В статье представлен материал, посвящённый столетию выдающегося учёного современности, патриарха водородной энергетики, основателя международной водородной ассоциации IAHE, основателя международного журнала по водородной энергетике IJHE, профессора Т.Н. Везироглу.

Проф. Т.Н. Везироглу большую часть своей жизни посвятил развитию водородной энергетики, войдя в историю, как основоположник и лидер сообщества учёных и специалистов, работающих над воплощением концепции построения водородной экономики, в которой основными источниками энергии и энергоносителями стали бы материалы и технологии, не оказывающие непоправимых губительных воздействий на окружающую среду. В частности, проф. Т.Н. Везироглу совместно с президентом IAAEE А.Л. Гусевым, в период с 2000 по 2021 годы принимал самое активное участие в создании Концепции Альтернативной Энергетики и Экологии, создании и развитии Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE), являясь Почётным Главным редактором этого журнала и активным автором журнала. В эти годы он участвовал в международном научном проекте «Водородные сенсоры» (ISTC#1580) в качестве колаборатора проекта от США, опубликовал более 25 работ в области водородной энергетики. Совместно с А.Л. Гусевым им организованы международные форумы: IFSSEHT-2000; IFSSEHT-2003; IFSSEHT-2006; WCAEE-2006 и многие другие.

Подойдя к своему столетнему юбилею, проф. Везироглу стал не просто патриархом водородной энергетики, а ее визитной карточкой, центром международной кооперации усилий по становлению новой энергетической парадигмы: неограниченного использования чистой энергии на основе водородных технологий.

В статье проанализированы возможности применения технологии плазмохимического осаждения пленок а-Si_1-xGe_x:H (x = 0 ÷ 1), нелегированных и легированных PH₃ и B₂H₆, для использования их в p-i-n- структурах солнечных элементов. Рассмотрены оптические свойства, также определено количество водорода, содержащегося в данной пленке. Найдено, что свойства пленки сильно зависят от состава и уровня гидрогенизации. Количество атомов водорода в пленках варьировали путем изменения составов газовой смеси и измеряли ИК поглощение для пленок а-Si:H и а-Ge:H. На основе пленок а-Si:H и а-Si_0,88Ge_1,2:H изготовлены трехслойные солнечные элементы с площадью элемента 1,3 см² и эффективностью (ζ) 9,5%.

В работе представлены результаты исследования возможности использования биогаза, обогащенного водородом, на паротурбинной мини-ТЭС мощностью 1 МВт, в которой был организован процесс аккумулирования тепловой энергии. Двухстадийная биологическая конверсия органических отходов была рассмотрена в технологической схеме как основа получения биоводорода и биогаза. Пять составов газообразного топлива было проанализировано в этой работе. Содержание биоводорода варьировали с шагом от 15% до 45%. При генерировании пара применялся котел производительностью 25 т/ч, его расчет являлся ключевым в блоке получения энергии. Для быстрой переработки отходов с минимальным временем гидравлического удержания наиболее эффективно использование газа с содержанием водорода до 15%. Ежедневная переработка отходов составит при этом от 349,87 до 362,21 тонн, а избыток технического водорода чистоты 99,99% можно будет реализовать в баллонах. Количество органических удобрений, получаемое на мини-ТЭС, будет составлять не менее 241 т/сут. КПД парового котла будет равен 95%. Полученный пар направляется в паровую турбину мощностью 1 МВт для производства электроэнергии. Хотя наименьшее количество дымовых газов образуется при сжигании в паровом котле топлива с содержанием водорода 45%, это технологически невозможно реализовать в рассматриваемой схеме, т. к. имеется дефицит H₂. Следует отметить, что расход топлива в паровом котле растет по мере увеличения доли водорода. На основании всестороннего анализа можно утверждать, что для проектирования паротурбинной мини-ТЭС на водороде недостаточно стандартных методик и необходимо проведение дополнительных исследований.

Актуальность исследований обусловлена необходимостью экспертной оценки состояния топливо-энергетических и возобновляемых ресурсов в мире, особенно источников возобновляемой или генерируемой энергии. Это связано с существованием человеческого общества в уникальном и взаимосвязанном мире, в котором самые серьезные энергетические, экологические и социально-экономические проблемы происходят в глобальном масштабе, связанном с научно-техническим прогрессом и развитием энергетики вообще.

Методы исследований: Методология исследования включает анализ научно-методических изданий, статей в научных изданиях, интернет-ресурсов. Для анализа теоретических данных использовались методы регистрации, подачи, группировки, классификации, сравнительного анализа и обобщения научных материалов.

Проблема исследования рабочего цикла пульсирующего воздушно-реактивного двигателя важна в контексте возникновения вибрационного горения, а также перехода горения в детонацию. Характеристики ПуВРД с детонационным горением должны быть значительно выше характеристик воздушно-реактивных двигателей. В статье представлены результаты поиска способов повышения удельных показателей бесклапанного эжекторного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Приводятся результаты огневых испытаний двигателей с частичной конверсией исходного топлива и генерацией в процессе рабочего цикла пероксидов и активных центров, получаемых во время протекания холоднопламенных реакций. В результате экспериментов получено смещение зон горения в двигателе вниз по течению в область рециркуляционной зоны. Проведенное численное моделирование показало приемлемое для инженерных расчетов совпадение с экспериментом. Получено увеличение реактивной тяги двигателя за счет частичной конверсии топлива и сдвига зоны воспламенения. Переход горения в детонацию приводит к значительному снижению ресурса двигателя. Обсуждаются полученные результаты и новый метод воздействия на рабочий процесс, основанный на сдвиге зоны горения. Показано, что увеличение скорости горения топливовоздушной смеси приводит к смене механизма акустической обратной связи.

В горнодобывающей промышленности система работы опирается на оборудование, которое потребляет большое количество энергии. В шахтных работах дизельная техника находит широкое применение, благодаря своей гибкости, грузоподъемности и адаптивности к различным условиям местности. Однако здесь наблюдается высокое потребление дизельного топлива и высокий уровень выбросов парниковых газов, главным образом монооксида углерода. Использование водорода в качестве топлива не только дает возможность обезуглеродить транспорт и энергетику горнодобывающей отрасли, но и значительно снизить местное загрязнение воздуха. К перечню возможных объектов использования предлагаемой водородной технологии можно отнести: дизельные электростанции, высоковольтные дизельные перегонные станции, карьерные экскаваторы, буровые установки, погрузочно-доставочные машины с дизельным приводом и другие. Использование водорода как топлива в качестве привода двигателей электростанций и объектов транспорта горнодобывающей отрасли требует разработки оборудования для контроля утечки водорода из элементов хранения и подачи топлива к двигателям. Рассмотрено решение задачи контроля утечек водорода из топливных баков горнодобывающего транспорта и энергетического оборудования, обеспечивающего работу горнодобывающих предприятий, лидаром комбинационного рассеяния света. Показано, что на длине волны лазерного излучения 532 нм можно получить минимальное время измерения концентрации водорода в воздушной среде лидаром комбинационного рассеяния света на заданном расстоянии зондирования. Получено, что лидарное зондирование с геостационарной орбиты на длине волны лазерного излучения 532 нм также дает минимальное время измерения для заданной концентрации исследуемых молекул водорода.

В статье приведены экспериментальные результаты электролиза с нестандартными электродами в рамках программы Конференции WCAEE-HPSA-2023 Данные экспериментальные результаты являются продолжением испытаний, изложенных в предыдущей работе автора «Неравновесные процессы в гидридах металлов» в журнале «Альтернативная энергетика и экология» в № 17-18 за 2015 год. 35 экспериментов на электролизной ячейке были проведены на обычной водопроводной воде с различными катодами, где в качестве анода использовалась медная пластинка 40х20х2 мм. На этих испытаниях, ввиду их кратковременности, в процессе не было замечено изменение тока в цепи. Дальнейшие испытания – более продолжительные, сопровождались падением тока, что происходило из-за образования на поверхности анода оксида меди. Поэтому автором была поставлена задача – найти такой анод, при котором ток в цепи не падал бы во время опыта.

В статье рассматриваются алгоритмы распределения мощности для энергоустановок с топливными элементами (ТЭ), позволяющие минимизировать расход водорода. Система управления энергоустановкой должна распределять нагрузки между ТЭ так, чтобы обеспечить эффективную работу системы. Однако в процессе работы ТЭ их характеристики могут существенно измениться, что приведет к изменению оптимального распределения мощности между ТЭ. Наиболее распространённые алгоритмы управления энергоустановок с ТЭ – равномерного и последовательного распределения мощности, не способны эффективно отреагировать на данные изменения. Авторами предложен алгоритм распределения мощности в реальном времени для энергоустановки с двумя топливными элементами с полимерной протонообменной мембраной (ПОМТЭ) для снижения расхода водорода. Исходными данными для системы управления являются текущие характеристики ТЭ – вольтамперная характеристика и расход водорода. На компьютерной модели выполнено сравнение эффективности предложенного алгоритма и классических алгоритмов управления для трех конфигураций энергоустановки с двумя ТЭ мощностью 1 кВт. На примере тестового графика нагрузки экономия водорода для предложенного алгоритма составила 7,24% по сравнению с алгоритмом равномерного распределения и 11,42% по сравнению с алгоритмом последовательного распределения мощности.

Представлены результаты исследования особенностей работы кинетического микрогенератора с пониженным выходным напряжением. Проведено сравнение эффективности работы многоступенчатого модифицированного удвоителя Беннета и системы, включающей двухступенчатый модифицированный удвоитель Беннета и диодно-конденсаторный делитель напряжения. Показано, что с увеличением числа ступеней в модифицированном удвоителе Беннета преобразование механической энергии в электрическую становится все менее эффективным. При этом для получения максимальной скорости накопления энергии предпочтительным является двухступенчатый усилитель мощности на основе удвоителя Беннета. Установлено, что при анализе работы диодно-конденсаторного делителя напряжения необходимо учитывать собственные емкости разрядных диодов, значительно влияющих на функционирование делителя. Обнаружены и проанализированы особенности поведения делителя при изменении сопротивления нагрузки и собственных емкостей разрядных диодов. Получены аналитические выражения, связывающие основные характеристики микрогенератора в целом с параметрами используемых электронных компонентов. Показано, что для расширения области «правильного» деления делителя необходимо использовать разрядные диоды с минимальными собственными емкостями, а также, что подключение к удвоителю Беннета нагрузки в виде делителя напряжения изменяет допустимую глубину модуляции емкости переменного конденсатора.

Увеличение поголовья свиней приводит к накоплению в окружающей среде свиного навоза (СН), неправильная утилизация которого влечет за собой загрязнение окружающей среды. Одним из перспективных методов утилизации СН является анаэробное сбраживание (АС), однако его промышленное внедрение все еще ограничено из-за высокого содержания лигноцеллюлозы и неоптимального соотношении углерода к азоту в навозе. В данной работе для улучшения АС использовали непрямую электрохимическую предобработку (НЭП) СН, которая заключалась в обработке СН активными формами кислорода, образующимися в результате электролиза водопроводной воды. В работе было протестировано 3 режима предобработки СН, которые различались по времени прохождения воды через электрохимические блоки аппарата НЭП (щелочной и кислотный, соответственно). При помощи сканирующей электронной микроскопии и спектроскопии в УФ-видимой области было показано, что в результате НЭП произошло уменьшение размеров частиц СН с 200-500 до 15-50 мкм, что привело к повышению биоразлагаемости СН на 37-38%. При использовании режима, включающего последовательно 7,5 мин щелочной, 15 мин кислотной, и 7,5 мин щелочной предобработки был получен наибольший удельный выход метана 94,48 ± 1,42 мл CH₄/г ОВ, что на 41,28 ± 2,21% выше, чем для необработанного СН. При АС предобработанного СН, в анаэробном микробном сообществе наблюдались более сложно устроенные микробные агрегаты и повышалась представленность гидролитических (родов Bacillus, Ureibacillus, Geobacillus) и синтрофных (рода Smithella, группы Christensenellaceae R-7) микроорганизмов.

Актуальность настоящего исследования обусловлена оптимизацией и улучшением рабочего процесса двигательных установок в том числе благодаря активации моторных топлив. Авторы статьи отмечают не только энергетическую и техническую пользу от такой активации, но и говорят об её экономической выгоде. Так, отмечается, что активаторы топлива позволяют снизить расход этого топлива, повысить мощность двигателя и уменьшить концентрацию угарного газа в выхлопе.

В качестве научных источников, используемых при подготовке данного исследования, взяты труды отечественных авторов, работающих в сфере топливной энергетики. Авторы приходят к выводу о том, что наибольший научный интерес представляет изучение активации моторных топлив методом магнитной обработки.

Новости науки и техники