung fließen lassen kann. Holger Thorsten Schubart, Präsident der Neutrino Energy Group, erläutert ihre Konstruktionslösung: “Die mehrschichtige Anordnung von abwechselnden Lagen aus Graphen und dotiertem Silizium führt dazu, dass die Kräfte zwischen den Graphen-Elektronen ‘aus dem Gleichgewicht’ geraten. Der Gesamteffekt war das, was Physiker als “schräge Streuung” bezeichnen, bei den Wolken von Elektronen ihre Bewegung in dieselbe Richtung ablenken, was als konstanter elektrischer Strom bezeichnet wird. Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung, reines Graphen, fast ohne Verunreinigungen, zu verwenden und die Dotierung und Ablagerung von Graphen- und Siliziumschichten zu beobachten, die im Vakuum, ohne Zugang zu Sauerstoff, abgeschieden werden.”

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Die Entwicklung der Neutrinovoltaik-Technologie zur Stromerzeugung ermöglicht die Stromerzeugung rund um die Uhr, unabhängig vom Standort der Stromzelle. Stromquellen, die auf der Neutrinovoltaik-Technologie basieren, bestehen aus mehreren stromerzeugenden Modulen, von denen jedes ein Satz dicht gepackter Wandler ist, die in einem separaten unbedingt luftdichten Gehäuse untergebracht sind. Der große Vorteil dieser Konstruktion ist die Möglichkeit, die Ausgangsleistung von Stromquellen auf die erforderlichen Strom- und Spannungsausgangseigenschaften zu erhöhen. Im Jahr 2023/24 werden Unternehmen mit dem ersten Bau von Neutrino Power Cubes von 5-10 kW AC 220 V und 380 V Stromquellen, sowie DC-Stromquellen in der Schweiz beginnen.

Zweifellos handelt es sich in diesem Fall um eine der innovativsten und fortschrittlichsten Technologien zur Erzeugung ehrlicher grüner Energie, eine echte Revolution in der Welt der autonomen dezentralen Energiebereitstellung. Die Entwicklung und Umsetzung dieser innovativen Technologie im Alltag wird den Beginn einer neuen Epoche in der Energiewirtschaft bedeuten. An einem einzigen Tag erreicht uns mehr ungenutzte Strahlungsenergie , wie alle auf der Erde verbleibenden fossilen Brennstoffe gemeinsam repräsentieren. Der wissenschaftliche und technologische Ansatz für eine autonome, dezentrale und grundlastfähige nachhaltige Energieversorgung ist durch die Neutrinovoltaic Technologie gegeben , die Umsetzung ist eine politische und gesellschaftliche Aufgabe.

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