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!

Не пропустите новые интересные материалы «ЯСНО»: подписывайтесь в Google News и на наш канал в Яндекс.Дзен, следите за важными событиями в telegram-канале «ЯСНО».

Короткая ссылка на новость:https://yasnonews.ru/~WwZ1C

Версия для печати

Поделиться с друзьями

Материалы по теме:  Инновации в Краснодарском крае