Powered by Invision Power Board


  Ответ в Изобретения
Информация о Госте
Введите Ваше имя
Кнопки кодов
 Расширенный режим
 Нормальный режим
Шрифт
Arial
Arial Black
Arial Narrow
Book Antiqua
Century Gothic
Comic Sans MS
Courier New
Franklin Gothic Medium
Garamond
Georgia
Impact
Lucida Console
Lucida Sans Unicode
Microsoft Sans Serif
Palatino Linotype
Tahoma
Times New Roman
Trebuchet MS
Verdana
Размер Цвет
  Закрыть все тэги
Жирный Наклонный Подчёркнутый По центру По правому краю Создать список Ссылка Изображение E-mail Цитата Код Скрытый текст Спойлер
Открытых тэгов:   
Введите сообщение
Смайлики
smilie  smilie  smilie 
smilie  smilie  smilie 
smilie  smilie  smilie 
smilie  smilie  smilie 
smilie  smilie  smilie 
     
Показать всё

Опции сообщения  Включить смайлики?
 Включить подпись?
Иконки сообщения                                 
                                
  [ Use None ]
 



Последние 10 сообщений [ в обратном порядке ]
Starboy Дата Мар 28 2021, 16:47
  Человекоподобный робот Digit стал автономным
26 марта 2021
https://nplus1.ru/news/2021/03/26/digit

Компания Agility Robotics научила человекоподобного ходячего робота Digit полностью автономной работе: теперь он самостоятельно составляет карту окружающей среды и ходит по заданному маршруту, избегая препятствий на пути. Ролик с испытаниями робота опубликован на YouTube-канале компании.
Digit — это человекоподобный робот с двумя руками и ногами, разработанный на базе более раннего двуногого робота Cassie, у которого не было рук и корпуса. По своей конструкции он менее похож на человека, чем, к примеру, Atlas от Boston Dynamics, потому что его ноги выгнуты коленями назад, а не вперед. Тем не менее, это все равно двуногий робот, использующий динамический тип ходьбы, как и люди. В 2020 году он поступил в продажу.
На протяжении последних двух лет компания демонстрировала примеры работы Digit, в основном касающиеся его умений хватать и носить грузы, а также некоторые элементы автономности. Но, несмотря на частично автономную работу, в этих испытаниях операторам все равно приходилось самим управлять маршрутом робота и ходьбой.
В конце марта 2021 года Agility Robotics опубликовала ролик, в котором показала полностью автономную ходьбу робота на лужайке возле офиса компании.
user posted image

Перед началом испытаний инженеры задали роботу маршрут в виде GPS-меток, выстроенных в логотип компании. После того как маршрут запустили, робот стал идти по нему полностью самостоятельно. За глобальную навигацию отвечает приемник GPS, локальная 3D-карта местности строится по данным с камеры глубины, а за обнаружение препятствий, особенно далеких, отвечает лидар на месте головы робота.
На врезе в правой части ролика можно видеть локальную карту поверхности, которую строит робот, круги, обозначающие точки спутниковой карты, и препятствия: в конце ролика справа от робота можно заметить облако точек в месте, в котором стоит оператор.
Аналогичную связку из лидара и камеры глубины использует человекоподобный Atlas от Boston Dynamics. Его разработчики в основном сконцентрированы не на навигации и обычной ходьбе, а на наделении его ловкостью на уровне человека или даже выше. Они уже показывали, как Atlas кувыркается, танцует и занимается паркуром. Atlas уже несколько лет остается на стадии разработки, в отличие от четвероногого Spot, но известно, что Hyundai, купившая Boston Dynamics, планирует заниматься человекоподобными роботами в будущем.
Starboy Дата Мар 23 2021, 18:52
  Японцы показали большого телеуправляемого человекоподобного робота
18:19 23 Март 2021
https://nplus1.ru/news/2021/03/23/jinki

Японская компания Man-Machine Synergy Effectors показала прототип большого человекоподобного робота с руками и головой, управляемого с помощью VR-стенда. Оператор внутри стенда двигает руками, а стенд конвертирует эти движения в аналогичные движения робота.
user posted image
Практически все человекоподобные роботы либо соразмерны ему, либо меньше по размеру (хотя есть и исключения в виде БЧР). Прежде всего это связано с тем, что роботы так или иначе работают рядом с человеком и в среде, адаптированной для людей. Но в некоторых случаях робот крупнее человека может быть полезен, например, на производстве крупных конструкций или в зоне стихийных бедствий с большими завалами. Тем не менее создавать таких роботов сложно, потому что наработок для них ни в исследовательских работах, ни в серийных устройствах почти нет, а масштабировать конструкции и технические решения не всегда просто.
Японская компания Man-Machine Synergy Effectors (очевидно, она названа по аналогии с представленной в 2008 году одноименной концепцией роботов, управляемых движениями человека, но контролирующих свою силу, чтобы не нанести ему травму) представила прототип большого человекоподобного робота. Он воспроизводит верхнюю часть тела человека — туловище, две руки и голову. Компания не называет точные размеры робота, но судя по видеозаписям, он 2-3 раза выше человека, а кроме того, располагается на высокой платформе.
На каждой руке у робота есть три пальца, с помощью которых он может хватать предметы. На демонстрации робот хватал только легкую полимерную палку и футбольный мяч, но, вероятно, он способен поднимать и большие грузы. Руки робота управляются человеком в VR-стенде.
В нем есть кресло с двумя большими рычагами для рук и двумя педалями. Во время демонстраций педали были зафиксированы на месте, но, судя по всему, в будущем они будут работать как рычаги для рук и позволять двигать ногами робота. Все рычаги прикреплены к стенду через дельта-робота — конструкцию из трех рычагов, конец которой может двигаться в произвольном направлении. Оператор может двигать рычаги рук в нужном направлении и тем самым двигать руки робота.
Оператор сидит в стенде с надетым VR-шлемом, транслирующим ему стереоскопическое изображения с двух камер на голове робота. Также он считывает движения головы и в реальном времени переносит их на голову робота.
В этом роботе используется не прямое копирование движений человека, а управление при помощи рычагов, положение которых переносится на робота. Эту схему ранее уже использовали на меньших по размеру роботах, но помимо нее также есть и другой подход, при котором считывающий аппарат закрепляется на конечностях человека и полностью копирует их положение, работая по принципу экзоскелета.
Видео: https://www.youtube.com/watch?v=_FP1Gv1n5X4
Starboy Дата Мар 11 2021, 14:35
  Мягкий робот выдержал давление на дне Марианской впадины
5 марта 2021
https://nplus1.ru/news/2021/03/05/mariana

Китайские инженеры разработали частично мягкого подводного робота, который может работать при высоком давлении, в том числе в Марианской впадине. Он двигается благодаря плавникам с искусственными мышцами, а его электроника не разрушается под давлением благодаря тому, что инженеры разделили платы с электронными компонентами на отдельные части, которые меньше подвержены влиянию больших нагрузок, чем одна большая плата. Статья опубликована в Nature.
Глубоководные аппараты оснащают прочными корпусами, способными выдержать огромное давление воды — с самой глубокой точке Марианской впадины оно на три порядка больше, чем атмосферное. При этом на глубинах в несколько километров обитают мягкие организмы, выживающие без подобных корпусов. К примеру, на глубине в восемь километров ученые встречали рыб из семейства липаровых. Одна из особенностей этих рыб, по-видимому позволяющая им погружаться на такую глубину, заключается в строении скелета: он не до конца окостеневший и частично состоит из хрящевой ткани, а череп имеет несплошное строение и частично открыт.
Инженеры под руководством Тефэна Ли (Tiefeng Li) из Чжэцзянского университета решили использовать принцип строения этих рыб для создания мягкого робота, способного работать на предельных глубинах вплоть до дна Марианской впадины. У робота мягкий полимерный корпус с двумя боковыми плавниками и хвостом. Вся электроника изолирована от воды и располагается внутри полимера: микроконтроллер, аккумулятор и повышающий преобразователь напряжения. За движение робота отвечают два актуатора. Актуатор состоит из плоского электрода из углеродной смазки и двух предварительно растянутых диэлектрических актуаторов. При подаче напряжения возникает электрическое поле, которое заставляет диэлектрические слои деформироваться, растягиваясь. Актуаторы в роботе закреплены так, что при растяжении и сжатии они заставляют плавники двигаться вверх и вниз соответственно.
user posted image
Сравнение строения робота и рыбы-прототипа из семейства липаровых
Guorui Li et al. / Nature, 2021


Для защиты от огромного давления авторы решили децентрализовать электронику: разделили одну большую плату на платы меньшего размера и отдельные компоненты. Они провели анализ методом конечных элементов и сравнили напряжения, возникающие в плате и компонентах при воздействии внешнего давления величиной 110 мегапаскалей при двух конфигурациях электроники. Анализ показал, что давление вызывает большие сдвиговые напряжения в местах, в которых компоненты соприкасаются с платой. При одинаковом давлении в 110 мегапаскалей на стыках компонентов единой платы среднее напряжение доходит до 60 мегапаскалей, а на разделенной на несколько фрагментов — только до 10 мегапаскалей.
user posted image
Симуляция возникновения напряжений в плате под действием внешнего давления
Guorui Li et al. / Nature, 2021


Авторы протестировали робота в трех условиях. В озере на глубине от 8 до 70 метров: https://www.youtube.com/watch?v=2hVjTG4aYyE...ature=emb_title
В Южно-Китайском море на глубине 3224 метра: https://www.youtube.com/watch?v=v8k7HVkIqCQ
И на дне Марианского желоба на глубине 10900 метров. В этом случае инженеры не отпускали робота. Кроме того видно, что его актуаторы работали с меньшей амплитудой движения. Тем не менее даже на такой глубине робот сохранил работоспособность: https://www.youtube.com/watch?v=ZUNiGuW2Anw

В этом роботе, как и в почти всех мягких роботах, все равно используются жесткие компоненты. Но в последние годы инженеры активно работают над созданием полностью мягких роботов. Впервые подобное устройство создали американские инженеры в 2016 году, а с тех пор другие разработчики создали множество отдельных функциональных компонентов для них, например, электрофлюидные логические схемы и воздушные клапаны.
Starboy Дата Мар 6 2021, 21:26
  Гибкий пневматический робот умеет ходить и осязать без электронных микросхем и датчиков
18 февраля 2021
https://naked-science.ru/article/hi-tech/gi...hem-i-datchikov

Инженеры из Калифорнии сконструировали полностью пневматического робота, который использует сжатый воздух и надежную систему клапанов для перемещения ног и контроля за движением.
Команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего представила прототип робота, который не требует никаких электронных компонентов. Перемещается он при помощи пневматических устройств, связанных с баллоном сжатого воздуха. Разработчики уверены, что такие дешевые, простые и надежные системы найдут широкое применение не только в индустрии игр и развлечений, но когда-нибудь будут использоваться при работе в экстремальных условиях, где обычная электроника не справляется.
Новому роботу посвящена статья Майкла Толли (Michael Tolley) и его коллег, опубликованная в журнале Science Robotics. Каждая из четырех конечностей машины состоит из трех заполняемых воздухом трубок-«мускулов». Каждая трубка управляется независимо, с помощью собственного клапана, который контролирует давление в них. Неравномерное заполнение трубок позволяет изгибать ногу в нужном направлении, то опуская ее на опору, то поднимая вверх. Любопытно, что трубки противоположных конечностей связаны друг с другом, что облегчает их синхронное сгибание и разгибание.
Авторы отмечают, что подобные пневматические системы демонстрировали и раньше, однако все они требовали электроники для управления движением. Им же удалось реализовать в виде пневматических устройств и все контролирующие схемы. Реагируя на команду оператора или сигналы датчиков, робот в нужном порядке наполняет трубки конечностей сжатым воздухом и вовремя «сдувает» их, двигаясь в нужную сторону.
«Такой подход позволяет создавать довольно сложные “робомозги”, — говорит Майкл Толли. — Однако мы сфокусировались на простейшей “нервной системе”, достаточной для контроля ходьбы». Устройство действительно напоминает работу нервной системы — точнее говоря, безусловных рефлексов. Она использует даже аналог генераторов упорядоченной активности — участков нервной системы, производящих ритмические сигналы, которые позволяют нам координировать моторную активность.
Правда, у робота эту функцию выполняют не живые клетки, а осциллирующая система трубок и клапанов, которые контролируют порядок подачи сжатого воздуха в ту или иную конечность машины. Без электроники реализованы и ее примитивные сенсоры. На иллюстрации можно видеть упругую сферу, заполненную жидкостью и размещенную на выдвижной мачте. Она служит датчиком прикосновения: столкнувшись с препятствием, сфера сдавливается, закрывая управляющий клапан и меняя направление движения.
Видео: https://www.youtube.com/watch?v=X5caSAb4kz0
Starboy Дата Мар 3 2021, 16:48
  Разработчики из Google научили смартфон распознавать постукивание по разным частям корпуса
3 марта 2021
https://nplus1.ru/news/2021/03/03/tapnet

Программисты из компании Google разработали алгоритм для смартфонов, распознающий прикосновения к корпусу. Он определяет сторону смартфона, к которой прикоснулся пользователь, конкретную область касания и его тип: прикосновение пальцем или ногтем. Этот алгоритм можно использовать для расширения способов взаимодействия пользователя со смартфоном, рассказывают авторы статьи, опубликованной на arXiv.org. Она также будет представлена на конференции CHI 2021.
В смартфонах основной способ взаимодействия пользователя с устройством — нажатие на сенсорный экран. У него есть недостатки: во многих смартфонах экран слишком большой, чтобы дотянуться до краев, держа устройство в одной руке, а кроме того, при прикосновении к экрану пользователь закрывает пальцем часть интерфейса. Единственное дополнение, которое доступно на всех моделях смартфонов — это кнопки, но их, как правило, всего три, и обычное нажатие на них зарезервировано системой для блокировки экрана и управления громкостью.
В качестве альтернативы инженеры на протяжении последних лет предлагали разные альтернативы, но они тоже имеют ограничения. Голосовые команды доступны почти на всех смартфонах, но большинству людей неудобно использовать их в общественных местах. Есть также аппаратные альтернативы, но доступные лишь на определенных моделях: ультразвуковые виртуальные кнопки, свайп пальцем по сканеру отпечатков пальцев и жесты руки, считываемые радаром.
Благодаря развитию алгоритмов машинного обучения и особенно их адаптации для смартфонов, в прошлом году в iOS 14 и предварительной версии Android 11 появился новый способ взаимодействия с устройством, не требующих новых датчиков: постукивание пальцем по задней крышке, распознаваемое при помощи нейросети и акселерометра. В финальной версии Android эта функция так и не появилась, но теперь разработчики из Google усовершенствовали алгоритм и научили его распознавать касания к разным частям устройства.
Алгоритм построен по архитектуре MIMO (multiple-input, multiple-output), то есть принимает на вход несколько фрагментов данных и выдает несколько параметров прикосновения к смартфону. На вход он получает шесть сигналов от гироскопа и акселерометра (по три для каждой оси), которые соединяются в один вектор, и вектор с характеристиками устройства. Он размер смартфона и расположение инерциального блока по отношению к корпусу. Чтобы алгоритм не расходовал много энергии в фоновом режиме, все данные сначала проходят через простой фильтрующий алгоритм, который ищет пиковое пороговое значение по оси z, возникающее при постукивании по корпусу пальцем. Если сигнал проходит через этот фильтр, данные подаются на нейросеть.
user posted image
Схема работы алгоритма
Michael Xuelin Huang et al. / arXiv.org, 2021


В алгоритме используется сверточная нейросеть, выполняющая пять задач по распознаванию, то есть выдающая пять параметров прикосновения: сам факт прикосновения, часть пальца (подушечка или ноготь), грань устройства, область на грани (в сетке 5 на 7) и точка на ней (в соотношении с длиной и шириной грани).
Разработчики решили проверить гипотезу, согласно которой при качественном составлении датасета, покрывающем реальное использование устройства, данных от одного человека будет достаточно для точной работы алгоритма с другими людьми. Один из авторов статьи на протяжении 69 дней примерно по полчаса в день запускал на двух смартфонах программу для сбора данных и выполнял ее указания, постукивая смартфон и выполняя с ним другие действия. В результате он собрал 135 тысяч образцов действий, из которых 109 тысяч были прикосновениями пальцев, а еще 26 тысяч — сжатие смартфона в руке, постукивание по поверхности, на которой лежало устройство и другие.
Эти данные использовались для обучения модели. Авторы также собрали еще 38 с половиной тысяч образцов от 31 добровольца, чтобы проверить насколько генерализованы навыки нейросети или же они работают только для одного человека.
Результаты показали, что по всем задачам кроме обнаружения прикосновения новый алгоритм работает лучше, чем аналогичные методы или он же, но без использования архитектуры MIMO. В частности, точность определения грани по метрике F1 составляет 85 процентов.
user posted image
Сравнение точности работы нового алгоритма с аналогами
Michael Xuelin Huang et al. / arXiv.org, 2021


В качестве применения авторы предложили несколько вариантов. Например, они предлагают активировать двумя прикосновениями к заденй крышке режим выбора, при котором пользователь наклоняет смартфон и еще раз нажимает на крышку, чтобы подтвердить выбор элемента. Или же алгоритм может помочь, когда человек пользуется смартфоном в перчатках: он может примерно определить место касания экрана по сигналам инерциального модуля, а не сенсорной панели.
Смартфоны могут распознавать по стуку не только прикосновения к корпусу, но и предметы. В 2018 году такой алгоритм представили корейские инженеры. Они предложили использовать его для запуска приложений. Например, стукнув смартфоном о велосипед пользователь сразу же получает на экране запущенное приложение для фитнеса.
Starboy Дата Янв 30 2021, 19:02
  В России начали изготавливать робота для открытого космоса
27 января 2021
https://naked-science.ru/article/hi-tech/v-...krytogo-kosmosa

Российские специалисты из НПО «Андроидная техника» приступили к изготовлению робототехнического комплекса «Теледроид», способного действовать в условиях открытого космоса.
О начале изготовления робота «Теледроид» со ссылкой на пресс-службу «Андроидной техники» сообщил ТАСС. Соответствующие работы стартовали еще 1 декабря 2020-го. Подписание контракта с российским космическим ведомством, предполагающего создание комплекса, находится на завершающей стадии. Ранее стало известно, что роботом можно будет управлять как с борта МКС, так и с Земли.
Ранее «Андроидная техника» построила человекоподобного робота «Федор». В августе 2019 года его запустили на борт МКС на космическом корабле «Союз МС-14». В сентябре спускаемый аппарат вместе с робототехническим комплексом приземлился на территории Казахстана.
Робот «Федор» получил речевое устройство и способность взаимодействовать с окружающими предметами. Он, в частности, умеет открывать дверь, пользоваться дрелью, стрелять из пистолета и водить авто.
Впоследствии российские разработчики представили возможную эволюцию «Федора»: сообщалось, что он может получить колеса, превратившись в планетоход с привычным манипуляторным комплексом.
Starboy Дата Янв 29 2021, 14:21
  Мягкий мозговой имплант с беспроводной зарядкой смог контролировать клетки мозга
26 января 2021
https://glas-ru.turbopages.org/glas.ru/s/he..._medium=desktop

26 января – ГЛАС. Группа исследователей и сотрудников KAIST сконструировала крошечный мозговой имплант, который можно заряжать по беспроводной сети извне, чтобы управлять цепями мозга в течение длительных периодов времени без замены батареи
Устройство изготовлено из сверхмягких и биосовместимых полимеров, обеспечивающих долговременную совместимость с тканями. Оснащенный светодиодами микрометрового размера (размером с крупицу соли), установленными на ультратонких датчиках (толщиной с человеческий волос), он может без проводов управлять целевыми нейронами в глубоких слоях мозга с помощью света.
Это исследование, проведенное профессором Джэ-Вунг Чжоном, является шагом вперед по сравнению с нейронным устройством с беспроводным головным имплантатом, которое он разработал в 2019 году. Эта предыдущая версия могла бесконечно доставлять несколько лекарств и лечение световой стимуляцией по беспроводной сети с помощью смартфона.
Для новой модернизированной версии исследовательская группа разработала полностью имплантируемую мягкую оптоэлектронную систему, которой можно дистанционно и выборочно управлять с помощью смартфона. Исследование было опубликовано 22 января 2021 года в журнале Nature Communications.
Starboy Дата Янв 26 2021, 23:06
  Найден новый способ хранения и передачи информации для квантовых компьютеров
26 января 2021
https://hightech-fm.turbopages.org/hightech..._medium=desktop

Международная группа ученых обнаружила новый способ хранения и передачи информации для квантовых компьютеров. Благодаря этому квантовые компьютеры станут мощнее, а с ними человек получит новые технологии для информационной безопасности, создания лекарств, точных систем позиционирования и новых способов передвижения.
Группа ученых из Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» на базе российского ИТ-вуза и университета Лафборо в Великобритании:
исследовала динамику сетей кубитов,
применила методы нелинейной динамики для анализа их активности,
первой обнаружила гиперхаос и изучила возможности его управления.
Ученые Университета Иннополис и университета Лафборо теоретически изучили далекую от равновесия динамику цепочки взаимодействующих двухуровневых квантовых систем, являющихся моделями Ридберговских атомов, и обнаружили, что даже два связанных кубита могут демонстрировать хаотическое поведение.
В системах с пятью или более элементами возникает явление, известное как гиперхаос — нерегулярное хаотическое поведение с большим числом положительных ляпуновских показателей.
Вычислительная мощность квантовых компьютеров напрямую зависит от количества кубитов: чем их больше, тем мощнее устройства. Управление гиперхаосом в квантовых объектах позволит работать с квантовыми устройствами большего размера. Потенциальные разработки в области квантовых систем дают возможность нам приблизиться к голубой мечте человечества — кардинально повысить вычислительную мощность.
Starboy Дата Дек 14 2020, 11:30
  Электричество из сточных вод. Российские химики заставят микробы работать
https://ria.ru/20201212/rkhtu-1588862134.html

МОСКВА, 12 дек — РИА Новости. Микробные топливные элементы (МТЭ) производят электричество за счет окисления органики особыми микроорганизмами. В последнее время возможности таких устройств значительно выросли, и ученые считают перспективным источником "зеленой" энергии их гибрид с системами очистки сточных вод. О значении микробной энергетики и своих достижениях в этой области РИА Новости рассказали ученые ведущих российских университетов.
Ряд микроорганизмов способен питаться в бескислородной среде за счет окисления органики, при этом выделяя во внешнюю среду электроны. Еще в начале XX века ученые пытались использовать такие микроорганизмы – экзоэлектрогены – для производства электричества, но до недавнего времени мощность МТЭ оставалась незначительной. Работать микробная батарея может на самой разной органике – в том числе на сточных водах или отходах производств.
Поиск оптимальной конфигурации МТЭ, как объяснили ученые, – непростая задача, требующая математического моделирования с учетом материала электродов, концентрации и скорости подачи органического субстрата, рН среды, геометрии системы и других факторов.
"Мы создали комплексную модель МТЭ, превосходящую аналоги по детализации, в которой одновременно учли рост микробной популяции, темпы потребления и образования окисляемой органики, электромиграцию протонов между электродами, диффузию органических компонентов и кинетику электрохимических реакций. Используя модель, мы рассчитали новые фундаментальные закономерности системы и оптимизировали одну из ключевых характеристик – концентрацию органического субстрата", – рассказала доцент Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделлева Виолетта Василенко.
Субстратом в батареях послужил раствор глюкозы в смеси солей, а источником микроорганизмов – активный ил, используемый для очистки сточных вод. Результаты исследования ученых РХТУ им. Д.И. Менделеева опубликованы в журнале Energies.
По результатам экспериментов ученые уточнили значения численных параметров, заложенных в модель, а затем с помощью модели рассчитали оптимальную концентрацию глюкозы в питательном растворе. Аналогичным образом с помощью предложенной модели могут быть оптимизированы и другие ключевые параметры МТЭ, отметили ученые.
Как сообщил ведущий научный сотрудник Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Анатолий Антипов, на фоне неуклонного роста потребления электроэнергии постоянно увеличивается спрос на различные электрогенераторы на возобновляемом органическом сырье.
"Работа МТЭ определяется целым ансамблем сложных факторов, начиная от особенностей эволюции бактериальной среды и заканчивая кинетикой протекающих электродных реакций. В силу этого экспериментальная оптимизация МТЭ зачастую становится крайне объемной задачей. Модель, созданная коллегами из РХТУ, помогает подобрать ключевые параметры на основе математических предсказаний, тем самым значительно сокращая объемы экспериментов", – заявил Анатолий Антипов.
Исследование проведено сотрудниками кафедры информационных компьютерных технологий и кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева совместно с исследователями из ИФХЭ РАН им. А.Н. Фрумкина и Университета Генуи (Италия). В дальнейшем ученые РХТУ им. Д.И. Менделеева планируют использовать новую модель для разработки гибридной системы для очистки сточных вод с синхронной генерацией электроэнергии.
РХТУ им. Д.И. Менделеева – опорный университет химической отрасли России и лидер среди химико-технических вузов. Работа университета направлена как на создание новых технологий, так и на их внедрение в промышленность: передовые исследования и подготовку молодых специалистов осуществляют 40 кафедр и 20 лабораторий, в распоряжении университета – опытные и экспериментальные производства, технопарк и инновационно-технологический центр.
Starboy Дата Дек 10 2020, 12:47
  Ученые нашли способ продлить срок службы водородных топливных элементов
https://ria.ru/20201210/tpu-1588428198.html

МОСКВА, 10 дек - РИА Ноовсти. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают твердооксидные топливные элементы для установок, вырабатывающих электроэнергию из углеводородного топлива или водорода. Вместе с учеными из Института сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) они предложили новый метод получения одного из ключевых элементов топливной ячейки — электролита. Он позволит увеличить срок службы топливных элементов, сообщили в пресс-службе вуза.
По словам ученых, они впервые в России предложили использовать метод магнетронного распыления для создания электролита. С помощью этого метода они получили очень тонкий слой электролита, толщиной не более 5 микрон. Это позволило снизить температуру, при которой происходит выработка электроэнергии, на 100°С, что поможет увеличить срок службы топливных элементов.
Твердооксидные топливные элементы можно считать "сердцем" водородной энергоустановки. Они превращают энергию топлива в электрическую энергию и частично в тепловую без его сжигания. Твердооксидные топливные элементы могут работать с углеводородным топливом, например, с метаном и бутаном, а также с водородом.
Топливный элемент представляет собой пластину из трех слоев: катода, анода и электролита между ними. В энергетической установке на них с разных сторон подается, водород и воздух. Ионы кислорода и молекулы водорода встречаются и между ними происходит химическая реакция, в результате которой генерируется тепло и электроэнергия. Побочный продукт реакций — чистая вода.
У твердооксидных топливных элементов есть два серьезных преимущества, отметил доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Андрей Соловьев.
"Во-первых, у них электрический коэффициент полезного действия достигает 60%, в то время как у тепловых, газотурбинных или атомных электростанций – 40%. Во-вторых, они экологичные, поэтому на них сегодня обращают внимание во всем мире. Однако они до сих пор широко не распространены, и ученые ищут методы и способы получения еще более эффективных, надежных и дешевых топливных элементов. В Томске давно успешно развивается направление нанесения тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления, поэтому мы решили попробовать наносить электролит именно этим методом. И получили толщину слоя в пять микрон – один из лучших результатов среди других методов нанесения электролитов", — рассказал он.
Электролит в топливном элементе играет роль барьера между молекулами водорода и кислорода, которые могут взорваться при прямом смешении. Слой электролита пропускает только нужные для безопасной реакции ионы кислорода. Сам электролит представляет собой тонкую пленку из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и оксида церия, допированного гадолинием. Наносят электролит на керамический анод.
"Суть метода магнетронного распыления заключается в выбивании (распылении) атомов вещества из поверхностных слоев мишени ионами рабочего газа, обычно аргона, и последующем их осаждении на подложке", — рассказал инженер Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Егор Смолянский.
В Томском политехе для нанесения таких покрытий была создана собственная вакуумная установка магнетронного распыления.
"Обычные твердооксидные топливные элементы работают при температуре около 850°С. Наши же за счет тонкого электролита – при температуре в 750°С. Снижение рабочей температуры увеличивает срок службы батареи топливных элементов, так как при меньшей температуре снижается скорость деградации материалов. Также тонкий электролит позволяет повысить плотность мощности. Это позволяет получать больше энергии при том же размере топливного элемента. Чтобы выяснить, насколько можно увеличить срок службы элементов, необходимо провести долгосрочные ресурсные испытания", — отметил Смолянский.
По инициативе ТПУ был создан консорциум "Технологическая водородная долина". Его участники будут вести совместные исследования и разрабатывать технологии для получения водорода, его транспортировки, безопасного хранения и использования в энергетике. В консорциум вошли Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический университет и Сахалинский государственный университет.

Мобильная версия