.Revolutionizing Renewable Energy: Using Sunlight To Produce Hydrogen Fuel Out of Thin Air

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.Revolutionizing Renewable Energy: Using Sunlight To Produce Hydrogen Fuel Out of Thin Air

재생 가능 에너지 혁명: 햇빛을 사용하여 희박한 공기에서 수소 연료 생산

추상 기술 에너지 플라즈마 물리학 컨셉 아트

주제:화학 공학에너지EPFL친환경 에너지인기 있는 2023년 1월 15일 EPFL 작성 추상 기술 에너지 플라즈마 물리학 컨셉 아트

-과학자들은 공기에서 물을 수확하고 태양 에너지를 사용하여 수소 연료를 생성할 수 있는 장치를 만드는 데 중요한 진전을 이루었습니다. 그들은 반도체 기반 기술을 다공성이고 투명한 새로운 전극과 결합하여 공기 중의 물과의 접촉 및 반도체 코팅의 햇빛 노출을 최대화하는 시스템을 개발했습니다. 햇빛에 노출되면 장치는 공기에서 물을 가져와 수소 가스를 생성합니다. 공기에서 물을 수확하고 완전히 태양 에너지로 구동되는 수소 연료를 제공할 수 있는 장치는 수십 년 동안 연구원들의 꿈이었습니다.

-이제 EPFL 화학 엔지니어 Kevin Sivula와 그의 팀은 이 비전을 현실에 더 가깝게 만드는 중요한 단계를 밟았습니다. 그들은 반도체 기반 기술을 두 가지 주요 특성을 가진 새로운 전극과 결합하는 독창적이지만 단순한 시스템을 개발했습니다. 반도체 코팅의 햇빛 노출을 최대화하기 위해 투명합니다. 장치가 단순히 햇빛에 노출되면 공기에서 물을 가져와 수소 가스를 생성합니다.

결과는 2023년 1월 4일 Advanced Materials 에 게재되었습니다 . 새로운 기능 투명하고 다공성이며 전도성이 있는 새로운 가스 확산 전극으로 공기에서 가스 상태의 물을 수소 연료로 바꾸는 태양열 기술을 가능하게 합니다. “지속가능한 사회를 실현하기 위해서는 재생에너지를 산업계의 연료와 공급원료로 사용할 수 있는 화학물질로 저장하는 방법이 필요합니다. 태양 에너지는 가장 풍부한 형태의 재생 가능 에너지이며, 우리는 태양 연료를 생산하는 경제적으로 경쟁력 있는 방법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

케빈 시불라

케빈 시불라 그의 연구실에 있는 케빈 시불라. 크레딧: Alain Herzog / EPFL

식물의 잎에서 영감을 얻다

재생 가능한 화석 연료가 없는 연료에 대한 연구에서 EPFL 엔지니어는 Toyota Motor Europe과 협력하여 식물이 공기 중의 이산화탄소를 사용하여 햇빛을 화학 에너지로 전환할 수 있는 방식에서 영감을 얻었습니다. 식물은 본질적으로 환경에서 이산화탄소와 물을 수확하고 햇빛으로부터 추가 에너지를 얻으면 이러한 분자를 광합성 으로 알려진 과정인 당과 전분으로 변환할 수 있습니다 .

햇빛의 에너지는 당과 전분 내부의 화학 결합 형태로 저장됩니다. Sivula와 그의 팀이 개발한 투명 가스 확산 전극은 빛 수확 반도체 물질로 코팅되었을 때 실제로 인공 잎처럼 작용하여 공기와 햇빛에서 물을 수확하여 수소 가스를 생성합니다. 햇빛의 에너지는 수소 결합의 형태로 저장됩니다. 햇빛에 불투명한 전통적인 층으로 전극을 구축하는 대신 기판은 실제로 펠트 유리 섬유의 3차원 메시입니다.

이 작업의 수석 저자인 Marina Caretti는 "투명 가스 확산 전극이 이전에 시연된 적이 없기 때문에 프로토타입 장치를 개발하는 것이 어려웠고 각 단계에 대해 새로운 절차를 개발해야 했습니다. 그러나 각 단계가 상대적으로 간단하고 확장 가능하기 때문에 우리의 접근 방식은 태양열 구동 수소 생산을 위한 가스 확산 기판에서 시작하여 광범위한 응용 분야에 대한 새로운 지평을 열 것이라고 생각합니다.” 액체 상태의 물에서 공기 중의 습도까지 Sivula와 다른 연구 그룹은 이전에 광전기화학(PEC) 전지라는 장치를 사용하여 액체 물과 햇빛으로부터 수소 연료를 생성함으로써 인공 광합성을 수행할 수 있음을 보여주었습니다. PEC 전지는 반도체와 같은 감광성 물질을 액체 용액에 담가 화학 반응을 일으키기 위해 입사광을 이용하여 자극하는 장치로 일반적으로 알려져 있다. 그러나 실용적인 목적을 위해 이 프로세스에는 단점이 있습니다.

예를 들어 액체를 사용하는 대면적 PEC 장치를 만드는 것이 복잡합니다. Sivula는 PEC 기술이 대신 공기로부터 습기를 수확하는 데 적응할 수 있음을 보여주고 싶었고, 이를 통해 새로운 가스 확산 전극을 개발할 수 있었습니다. 전기화학 전지(예: 연료 전지)는 이미 액체 대신 기체로 작동하는 것으로 나타났지만 이전에 사용된 기체 확산 전극은 불투명하고 태양열 PEC 기술과 호환되지 않습니다. 이제 연구원들은 시스템 최적화에 노력을 집중하고 있습니다. 이상적인 섬유 크기는 무엇입니까? 이상적인 모공 크기는? 이상적인 반도체 및 막 재료? 이는 이 기술을 발전시키고 수소를 액체 연료로 전환하는 새로운 방법을 개발하는 데 전념하는 EU 프로젝트 "Sun-to-X"에서 추구하는 질문입니다.

투명한 가스 확산 전극 만들기 투명한 가스 확산 전극을 만들기 위해 연구원들은 본질적으로 석영(산화규소라고도 함) 섬유인 유리솜 유형으로 시작하여 고온에서 섬유를 함께 융합하여 펠트 웨이퍼로 가공합니다. 다음으로 웨이퍼는 우수한 전도성, 견고성 및 확장 용이성으로 알려진 불소 도핑 주석 산화물의 투명 박막으로 코팅됩니다.

이러한 첫 번째 단계는 공기 중의 물 분자와의 접촉을 최대화하고 광자를 통과시키는 데 필수적인 투명하고 다공성이며 전도성인 웨이퍼를 만듭니다. 그런 다음 웨이퍼는 이번에는 햇빛을 흡수하는 반도체 재료 의 박막으로 다시 코팅됩니다.. 이 두 번째 얇은 코팅은 여전히 ​​빛을 통과시키지만 다공성 기질의 넓은 표면적 때문에 불투명하게 보입니다. 그대로, 이 코팅된 웨이퍼는 일단 햇빛에 노출되면 이미 수소 연료를 생산할 수 있습니다.

과학자들은 계속해서 코팅된 웨이퍼를 포함하는 작은 챔버와 측정을 위해 생성된 수소 가스를 분리하기 위한 멤브레인을 구축했습니다. 챔버가 습한 조건에서 햇빛에 노출되면 수소 가스가 생성되어 과학자들이 설정한 것을 달성하여 태양열 수소 가스 생산을 위한 투명한 가스 확산 전극의 개념을 달성할 수 있음을 보여줍니다. 과학자들은 시연에서 태양에서 수소로의 변환 효율을 공식적으로 연구하지는 않았지만, 이 프로토타입에 대해서는 적당하지 않으며 현재 액체 기반 PEC 셀에서 달성할 수 있는 것보다 낮다는 것을 인정합니다. 사용된 재료에 따라 코팅된 웨이퍼의 이론상 최대 태양광에서 수소로의 변환 효율은 12%인 반면, 액체 전지는 최대 19% 효율이 입증되었습니다.

참조: Marina Caretti, Elizaveta Mensi, Raluca-Ana Kessler, Linda Lazouni, Benjamin Goldman, Loï Carbone, Simon Nussbaum, Rebekah A. Wells, Hannah Johnson, Emeline Rideau, Jun-ho Yum 및 Kevin Sivula, 2022년 11월 28일, Advanced Materials . DOI: 10.1002/adma.202208740

https://scitechdaily.com/revolutionizing-renewable-energy-using-sunlight-to-produce-hydrogen-fuel-out-of-thin-air/

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메모 2301180448 나의 사고실험 oms 스토리텔링

공기에서 물을 수확하고 완전히 태양 에너지로 구동되는 수소 연료를 제공할 수 있는 장치는 수십 년 동안 연구원들의 꿈이었다. 이를 실현하려면 양자적 접근이 필요하다.

1nano.oms를 샘플a.oms.giant.lattice.structure에 가두고 다양한 옵션으로 제어하면 공기와 물, 그리고 수소연료의 수확을 이끌어내는 광대한 경로의 로드맵이 촘촘히 보인다. 허허.

대자연은 1nano.oms.device를 이용하여 자연적으로 단순히 햇빛에 노출되면 공기에서 물을 가져와 수소 가스를 저절로 생성했다. 이런 방식으로 우주전역에서 광자와 산소,수소가 유기적인 상호작용을 가지며 광범위하게 물질을 분포 시키고 있다. 허허.

샘플a.oms(standard)
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샘플c.oss(standard)
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No photo description available.

-Scientists have made significant strides in creating devices that can harvest water from the air and use solar energy to generate hydrogen fuel. By combining semiconductor-based technology with new electrodes that are porous and transparent, they developed a system that maximizes contact with water in the air and sunlight exposure of the semiconductor coating. When exposed to sunlight, the device takes water from the air and produces hydrogen gas. A device that can harvest water from the air and provide hydrogen fuel powered entirely by solar energy has been a dream of researchers for decades.

-Now, EPFL chemical engineer Kevin Sivula and his team have taken an important step towards bringing this vision closer to reality. They developed an ingenious but simple system that combines semiconductor-based technology with a novel electrode with two key properties. It is transparent to maximize sunlight exposure of the semiconductor coating. When the device is simply exposed to sunlight, it takes water from the air and produces hydrogen gas.
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memo 2301180448 my thought experiment oms storytelling

A device that can harvest water from the air and provide hydrogen fuel powered entirely by solar energy has been a dream of researchers for decades. A quantum approach is needed to realize this.

By enclosing 1nano.oms in a sample a.oms.giant.lattice.structure and controlling it with various options, the road map of the vast path leading to the harvest of air, water, and hydrogen fuel is closely visible. haha.

Mother Nature used the 1nano.oms.device to naturally generate hydrogen gas spontaneously by simply taking water from the air when exposed to sunlight. In this way, photons, oxygen, and hydrogen have organic interactions throughout the universe and are widely distributed. haha.

Samplea.oms (standard)
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sample c.oss (standard)
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.The Secret Code of the Universe: A Remarkable Way of Measuring the Fine Structure Constant

우주의 비밀 코드: 미세 구조 상수를 측정하는 놀라운 방법

미세 구조 상수 실험

주제:입자 물리학양자 역학고체 물리학비엔나 기술 대학교 By 비엔나 공과대학교 2023년 1월 15일 미세 구조 상수 실험 광원(왼쪽)은 미세 구조 상수에 의해 주어진 각도로 편광 방향을 변경하는 특수 재료를 통해 광선을 보냅니다. 크레딧: Tatiana Lysenko / TU JANUARY 15, 2023

빈 미세 구조 상수는 자연의 기본 상수이며 그 측정은 물리학에서 매우 중요합니다. 최근에 TU Wien의 연구원들은 그것을 측정하는 독특한 방법을 발견했습니다. 미세 구조 상수라고도 하는 1/137의 값은 물리학에서 중요한 숫자로 간주됩니다. 그것은 원자 및 입자 물리학에서 중요한 역할을 합니다.

전통적으로 미세 구조 상수는 다른 물리량의 계산 및 측정을 통해 간접적으로 측정되었지만 TU Wien 의 연구원 은 미세 구조 상수를 각도 형태로 직접 측정할 수 있는 실험을 개발했습니다. 1/137 — 우주의 비밀 코드 미세 구조 상수는 전자기 상호 작용의 강도를 나타냅니다.

-전자와 같은 하전 입자가 전자기장에 얼마나 강하게 반응하는지 나타냅니다. 미세 구조 상수가 다른 값을 갖는다면 우리 우주는 완전히 다르게 보일 것입니다. 원자의 크기가 다르기 때문에 모든 화학 작용이 다르게 작동하고 별의 핵융합도 완전히 달라집니다. 많이 논의되는 질문은 미세 구조 상수가 실제로 일정한지 또는 수십억 년에 걸쳐 값이 약간 변경되었을 수 있는지 여부입니다. 계산 대신 직접 측정 "가장 중요한 물리적 상수에는 특정 단위가 있습니다. 예를 들어 빛의 속도는 초당 미터 단위로 표시될 수 있습니다."라고 TU Wien 고체 물리학 연구소의 Andrei Pimenov 교수는 말합니다.

“미세 구조 상수와는 다릅니다. 단위가 없고 숫자일 뿐이며 차원이 없습니다.”

그러나 일반적으로 미세구조를 측정할 때 물리단위가 다른 다양한 양을 측정해야 하고, 이 결과로부터 미세구조상수 값을 유추하게 된다.

"반면에 우리 실험에서는 미세 구조 상수 자체가 직접적으로 표시됩니다."라고 Andrei Pimenov는 말합니다. 빛을 회전시키는 박막 레이저 빔은 선형으로 편광되어 빛이 정확히 수직 방향으로 진동합니다. 그런 다음 빔은 두께가 몇 나노미터에 불과한 특수 재료 층에 닿습니다. 이 물질은 빛의 편광 방향을 바꾸는 성질을 가지고 있습니다. “레이저 빔의 편광을 회전시키는 재료는 그 자체로는 특이한 것이 아닙니다.

다양한 재료가 이를 수행할 수 있습니다. 재료 층이 두꺼울수록 레이저의 편광이 더 많이 회전합니다. 그러나 여기서 우리는 완전히 다른 효과를 다루고 있습니다.” Andrei Pimenov가 설명합니다.

"우리의 경우 편광은 지속적으로 회전하지 않고 점프합니다." 박막을 통과할 때 빛의 편광 방향은 양자 점프를 수행합니다. 통과 후 광파는 이전과 다른 방향으로 진동합니다. 그리고 이 점프의 크기를 계산하면 놀라운 결과가 나타납니다. 이 각도 변화의 양자는 정확히 미세 구조 상수입니다. 안드레이 피메노프(Andrei Pimenov)는 "따라서 우리는 매우 특이한 것, 즉 회전 양자에 직접 접근할 수 있습니다."라고 말했습니다. "미세 구조 상수는 각도로 즉시 표시됩니다."

참조: Alexey Shuvaev, Lei Pan, Lixuan Tai, Peng Zhang, Kang L. Wang 및 Andrei Pimenov의 "양자 이상 홀 효과를 통한 범용 회전 게이지", 2022년 11월 7일, Applied Physics Letters . DOI: 10.1063/5.0105159

https://scitechdaily.com/the-secret-code-of-the-universe-a-remarkable-way-of-measuring-the-fine-structure-constant/

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메모 2301171033 나의 사고실험 oms 스토리텔링

상대적으로 면에 점하나의 비율로 BYF 73 별은 무척 작지만 중심핵에는 성장하는 별이 주변 물질로부터 질량을 축적하는 과정인 원시성 질량 강착의 가장 높은 비율을 잘 나타내는 것이 샘플b.qoms.superposition.singularity이다. 허허.

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.Birth of a “Masquerading Monster” – Formation of Massive Star Caught in the Act

 "가면 괴물"의 탄생 – 행동에 잡힌 거대한 별의 형성

BYF 73의 자기장 방향

주제:천문학천체물리학NASA소피아 Anashe BANDARI, NASA 2023년 1월 16일 BYF 73의 자기장 방향 SOFIA 데이터에서 파생된 BYF 73의 자기장 방향은 Spitzer 우주 망원경과 앵글로-오스트레일리아 망원경으로 촬영한 지역의 합성 이미지 위에 겹쳐져 있습니다. 원으로 표시된 영역은 ALMA와 Gemini Observatory에서 식별한 지역의 원시별 위치입니다. 이 연구는 천문학자들이 별 형성에서 자기와 중력 사이의 관계를 밝히는 데 도움이 됩니다. 크레딧: NASA/Spitzer/SOFIA/ALMA/Gemini/AAT/Barnes 외. JANUARY 16, 2023

-자기장 매핑으로 포착된 거대한 별의 형성 BYF 73이라고 불리는 행동이 일어나는 별의 보육원은 전형적인 별 형성 구름이 아닙니다. 상대적으로 작지만 중심핵에는 성장하는 별이 주변 물질로부터 질량을 축적하는 과정인 원시성 질량 강착의 가장 높은 비율에 대한 기록을 보유한 젊은 별이 있습니다.

SOFIA 와 또 다른 관측소 인 칠레의 ALMA ( Atacama Large Millimeter/submillimeter Array )를 사용 하여 콜로라도 주 볼더에 있는 우주 과학 연구소의 연구 과학자인 Peter Barnes와 그의 팀은 진행 중인 별 형성 중에 이 구름 내의 자기장을 조사했습니다. 자기장의 방향을 연구하면 오랜 의문인 무거운 별 형성에서 자기장의 역할을 밝힐 수 있습니다. 거대한 별은 주변 물질 원반에서 질량을 축적하는 것이 아니라 주변 환경과의 지속적인 물질 교환에 의존하여 보다 평범한 별과는 다른 과정을 통해 형성됩니다. "가장 괴물"의 탄생 이전 ALMA 연구에서는 BYF 73의 핵심에 "가장 괴물"이 있는 것으로 나타났습니다.

단일 원시성인 MIR 2는 태양 질량의 약 1,300배이며 이 지역 전력 출력의 약 절반을 담당합니다. 이러한 ALMA 값은 MIR 2가 약 40,000년의 나이를 가진 거대한 별 형성의 초기 단계에 있음을 나타냅니다. 이는 인간이 호주에 도착한 후 언젠가 형성되기 시작했습니다. Barnes는 "MIR 2는 너무 젊고 무거운 별은 천문학적 기준으로 매우 빠르게 진화하고 매우 드물기 때문에 초기 단계를 놓치기 쉽기 때문에 흥미진진합니다."라고 말했습니다. SOFIA 와 ALMA 의 데이터는 각각의 파장 범위에서 높은 해상도와 감도를 제공하므로 Barnes와 그의 팀은 BYF 73에서 먼지 입자의 극성화를 매핑할 수 있습니다.

이것이 MIR 2 형성에 의미하는 바는 무엇일까요? 중력이 지배할 때 연구원들은 자기장의 강도와 가스의 밀도가 모두 별을 형성하는 구름에 대해 전형적인 범위의 높은 범위에 있지만 두 척도 사이의 관계는 예상대로라는 것을 발견했습니다. 이것은 BYF 73에서 일어나는 일이 반드시 독특한 것은 아니라는 것을 의미합니다. 단지 거대하고 작은 크기에 비해 괴물 같은 밀도는 천문학자들이 중력이 인계되어 별이 형성되는 데 필요한 임계값을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.

중력은 별을 형성하는 유일한 힘이지만 BYF 73의 비정상적으로 강한 자기장은 반대로 작용하여 중력이 괴물을 형성할 만큼 충분히 강해질 때까지 질량이 낮은 별이 형성되는 것을 방지할 수 있습니다. “[MIR 2로] 대량의 물질 유입에 대한 원래의 발견은 매우 흥미로웠습니다. 그 시점부터 BYF는 계속해서 주는 선물이었습니다.”라고 Barnes는 말했습니다. MIR 2는 여전히 거대한 별을 형성하는 초기 단계에 있으며 SOFIA와 ALMA의 자기장 연구 간의 시너지 효과는 그 과정에서 작용하는 요인을 명확히 하는 데 도움이 되었습니다. Barnes는 "그들의 발견이 없었다면 BYF 73과 그 안에 있는 MIR 2는 여전히 머리를 긁적일 것입니다."라고 말했습니다. SOFIA는 DLR에서 NASA 와 독일 우주국 의 공동 프로젝트였습니다 .

DLR은 망원경, 예정된 항공기 유지 보수 및 기타 임무 지원을 제공했습니다. 캘리포니아 실리콘 밸리에 있는 NASA의 Ames 연구 센터는 콜롬비아, 메릴랜드에 본사를 둔 대학 우주 연구 협회 및 슈투트가르트 대학의 독일 SOFIA 연구소와 협력하여 SOFIA 프로그램, 과학 및 미션 운영을 관리했습니다. 항공기는 캘리포니아주 팜데일에 있는 NASA의 Armstrong Flight Research Center Building 703에서 유지 및 운영되었습니다. SOFIA는 2014년에 완전한 작전 능력을 달성했으며 2022년 9월 29일 최종 과학 비행을 마쳤습니다.

https://scitechdaily.com/birth-of-a-masquerading-monster-formation-of-massive-star-caught-in-the-act/

 

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메모 2301171033 나의 사고실험 oms 스토리텔링

상대적으로 면에 점하나의 비율로 BYF 73 별은 무척 작지만 중심핵에는 성장하는 별이 주변 물질로부터 질량을 축적하는 과정인 원시성 질량 강착의 가장 높은 비율을 잘 나타내는 것이 샘플b.qoms.superposition.singularity이다. 허허.

샘플a.oms(standard)
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-Massive star formation captured by magnetic field mapping The stellar nursery in action, called BYF 73, isn't your typical star-forming cloud. Although relatively small, the core contains a young star that holds the record for the highest rate of protostar mass accretion, a process in which a growing star accumulates mass from surrounding matter.

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memo 2301171033 my thought experiment oms storytelling

At a relatively small fraction of a point per plane, BYF 73 stars are very small, but in their cores, sample b.qoms.superposition.singularity shows the highest rates of protostellar mass accretion, the process by which a growing star accumulates mass from surrounding matter. . haha.

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