Создание солнечной энергии более конкурентоспособными

В Сенат США недавно проходившей закон, обязывающий всех, принадлежащие инвесторам, электроэнергетики, чтобы получить по крайней мере 10% своего электричества из возобновляемых источников, наблюдается растущий интерес в том, как эффективно и экономно использовать энергию солнца. Однако, это было непросто, так как процесс изготовления обычных - химического осаждения паров (ССЗ) - часто связано с повышенной температуре от 400 ° С до 1400 ° С, условиях высокого вакуума и несколько литографических меры, таким образом, что делает его очень дорогостоящим СЭ.

Среди множества компаний, чтобы попытаться решить эту проблему, наносистем, Inc (Пало-Альто, Калифорния; <a target="_blank" href="http://www.nanosysinc.com" rel="nofollow"> www.nanosysinc. ком </ A>) объявил технический прорыв одним из ее основателей научной в недавнем выпуске журнала наук (29 марта, 295, с. 2425-2426). Команда ученых во главе с наносистем соучредителем Пол Alivisatos, профессор химии в Univ. Калифорния-Беркли, обнаружил новый наноматериал для эффективного производства солнечной энергии. Команда разработала фотоэлектрических устройство, состоящее из 7-нм 60-нм селенида кадмия (CdSe) наностержней и сопряженного полимера поли-3 (hexylthiophene) (рис.), который был собран из раствора с внешней квантовой эффективности на 54% и монохроматических преобразования энергии на 6,9% по 0.1mW/cm ^ SUP 2 ^ освещения при 515 нм.

Отметив, дорогостоящие характер традиционных производству солнечных элементов Alivisatos объясняет: "Вот почему мы решили продолжить гибридный подход нанокомпозита, включающее неорганических наностержней в органических полупроводниковых пленок. Наностержней / полимер гибридные элементы могут быть серийных условиях окружающей среды, без каких-либо [традиционные] сложных и дорогостоящих мер. " Он продолжает: "Выращивая наностержней с определенным диаметром, мы можем точно управлять шириной запрещенной зоны нанокомпозита, регулируя его для оптимального поглощения окружающего света, это невозможно сделать с традиционных полупроводниковых материалов".

"До сих пор высокая стоимость фотоэлектрических элементов производства солнечной энергии сделали слишком дорогой, чтобы конкурировать с товаром электричество от коммунальных услуг," комментарии Ларри Бок, президент и главный исполнительный директор наносистем. "Открытие Alivisatos [и его] команда создаст солнечные батареи, которые могли бы конкурировать с клетками высокий эффективности полупроводниковых, но быть изготовлены на основе методов, используемых, чтобы фотопленки, которая производится по низким ценам и в объемах, буквально миль материала в день. "

В настоящее время занимается разработкой наносистем тесно связаны нанокомпозитных фотоэлектрические ячейки, и переговоры с рядом материалов и солнечных батарей производства компании с областью знаний в фотогальванических к расширению и коммерциализации технологий. По словам Стивена Эмпедокл, директор по развитию бизнеса наносистем "Мы ожидаем увидеть эту технологию на рынок в ближайшие три-пять лет".

Измерительные Адсорбция и диффузия в цеолит Мембраны

Впервые, изотерм адсорбции легких газов на цеолитных мембран были измерены и были показаны быть аналогичны тем, измеренных на цеолитных кристаллов, объяснить Джон Л. Фалконер и Richard D. Нобл, профессора химического машиностроения в Univ. Колорадо (Боулдер). "Измерение параметров адсорбции на цеолите мембраны транспортной техники является выгодным, так как пути содействия транспорта характеризуются прямо", они указывают.

Фалконер, благородных и их коллег Трейси Q. Гарднер и Ана I. Флорес разработали такие методики. Их метод определяет изотерм адсорбции цеолита мембран путем измерения переходных характеристик пронизывают концентрации шаг изменения в канале. Математическая модель, то позволяет им определить количество адсорбированного в мембране в стационарном состоянии. Такой подход характеризует пути, участвующих в транспорте через мембрану. Кроме того, методика неразрушающую оценки эффективной толщины мембраны.

Изотермы адсорбции определяется из транспортных измерений N к югу ^ ^ 2, CH 4 ^ ^ к югу и СО2 на H-ZSM-5 мембран при 298 K чрезвычайно похожи на изотерм измерена ZSM-5 кристаллов калориметрии, Falconer докладов. коэффициенты уравнений Максвелла-Стефана диффузии определяется из анализа переходных процессов того же порядка, что эти решения других макроскопических методов. Это, Фалконер объясняет, показывает, что с помощью этих транспортных цеолита мембран происходит главным образом через ее поры.

Более подробная информация об этой работе появляется в июньском номере журнала Айше.

Пенопласт плотно и сильной

Инженеры Огайо Univ государства. (Колумбус) нашли способ сделать из пенопласта, которые могут заменить прочного пластика в будущем. Л. Джеймс Ли, профессором химического машиностроения, и его коллеги разработали густой пены пластмассы армированные мельчайших частиц глины, он говорит, это легче, чем текущий нанокомпозитов из твердых частиц.

Чтобы создать пенопласта, производители придать газ в горячую жидкость пластика. Газ образует пузырьки полнеть смесь, которая затем застывает внутри плесени. Когда пузырьки газа малых и равномерно внутри материала, пена сильнее и плотнее, говорит Ли. Он обнаружил, что добавление наноразмерных частиц глины в жидкости возрастает пластиковых плотность пены. "Пузырей расти вокруг глиняной наночастиц. Глина утолщается пластика, который сохраняет пузырьки распределены равномерно внутри", объясняет он.

Хотя большинство структурных классов пенопласта содержит пузырьки недалеко от нескольких сотен микрон в диаметре, пузырьки пены нанокомпозита Ли является по 5 [TM. Использование пеноматериалов, содержащих 5% частиц глины, он смог сделать доски, которые были так же сильны, но только на две трети, как толстые, как типичный пены. После создания нанокомпозитных глинистая пена, исследователи приступили к работе на других добавок, таких как алюминий и уголь.

Гидрогеля устройств Скорости наркотиками кандидат Скрининг

Микроскопические камеры из гидрогеля (вещество, похож на желе, который поглощает жидкость и может освободить их, но само не распускать), может позволить химики быстро экране библиотеки молекул, для потенциальных новых лекарств, по словам Михаила Pishko, доцент химического инженерии в Penn State Univ. (Университет парк). Фармацевтические компании обычно положить молекулярной библиотек через сравнительно быстро, высоко - процесс отбора, а также с веществами, которые обещают тестируются дальше, как правило, на культурах клеток после испытаний на животных будут непомерно дорогими, отмечает он.

Pishko и аспирант Вон - Ган Koh разработали трехмерную биочип, который сочетает крошечный реактор камеры, где клетки могут расти вместе с системой доставки микрофлюидики. Фишки начала, как стекло или пластмасса субстратов, на которых микроканалов для микрофлюидальном системы доставки травления с использованием обычных методов фотолитографии. Тогда 3-мерного гидрогеля полиэтиленгликоль микроструктур изготавливаются в микрофлюидальном каналов, используя маску фото и света. Потому что живые клетки были включены в крошечных камерах клеточной культуры, когда камеры создаются и микрофлюидальном каналы включены в чип с самого начала, чипсы готовы для крепления к внешней жидкой системы, когда они сфабрикованы. Высокого содержания жидкой гидрогеля создает обстановку, чтобы лучше соответствовать своему характеру, чем плоские клеточных культур в настоящее время на 2-мерных биочипов, Pishko добавляет. В настоящее время исследователи производят 400 микроструктур между 50 и 100 (MU) м в диаметре миллиметрового квадратный чип.

Процесс удаления серы из топлива

Другая группа исследователей в Университете штата Пенсильвания разработала ТОРС - селективной адсорбции для удаления серы - процесс, который удаляет серу из жидкого топлива при комнатной температуре и давлении окружающей среды без использования водорода или других химически активных газов. В 2006, EPA правил ограничит серы в дизельном топливе до 15 стр / мин и в бензине до 30 стр. / мин. ТОРС процесс может помочь переработчики отвечают этим требованиям, говорит Chunsan песни, доцент науки топлива и координатор чистых видов топлива и катализа программы в Penn State энергетического института.

"Мы разработали процесс, избирательно поглощает серы на металлическую видов", говорит научный сотрудник Сяолян Ма. "Этот метод не будет поглощать сосуществующих ароматических соединений, таких, как бензол и нафталин". В процессе перехода металлов или сплавов переходных металлов действуют как адсорбенты выборочно взять серы. Адсорбент находится на пористой, отсутствие реакции субстрата, который позволяет наибольшей площади поверхности для адсорбции. Адсорбция происходит, когда молекулы серы придают переходных металлов на подложке и по-прежнему отдельно от топлива. Переходных металлов может очистить 10 раз превышает их количество горючего, хотя система насыщается серы и регенерации, в конечном счете необходимо, указывает, аспирант Майкл Спрейг.

Ультразвуковая очистка керамических фильтров

Проблема с использованием керамических мембранных фильтров для удаления загрязнений из воды является то, что с течением времени, мембраны засоряются и должны быть очищены. Инженеры Огайо Univ государства. (OSU; Колумбус) разработали способ очистить их с помощью ультразвука.

Для проверки того, рушится "мыльные пузыри" чистого керамического фильтра, OSU engiveers подводных фильтра в воде, содержащей латекс и частиц кремнезема. Они использовали ультразвуковой датчик вибрации воды на 20 кГц, в результате чего пузырьки на создание и распад, сохраняя керамический фильтр чистым. "Пузырей, казалось, чистить поверхность фильтра", говорит Линда Ткачи, доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга. "Где пузырьков рухнула, крошечные струи воды формируются и покраснел от загрязнения". Хотя инженеры не уверены, как именно протекает этот процесс, Уиверс подозревает, что весной из струй колебательных узлов, или местах вдоль поверхности фильтра, где ультразвуковых волн сливаются вместе и усиливают друг друга.

При ультразвуковой очистки, очистных сооружений не было бы снять фильтры, чтобы очистить их, отмечает профессор Гарольд Уокер. Ослабил загрязняющих веществ будут смывать в поток выхлопных газов отдельно от чистой воды. "Если вы оставили ультразвук работает, вы можете очистить фильтр пока она еще не в использовании, и сохранить его от засорения," Ткачи добавляет.

Мембраны обратного выборочного

Полимерные мембраны, которая позволяет улучшить проницаемость в то время как в пользу больших молекул на более мелкие были разработаны группой исследователей из штата Северная Каролина Univ. (NCSU; Роли), Research Triangle Institute (Research Triangle Парк, штат Северная Каролина) и мембранной технологии и исследований (Менло Парк, Калифорния). По словам Ричарда Дж. Spontak, доцент кафедры химической технологии в NCSU, эти мембраны могут оказаться полезными для восстановления окружающей среды, для опреснения морской воды, биологическая очистка, и другие молекулярные увольнений, в том числе газа и нефти.

Мембраны называется обратная - селективным, поскольку, вопреки ожиданиям, они позволяют льготного прохода больших молекул, таких как бутан, на небольших молекул, таких как метан. "В обычных мембран, повышение проницаемости неизбежно приводит к снижению селективности", говорит Spontak. "С нашей мембраны, мы можем достичь и высокую проницаемость и селективность обратного".

Для изготовления мембран, очень мелкие частицы кремнезема кроются в высокой свободного объема, стеклянные полимерные мембраны. "Тот факт, что увеличение проницаемости и селективности пара, когда мы добавляем мореный кремнезема с полимером показывает, что эти частицы изменения транспортных свойств, не вводя грубых дефектов или избирательности-уничтожить пробелы в мембрану," объясняет Тимоти Меркель, которая провела исследование в ходе его выпускников исследований в NCSU и в настоящее время с RTI.

Лазеры Определите источников загрязнения в Chip обработка

Инженеры Пердью Univ. (Западный Лафайет, IN), показали, что лазеры могут быстро идентифицировать и локализовать источники загрязнения пыли и других дефектов на кремниевых пластин. Этот метод может спасти производителей компьютерных чипов миллионов долларов в год простоя, говорит машиностроения профессора Е. Dan Hirleman.

Как функций в схемах продолжают получать меньше, чем размер дефекта становится все меньше, тоже. Один из способов быстрого выявления мелких дефектов является использование лазерного излучения коротких волн, например, в глубокой ультрафиолетовом диапазоне. Же лазеры используются для обнаружения пыли также может быть использован для идентификации частиц и начать отслеживание источника загрязнения в течение нескольких секунд, отмечает Hirleman.

Пердью исследователи разработали математические модели, которые свидетельствуют отпечатки пальцев пыль, частицы спрятаны в точный способ, в котором она рассеивает лазерного излучения. Лазерного отражается от почти идеально зеркальной поверхности кремниевой пластины, но света не отражают также от частиц пыли, а вместо разлетается в разные стороны. Различные типы частицы имеют конкретные рассеяния подписей, которые могут быть смоделированы математически, создания отпечатков, которые могут помочь определить некоторые виды частиц.

Данные модели могут быть использованы для разработки новых типов документов, уменьшить время простоя. Будущие технологии могут даже использовать лазеры для удаления загрязнений, как "лазер химчистки" систему, которая бы стряхнуть частицы, Hirleman предсказывает.