Новая энергия будущего? Как использовать пар против рака и холода
Последнее время цены на топливо сильно выросли. Но есть и альтернативный метод добычи горючего – из пара. Такой уникальный способ получения водородного топлива придумали в Швейцарии. Какие еще технологии из этой туманной субстанции облегчат и даже озолотят нашу жизнь, расскажет программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Где создают мебель с помощью пара
"Посмотрим, что у нас происходит с нашей заготовочкой. Уже пошел пар, мы видим, да? Достаем заготовочку и проверяем, смотрим, как она себя ведет", – показывает столяр Александр Скворцов.
В мастерской под Санкт-Петербургом происходит настоящее волшебство. Без единого разреза или капли клея массив бука принимает плавные, почти живые формы и превращается в венские стулья. Хозяин столярного цеха – Александр Скворцов. По образованию судомеханик, по призванию – единственный в России мастер, создавший авторскую технику сгибания цельного бука с помощью пара.
"Мы используем в своей технологии только воду и дерево. И все. Ну и свои, естественно, наработки и мысли. При температуре порядка 100 градусов вещества, назовем их коллоидные, в составе древесины они превращаются в гелеобразное состояние. То есть под действием температуры. А влажность – пар, пар переносит тепло", – пояснил Скворцов.
"И начинаем непосредственно гнуть. Мы используем рычаг, потому что усилия здесь должны быть немалые. Сами понимаете, заготовку 30 миллиметров согнуть – это не так просто. Убираем рычаг, фиксируем нашу заготовку в форме", – рассказывает Скворцов.
Работать приходится быстро, пока дерево помнит свою новую форму. После остывания лигнин снова твердеет и бук навсегда сохраняет заданные очертания. Впрочем, обычный пар способен на гораздо большее, чем просто помогать в изготовлении оригинальной мебели.
Как мокрый газон превратить в топливо
После полива газона вода может испаряться до двух часов. При условии, что на улице не больше 30 градусов жары и безветренно. А теперь представьте, что испарения мокрой лужайки можно превратить… в топливо. Швейцарские ученые создали прототип устройства, который ловит молекулы влаги в воздухе и расщепляет их на водород и кислород.
"Сердце системы – особый прозрачный электрод. Он похож на паутину из оксида кремния с ловушками для молекул воды. Когда пар попадает в поры, солнечный свет запускает реакцию расщепления", – рассказал профессор Политехнической школы Лозанны Кевин Сивула.
Катализаторов, способных разделять молекулы воды с помощью света или электричества, создано немало. Однако такие системы так и не вышли в массовое производство. Процесс получения водорода и кислорода остается слишком дорогим, а компоненты устройств быстро изнашиваются. Прорыв ученых Федеральной политехнической школы Лозанны стал возможен благодаря новому материалу – прозрачным газодиффузионным электродам. Эти уникальные конструкции состоят из пористых волокон оксида кремния с добавками фтора. Именно они эффективно захватывают молекулы воды из воздуха. А пластины оксида олова превращают солнечный свет в электричество, и на выходе получается водородное топливо. Однако из пара можно не только создавать топливо, но и получать электричество.
Портативная ТЭЦ: экологичное топливо для Крайнего Севера
На Крайний Север доставлять топливо дорого, да и жечь его вредно для очень хрупкой местной экологии. Вариант альтернативной энергетики придумал студент Российского технологического университета. Он предложил добывать киловатты из пара. Молодой изобретатель Макар Климов создал революционную энергетическую установку – двигатель, которому для работы не требуется ископаемое топливо.
"Это то же самое, что есть кастрюля. Мы ее ставим, включаем плиту, вода нагревается, вода в данном случае теплоноситель. Вследствие нагрева она начинает испаряться. Если мы снимем крышку, у нас не будет динамического равновесия. Мы снимаем, вода продолжает испаряться, переходя в пар. Поставим какой-нибудь вентилятор или пропеллер, он начнет, соответственно, вращаться от непосредственно той самой воды, так как появляется энергия", – подчеркнул студент РТУ МИРЭА, создатель генератора электроэнергии из пара Макар Климов.
"Если змеевик охлаждения, соответственно, делать, где собирается конденсат, выводить его за пределы секции, за пределы печки, чуть дальше, у нас получается просто-напросто батарея. Соответственно, остаток энергии, который остается не сконденсированным, он идет на обогрев юрты", – добавил Климов.
Главное преимущество устройства – отсутствие вибраций. В обычных двигателях треть энергии уходит на тряску. В новой установке происходит плавное вращение, а значит, из того же количества топлива можно получить больше электричества. Изобретение столичного студента можно назвать портативной ТЭЦ. Такая идеально подойдет для установки в чуме – традиционном жилище северных народов. Благодаря энергетическому агрегату ненцы и эскимосы смогут отапливать жилище, сушить одежду и получать электричество. Но и это еще не все, на что способен обычный водяной пар.
Пар против рака: как победить онкологию
С помощью пара человечество сможет еще и победить онкологию. Так утверждают ученые Калифорнийского университета.
"Рак простаты – один из самых распространенных видов онкологии у мужчин. И хотя современная медицина предлагает эффективные методы борьбы с ним, лечение часто дается тяжело: операции и облучение могут повредить соседние ткани, вызвав серьезные осложнения. Новый метод позволяет уничтожить раковые клетки, точечно нагревая их струей водяного пара", – рассказал онколог Джон Брайс.
Опухоль буквально выпаривают, не задевая здоровые ткани. Для этого пациенту вводят катетер и через тончайшую иглу на злокачественное образование подают горячий водяной пар. Такое локальное нагревание убивает раковые клетки всего за 10 секунд. Окончательные выводы об эффективности технологии ученые сделают только через пять лет – именно столько будут проходить клинические исследования. Туманная субстанция готова совершить революцию не только в медицине, но и в сельском хозяйстве.
Аэропонная установка с цветочный горшок
Растения без почвы, которые питаются туманом, давно выращивают в промышленных теплицах. Но обычные аэропонные системы – это громоздкие установки. А вот разработка студента Алтайского аграрного университета Максима Кертеля размером с цветочный горшок и помещается даже на узком подоконнике.
"Многие люди начинают выращивать у себя на подоконнике в горшочках какую-либо микрозелень, рассаду и прочее. Уникальность здесь состоит как раз таки в том, что мы не используем в привычном понимании классические технологии полива", – отметил разработчик аэропонной установки Максим Кертель.
Несмотря на компактные габариты установки, это целая автоматизированная ферма. Внутри нее вода превращается в пар, который насыщает корни растений кислородом и микроэлементами. Уже через неделю можно собирать урожай, например, микрозелень для салата. Работает система от сети. Датчики следят за влажностью и температурой, отправляя данные на смартфон.
"Суть технологии такова, что у нас специальным устройством диффузионным засасывается из емкости вода, переходит из жидкого агрегатного состояния в состоянии пара, и вот этот пар под определенным давлением выбрасывается в рабочую камеру и формирует в дальнейшем туман. То есть внутри самой рабочей камеры установки образовывается что-то вроде искусственных облаков. Внутри этих облаков находятся кассеты с выращиваемыми нами культурами", – подчеркнул Кертель.
Пар пригодится и на Луне
К этой технологии с использованием пара прикованы взгляды всей космической мировой науки.
Наличие воды на Луне подтвердила Индийская организация космических исследований. Два года назад международная команда ученых составила карту южного полюса спутника Земли. Там обнаружили большое количество льда. Но как превратить его в воду при экстремально низкой температуре – минус 200 градусов? Британские исследователи уверены, что решить вопрос поможет пар. Принцип действия технологии напоминает микроволновую печь, но с космическим апгрейдом.
"Замороженный реголит загружают в емкость, микроволны нагревают его, так выделяется водяной пар и загрязнители. Затем пар охлаждается, сжижается под давлением и проходит обработку ультразвуком. Он создает микроскопические пузырьки, которые, лопаясь, уничтожают загрязнения мощными температурными всплесками. В результате получаем кристально чистую воду, пригодную для питья", – отмечает инженер по добычи льда на Луне Эми Эйхенбаум.
Пока систему тестировали только на Земле, имитируя лунные условия: вакуум, низкую температуру и минимальное энергопотребление. Если испытания пройдут удачно, технологию планируют использовать даже на Марсе. Вот так благодаря технологиям из пара и с его помощью человечество сможет и облегчить себе жизнь на нашей планете и быстрее освоить космос. Без лишней запарки!