Австралійські вчені з'ясували, від чого залежить ціна водневого палива, одержуваного за допомогою сонячних батарей. Вони виділили основні фактори, що впливають на ціну такого водню в різних кліматичних районах, і запропонували, як можна зробити його дешевшим. Прогноз вийшов оптимістичним: цілком ймовірно, що вже до 2030 року сонячний водень зрівняється в ціні з воднем, який отримують традиційним способом з метану. Результати дослідження опубліковані в журналі Водень - практично ідеальне паливо: він легкий, його зручно зберігати і перевозити, а при згорянні виділяється нешкідливий водяний пар. Одна з перспективних областей сучасної енергетики - отримання водню за допомогою сонячних батарей. У таких пристроях енергія сонячного випромінювання перетворюється на електроенергію, яка відразу ж витрачається на виділення водню з води за допомогою електролізу. Виходить подвійно вигідний процес - можна не тільки отримати зручне і екологічне паливо, але і запасти впрок енергію нестабільних сонячних генераторів. Однак, поки що у сонячного водню є істотний недолік - висока ціна. До вартості сонячного елемента в такому випадку потрібно додати вартість каталізаторів для електролізу, які часто виготовляють з металів платинової групи. Ефективність таких пристроїв теж поки що нижча, ніж у стандартних сонячних елементів, адже енергія перетворюється двічі, на кожному етапі частина її втрачається. В даний час енергія, яку можна отримати від спалювання отриманого водню, у кращих перетворювачів становить лише 17 відсотків від поглиненої ними сонячної енергії. Все це робить сонячний водень дорогим. Тому, хоча водневе паливо стає все більш популярним (вже використовується близько 80 мільйонів тонн водню на рік), основним його джерелом все ще залишається дешевий реформінг метану. Австралійські вчені під керівництвом Нейтана Чана (Nathan L.Chang) з Університету Нового Південного Уельсу спробували з'ясувати, як зробити екологічний водень дешевшим У своєму аналізі вони зосередилися на так званих незалежних електролізерах Такі пристрої не підключені до мережі і живляться тільки від сонячних батарей. Порівняно з гібридними електролізерами, які можуть живитися і від мережі, і від сонячних батарей, такі пристрої працюють менш стабільно і мають обмежену ємність. Але є у незалежних електролізерів і сильні сторони - такі пристрої можна використовувати для отримання водню в найвіддаленіших районах, а відмова від дротів для з'єднання з мережею, робить їх трохи дешевше. Щоб оцінити внесок різних факторів, що впливають на роботу незалежного сонячного електролізера - вартості матеріалів, ефективності, розміру пристроїв, погодних умов і навіть вартості води, яка потрібна для електролізу, - вчені використовували метод Монте-Карло. Всього було зроблено 20 тисяч ітерацій для різних кліматичних умов, крім Австралії вчені розглянули райони Іспанії, Японії та Чилі. Чан і його колеги виходили з припущення, що для виходу на ринок екологічному водню необхідно подолати ціновий поріг в 2,5 долара США за кілограм. На сьогоднішній день, згідно з їх розрахунками, середня ціна водню, отриманого в Австралії, все ще вище - від 3,4 до 3,7 доларів за кілограм. Цілком очікувано, найбільше ціни на водень залежать від вартості пристрою. При цьому з двох складових частин електролізера - сонячного елемента і каталізатора - більший внесок у фінальну ціну робить вартість сонячного елемента. Крім того, вчені відзначають, що вартість водню залежить від погодних умов - в першу чергу від яскравості сонця і кількості сонячних днів. Якщо в сонячному Порт-Хедленді в Австралії вартість водню становить близько 3,38 доларів за кілограм, то у Фукусімі в Японії за інших рівних умов вийде 4,72 долара за кілограм. Тому автори роботи вважають, що Японію можна буде розглядати як потенційного покупця для австралійського водню.Одним з найефективніших способів для зниження вартості водню автори називають перехід на більш масштабні і потужні перетворювачі. Їх розрахунки показують, що збільшення потужності пристрою в десять разів вже зараз може знизити ціну на водень на 0,3 долара за кілограм. Поява більш ефективних сонячних батарей і каталізаторів, зрозуміло, теж буде щороку робити водень з електролізерів трохи дешевше. Тому вартість отриманого в Австралії сонячного водню буде безперервно знижуватися, і вже до 2030 року може подолати поріг в 2,2 долара США за кілограм. Втім, завдання розробки одночасно дешевого і ефективного електролізера на сонячнХіміки навчили роботів читати методики синтезу Хіміки з університету Глазго розробили універсальний алгоритм, здатний переводити текст методик з наукових статей у послідовність дій для автоматизації органічного синтезу. За допомогою розробленої програми дослідники автоматизували синтез 12 хімічних сполук, включаючи лідокаїн, передаючи алгоритму як ввідні дані тільки тексти методик з наукової літератури. Дослідження опубліковано в журналі. Розвиток методів автоматизації відбувається і в хімії, зокрема дослідники намагаються полегшити трудовитратний процес синтезу речовин. Вчені створюють системи, здатні самостійно проводити реакції певного типу. Однак замінити хіміків-синтетиків роботами повністю поки не можна, оскільки не існує стандартних операційних систем, які могли б як людина переводити інформацію з методик у послідовність простих дій. Хессам Мер (S. Hessam M. Mehr) з колегами з університету Глазго розробили універсальний алгоритм, здатний читати статті, формуючи послідовність дій для автоматизації органічного синтезу. У тексті методики програма виявляла маркувальні слова, які описують процеси синтезу (додати, змішати, відфільтрувати, нагріти тощо) і складала їх у контекстний алгоритм, за яким можна було синтезувати потрібну речовину. Інтерфейс програми дозволяв редагувати етапи алгоритму користувачам, які не володіють навичками програмування. Потім віртуальна машина перетворювала цей текст на прості операції, які могли виконуватися роботами безпосередньо. У тексті статті алгоритм шукав патерни, яких він знав понад 16 тисяч, за якими визначав параметри синтезу на кшталт назв реагентів, потрібних обсягів і температур. Послідовність дій без контексту навряд чи виявилася б придатною для автоматизації синтезів. Розроблений алгоритм вмів «читати» статті, розуміючи контекст, і перетворювати складні методики на елементарні команди для роботів. Віртуальна машина розбивала кожен з пунктів методики на прості операції, які міг виконати робот. Наприклад, слово «перекристалізувати» складалося з підоперацій: нагрів, перемішування та охолодження, а час цієї операції визначався часом охолодження суміші. Свої розробки дослідники випробували за допомогою робота Chemputer. Без будь-якого зовнішнього втручання людини система провела 12 синтезів, «прочитавши» методики. Програма включала потрібні насоси, крутила клапани, підібрала колбу потрібного обсягу, в якій проводила реакції, перемішувала, правильно відфільтрувала, додавала розчинники в потрібний момент, нагрівала і розділяла рідини. Вихід лідокаїну в автоматизованої системи становив 53 відсотки. Автори планують розвивати систему і навчити її розпізнавати іменні реакції, автоматично виправляти помилки перекладу. Однак, за їхніми словами, представлена система вже важливий крок до повної автоматизації синтезу - від тексту до речовини. Цього літа вчені з Ліверпульського університету представили робота-лаборанта, який міг пересуватися по лабораторії, брати потрібний посуд і підбирати оптимальні концентрації для проведення хімічних реакцій. Дослідники світу також розробляють програми, що передбачають результати хімічних реакцій. Наприклад, чотири роки тому система машинного навчання, розроблена американськими хіміками, змогла передбачити результати хімічних реакцій краще, ніж це вдавалося фахівцям. А в 2018 році британські дослідники створили робота, здатного проводити одностадійний органічний синтез і передбачати ймовірність протікання реакцій. их батареях ще належить вирішити. Зараз над створенням таких пристроїв працює безліч наукових груп по всьому світу. Кілька місяців тому американські і китайські хіміки зібрали електролізер без використання дорогих матеріалів - з'єднали перовскитний сонячний елемент з електрокаталізатором з наностержней оксиду кобальту. Ефективність пристрою виявилася не дуже високою - 6,7 відсотків - але автори роботи вважають, що надалі її можна буде підвищити.
COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND