Главная >> Экономика >> Чистая энергия: молодые ученые Кубани представили свои инновации

Чистая энергия: молодые ученые Кубани представили свои инновации

Чистая энергия: молодые ученые Кубани представили свои инновации Фото "ЯСНО"
Молодые ученые Краснодарского края предложили свои инновационные технические решения в области энергосбережения и альтернативных источников энергии. Свои идеи они презентовали на очном этапе губернаторского конкурса молодежных инновационных проектов «Премия IQ года».


Энергия фреона

Студентка КубГТУ Марина Приходько представила на суд жюри тепловой насос в комплексе с бинарной энергоустановкой, сердцем которой является турбина, вращающаяся в результате охлаждения и нагревания фреона.

Марина Приходько.JPG

«Тепловая машина» может использоваться в бытовых целях. В качестве источников энергии Марина предлагает использовать, к примеру, теплоту вентиляционных выбросов, теплоту канализационных стоков, сбросную теплоту технологических процессов, а также теплоту окружающего воздуха, грунтовых и геотермальных вод, водоемов и природных водных потоков, солнечную энергию, а также разницу температур поверхностных и более глубоких слоев грунта. Разместив оптимально предложенную кубанскими учеными установку, можно рассчитывать на то, что фреон начнет циркулировать, меняя фазы своего состояния, вращая турбины и вырабатывая тепло, которое можно передавать на теплоноситель и обогревать помещение.

Сверхновизны в представленном проекте нет. Фреон давно и широко используется в бытовых приборах (холодильники, кондиционеры, термосы и т.д.), а тепловые насосы на его основе представлены на рынке в большом ассортименте. За рубежом их достаточно давно применяют для отопления жилья. Тем не менее, эта технология еще не слишком распространена в России и разработка экономически более доступного аналога может представлять определенный интерес.

DSC00564.JPG

Марина Геннадьевна заверила жюри, что установка, которая будет собрана с ее участием, представляет собой герметично замкнутую систему, поэтому можно с уверенностью говорить о том, что фреон не попадет в окружающую среду и не нанесет вреда.


Микробный топливный элемент

Представители КубГУ уже неоднократно презентовали такое ноу-хау, как микробный топливный элемент – устройство, которое с помощью микроорганизмов генерирует электричество. О гигантских объемах генерации речь пока не идет, но зажечь лампочку или LED-подсветку с помощью такого топливного элемента можно без проблем.

микр топл эл.JPG

На этот раз студент 4 курса КубГУ Андрей Лазукин презентовал учебно-методический комплекс «Микробный топливный элемент», который, по задумке разработчиков, будет полезен для проведения в школах и развивающих центрах практических занятий по физике, химии, биологии.

Андрей Лазукин.JPG

Этот обучающий набор стоит в 2 раза дешевле американского аналога. Впрочем, даже при этом говорить о его доступности для использования в домашних условиях преждевременно: цена одного набора для экспериментов, собранного в КубГУ, 415 долларов (порядка 27 тысяч рублей). Но для школ, обучающих и развивающих центр подобное оборудование, безусловно, представляет интерес. Не удивительно, что уже больше десятка таких комплектов было закуплено сетью детских технопарков «Кванториум». В настоящий момент заключен договор на поставку обучающих наборов во всероссийский детский центр «Океан» (г. Владивосток), формируется еще два договора о суммарной поставке десяти комплектов в региональные кванториумы, один из которых находится в Магадане.

DSC00623.JPG

DSC00635.JPG

Останавливаться на достигнутом новаторы не намерены – уже разрабатывают новую версию обучающего набора, в котором будет использоваться обновленная электроника, а топливный элемент – помещен в прозрачный пластиковый корпус.


Кислородно-водородный топливный элемент

Альтернативный источник энергии, аналоги которого уже приводят кое-где за границей в движение поезда и автомобили, поднимают в небо беспилотники, презентовал студент 4 курса физико-технологического факультета КубГУ Иван Луценко.

луценко.JPG

Исследовательская группа вуза, которую представляет Иван, предлагает производить кислородно-водородные топливные элементы на основе пятислойного наноструктурированного композитного водородного электрода. Правда, о гиперпроизводительности кубанские ученые речь пока не ведут, предлагают наладить выпуск таких топливных элементов как источников малой (до 500 Вт) и средней (до 2000 Вт) мощности.

Важным структурным элементом является электрод, который состоит из внутреннего слоя тантала толщиной до 50 мкм, одного внешнего слоя палладия или палладиевого сплава (до 0,5 мкм) и наружного слоя, покрытого слоем пятиконечных звездообразных нанокристаллов палладия.

DSC00669.JPG

Уникальность технологии, объяснил Иван, заключается в использовании звездообразных нанокристаллов палладия, которые обладают существенной избирательной проницаемостью к водороду при температуре окружающей среды. Это дает массу коммерческих преимуществ, в том числе позволяет использовать в качестве топлива практически любую водородсодержащую смесь газов, а не специально подготовленный высокочистый водород, который существенно дороже. Кроме того, такой подход дает возможность без потери результативности использовать в топливной ячейке вместо дорогостоящих твердополимерных мембран тысячекратно более дешевый жидкий щелочной или кислотный электролит.

жюри изучает работу.JPG

DSC00678.JPG

Пока о поставках готовой продукции речь не идет – исследовательская группа находится на стадии сборки опытных образцов, тем не менее, они уже представляли свои наработки на выставках, и предложенные инновации вызывали интерес. Подсчёты показывают, что предложенные кубанцами решения дают возможность снизить себестоимость кислородно-водородной топливной ячейки и сделать ее более экономически выгодной в использовании. Так, к примеру, классический газодифузионный пористый электрод с платиновым катализатором стоит примерно 40-70 тысяч рублей за кв. метр, в то время как предложенный кубанцами аналог – пятислойный наноструктурированный композитный водородный электрод – почти в два раза дешевле (22-43 тыс. рублей за кв.м).

Иван Луценко уверен, что за кислородно-водородными топливными элементами – как более экологически чистыми и безопасными источниками энергии – будущее.


Пеноблоки с нанокомпонентами, сохраняющими тепло

Не менее удивительную разработку, которой уже активно интересуются строители, представил на суд жюри Вячеслав Марченко, студент Армавирского механико-технологического института. Технология позволяет производить материалы, способные концентрировать и высвобождать тепловую энергию.

марченко.JPG

Это нанотехнология. В стеновые блоки предлагается добавлять микроскопические капсулы парафина и серной кислоты, размер которых измеряется в нанометрах. Если в «кирпичах» будет 20-26% этого компонента, они будут способны сохранять тепловую энергию за счет изменения фазового состояния. Причем энергию для «заряда» теплом таких стен предлагается аккумулировать с помощью солнечных батарей.

«Мы проводили опыты с помощью концентратора солнечной энергии, который установлен на высоте 2,5 метра и занимает площадь 8 квадратных метров, - рассказал Вячеслав. – Нам удалось добиться повышения температуры вещества до 70 градусов».

DSC00699.JPG


DSC00704.JPG

Сейчас технология на стадии патентования. Вопросов, на которые предстоит ответить исследователям, еще очень много. В частности, какую температуру внутри помещения будут поддерживать такие стеновые блоки при температуре наружного воздуха, к примеру, -30 градусов. Какой площади должны быть при этом солнечные батареи и какой объем тепловой энергии с их помощью можно генерировать в различных географических широтах.

Сами по себе кирпичи с парафином и серной кислотой, как ни странно, будут совершенно безопасны.

DSC00689.JPG

«Размер капсул, которые мы предлагаем внедрять в пеноблоки, примерно 24 микрона, так что при сверлении пеноблоков, повреждение капсул происходить не будет. Они полностью безопасны для человека», - уверяет исследователь.

По его подсчетам, для того, чтобы обеспечить «теплыми стенами» дом площадью в 180 кв.м. потребуется примерно 700 тысяч рублей. Технологию планируется доработать и вывести на рынок к маю 2021 года.


Технологии будущего

В рамках секции «Лучший инновационный проект в сфере охраны окружающей среды, энергосбережения и альтернативных источников энергии» накануне, 6 июня, свои проекты представили 9 молодых ученых. 

Андрей Кумейко.JPG

DSC00714.JPG

В их числе также Андрей Кумейко, представивший асинхронный генератор для автономного электроснабжения мобильных поливальных аппаратов; Алексей Мачарашвили, разработавший компьютерный трехмерный тренажер для обучения и проверки знаний студентов энергетических специальностей; Олеся Рыбалкина, научившаяся извлекать фосфаты с помощью электродиализа из сточных вод; Алексей Меркулов, разработавший беспилотный летающий опрыскиватель для биологической защиты растений, и Елена Моисеева, создавшая недорогой биопрепарат на основе штаммов высокоактивных бактерий, которые способны эффективно удалять загрязнения и отложения жиров в трубопроводах.

DSC00724.JPG

DSC00766.JPG

В состав жюри вошли Сергей Дулепа, начальник отдела экологического мониторинга управления охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов Краснодарского края, Никита Волченко, к.б.н., доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехники КубГУ, Константин Гарькавый, к.т.н., профессор кафедры электротехники, теплотехники и возобновляемых источников энергии Кубанского государственного аграрного университета им. И.Т. Трубилина, Илья Петриев, доцент кафедры радиофизики и нанотахнологий КубГУ, Дмитрий Самарский, руководитель комитета по инновационной деятельности Краснодарского краевого отделения общероссийской общественной организации малого и среднего предпринимательства «Опора России», Илья Шаклов, генеральный директор Фонда развития Краснодарского края, советник юстиции РФ 2 класса, к.с.н, доцент, Артем Соболев, руководитель центра молодежного творчества «Станция», Марина Половникова, к.б.н., доцент кафедры анатомии и спортивной медицины Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма, Владислав Варшавский, генеральный директор ООО «Южный инновационно-консалтинговый центр», Анна Александрова, к.т.н, заместитель директора по научной работе института пищевой и перерабатывающей промышленности, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности КубГТУ, Дмитрий Благодаров, учредитель центра молодежного инновационного творчества «Центр беспилотной авиации 3D AVIA».

222г.JPG

Стоит отметить, что в общей сложности на губернаторский конкурс молодежных инновационных проектов «Премия IQ года» поступило около 200 заявок. В рамках заочного этапа эксперты отобрали наиболее интересные проекты, участники которых были приглашены для очной презентации своих разработок. Молодые изобретатели на протяжении этой недели ежедневно – в рамках тематических секций – презентовали свои наработки. Итоги конкурса будут подведены 12 июня. Авторы лучших проектов получат губернаторские премии, которые смогут направить на реализацию своих идей.

Подготовила Наталья Глумова

Делись!

Короткая ссылка на новость:https://yasnonews.ru/~TJcKX

Версия для печати

Поделиться с друзьями

Материалы по теме:  Инновации в Краснодарском крае

Самое читаемое
Cannot find 'last_news_6' template with page ''