NIST מוצא דרך למדוד תא דלק "הדפסה" על קליפ מהיר

Quit social media | Dr. Cal Newport | TEDxTysons (יוני 2019).

Anonim

אם אתה תוהה מתי מכונית מופעל על ידי מימן יהפוך אפשרות קיימא בשבילך, לקחת בלב. צוות כולל מדענים במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) עשוי להתגבר על משוכה משמעותית לייצור תאים דלק מימן על ידי יצירת דרך לבדוק אם זרזים יקרים התאים זקוקים שולבו במהירות וביעילות. שיטות מדידה משופרות הן המפתח להבאת כוח מימן צעד קרוב יותר לייצור המוני חסכוני.

כלי רכב מימן לא כבשו את הכביש כמו אלה חשמליים עדיין, אבל זה לא חוסר יעילות או ידידותיות לסביבה. גז המימן מכיל פי שלושה יותר אנרגיה על ידי מסה כמו דלקים מאובנים לעשות, ותוצר לוואי של תא דלק בלבד הוא מים. אבל, בעת מילוי מיכל הדלק עם מימן הוא מהיר, בניית המנוע לא, לפחות לפי סטנדרטים תעשייתיים. תא דלק דורש שכבות דקות של זרז מבוסס פלטינה כדי להמיר מימן לאנרגיה חשמלית, ועל התעשייה חסרה דרך יעילה להעריך את המאפיינים של השכבות. חוסר זה הוא רק סיבה אחת בלבד על 1, 800 כלי רכב מימן היו על הכביש כבר לפני שנה בערך, והם יכולים לעלות כפליים מאשר רכב קונבנציונאלי.

הזרז צריך בסופו של דבר כמו שתי שכבות דקות משני צדי גיליון פולימר הדומה לעטיפת פלסטיק, ולכן הגישה של התעשייה כבר לטפל הזרז כמו דיו. התהליך מערבב חלקיקי פלטינה עם פחמן ליצירת נוזל שחור עמוק שאפילו נראה כמו דיו. ואז מכונה הדומה לעיתונים בעיתון מניחה את התערובת למטה כשהסדין פורק מגליל ענק. הבעיה היא כי פלטינה בדיו זה עולה כלפי מעלה של 35 $ לגרם ($ 1, 000 לאונקיה), כך יצרני צריך דרך לוודא רק מספיק הוא הניח לעשות את העבודה - ולא ירידה אחת יקר יותר. ואת התהליך צריך להיות מהיר מספיק כדי להפוך תאי דלק עבור אלפי מכוניות בשנה, כלומר פלסטיק יש לגלגל במהירות.

הצוות, שכלל מדענים מ- NIST ותעשייה, מצא תשובה הנובעת מניסיונם למדוד אובייקטים קטנים לתעשייה אחרת לגמרי: ייצור שבבי מחשב. אבל הגישה הרגילה שלהם, המבוססת על המשקף אור לייזר מן משטח שבב, דרש לחשוב מחדש.

"יש לנו מומחיות בשיטות אופטיות למדידת תכונות קטנות מ -10 ננו-מטר על שבבים, וחלקיקי הפלטינה נמצאים באותו קנה מידה", אמר המדען הפיסי NIST. "ידענו בעצם מה עשינו, אבל צ'יפים לא עפים ב -30 מטר (בערך 100 מטר) לדקה, אז היה אתגר המהירות, וחוץ מזה, אתה מסתכל על משהו שחור, אז לא יש הרבה אור לידי ביטוי למדוד. "

לאחר התמודדות עם אתגר זה באמצעות מחקר ופיתוח, הצוות בנה מכשיר חדש באמצעות טכנולוגיית מדף, אשר יכול לזהות את רמות האור הנמוכות המשתקפות מחלקיקי הפלטינה הזעירים כאשר הסדין עובר על פני מטר או שניים לדקה.

Stocker אמר שאין מחסומים בסיסיים כדי להגדיל את השיטה או להגדיל את המהירות כדי לענות על הצרכים העתידיים של התעשייה. לדוגמה, יצרן יכול להגדיר שורה של מכשירים אלה כדי לסרוק גיליון רחב, כאשר כל אחד מהם מזהה צרות במקומות מסוימים. למרות השיטה כנראה יהיה צורך בשילוב עם טכניקות אחרות כגון רנטגן פלואורסצנטי כדי ליצור פתרון מלא, אמר סטוקר כי זה משאיר יצרני תא דלק במקום טוב.

"זה הכל רק הנדסה אופטית מנקודה זו ואילך, " הוא אמר. "התעשייה יכולה לקחת את זה מכאן".

menu
menu