Нанотехнологии на рынке энергетики в 2015 году
Стоимость нано присадок в 2017 году
Нанотехнологии способны обеспечить ряд возможностей для использования возобновляемых источников энергии и внести существенный вклад в производство и сбережение энергии. Повышение эффективности использования ресурсов планеты и их сбережение посредством нанотехнологий включают в себя:
- Использование возобновляемых источников (солнечные батареи, термоэлектрические приборы, топливные элементы).
- Хранение энергии (перезаряжаемые батареи и суперконденсаторы, водородные баки).
- Уменьшение потребления материалов (например, создание более легких и/или прочных конструкционных материалов или увеличение их активности).
- Использование альтернативных (более распространенных) материалов (например, замена редкоземельных элементов на наноструктурированные оксиды металлов при катализе).
Наиболее развитыми нанотехнологическими проектами в сфере энергетики являются: хранение, преобразование, улучшения в производстве (уменьшение потребления материалов, а также длительности процессов), энергосбережение (например, за счет разработки новых методов термоизоляции), использование возобновляемых источников энергии. Среди различных подходов, используемых для решения этих проблем, стоит упомянуть новые материалы, используемые в аккумуляторах, топливных элементах и солнечных батареях, в качестве катализаторов, а также прочные легкие конструкционные элементы (табл. 2).
Таблица 2. Новые материалы, используемые в аккумуляторах, топливных элементах и солнечных батареях
| Область рынка | Сегмент области рынка | Нанопродукты |
| Преобразование
энергии |
Солнечная термальная
энергия |
Нанопористые аэрогели в качестве покрытия коллекторов солнечной
энергии |
| Солнечные батареи | - Солнечные батареи на основе органических красителей
- Фотовольтаические элементы на основе квантовых точек, соединенных между собой углеродными нанотрубками - Гибкие солнечные батареи на основе нанокомпозиционных материалов, состоящих из неорганических наностержней, внедренных в пленку органического полупроводника |
|
| Топливные элементы | Катализаторы, состоящие из металлических частиц размером 1−5 нм
в углеродной матрице |
|
|
Термоэлектричество
|
Термоэлектрические материалы, организованные в супер решетки,
конвертирующие тепло
|
|
| Накопление
энергии |
Перезаряжаемые
батареи |
Нанокристаллические материалы и нанотрубки, существенно увеличивающие плотность энергии, время жизни и скорость зарядки – перезарядки.
Нанотрубки заменяют также обычные графитовые и литий-графитовые электроды |
| Хранение водорода | Повторяемая адсорбция – десорбция водорода наноструктурированными
материалами на основе графита |
|
| Суперконденсаторы | Пористые углеродные электроды в качестве «пластин» конденсатора.
Сверхмалые нанопоры обеспечивают высокую удельную поверхность порядка 1000 м2/г |
|
| Энергосбережение | Термоизоляция | - Нанопористые аэрогели
- Электрохромные покрытия, состоящие из тонкого слоя оксида индия и олова в качестве электродов, используемые для уменьшения теплопотерь |
| Более эффективное
освещение |
Нанофосфор, испускающий яркий «дневной» свет после облучения
ультрафиолетовым излучением |
|
| Двигатели внутреннего
сгорания |
Увеличение КПД двигателя с помощью нанопористых катализаторов или
наночастиц, улучшающих конверсию |
