Turbocompresion de pilas de combustible

Turbocompresión de pilas de combustible con un catalizador multifuncional

El catalizador es 8 veces más rápido Impulsar automóviles limpios y eficientes es solo una de las formas en que la tecnología de células de combustible podría acelerar a la humanidad hacia un futuro energético sostenible, pero desafortunadamente la tecnología ha sido un poco lenta. Ahora, los ingenieros pueden esencialmente cargar las celdas de combustible […]

  • El catalizador es 8 veces más rápido

Impulsar automóviles limpios y eficientes es solo una de las formas en que la tecnología de células de combustible podría acelerar a la humanidad hacia un futuro energético sostenible, pero desafortunadamente la tecnología ha sido un poco lenta. Ahora, los ingenieros pueden esencialmente cargar las celdas de combustible con un nuevo catalizador.

La lentitud proviene de un cuello de botella químico, la tasa de procesamiento de oxígeno, un ingrediente clave que ayuda a las células de combustible, que están relacionadas con las baterías, a producir electricidad. El nuevo catalizador, un material de nanotecnología desarrollado por ingenieros del Georgia Institute of Technology, acelera notablemente el procesamiento de oxígeno y es el tema de un nuevo estudio.

En parte para dar cabida a las limitaciones del oxígeno, las pilas de combustible generalmente requieren combustible de hidrógeno puro, que reacciona con el oxígeno captado desde el aire, pero los costos de producción del hidrógeno han sido prohibitivos. El nuevo catalizador es un potencial cambio de juego.

“Puede convertir fácilmente combustible químico en electricidad con alta eficiencia”, dijo Meilin Liu, quien dirigió el estudio y es profesor de Regents en la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Georgia Tech. “Puede permitirle usar combustibles fácilmente disponibles como metano o gas natural o simplemente usar combustible de hidrógeno de manera mucho más eficiente”, dijo Liu.

Catalizador 8 veces más rápido

El catalizador logra la eficiencia al acelerar el oxígeno a través del sistema de una celda de combustible. “Es más de ocho veces más rápido que los materiales de vanguardia que hacen lo mismo ahora”, dijo Yu Chen, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Liu y el primer autor del estudio.

Hay algunos tipos de células de combustible, pero los investigadores trabajaron para mejorar las células de combustible de óxido sólido, que se encuentran en algunos prototipos de coches de pila de combustible. Los conocimientos de investigación también podrían ayudar a perfeccionar los supercondensadores y la tecnología combinada con paneles solares, con lo que se avanza en la energía sostenible más allá del potencial inmediato del nuevo catalizador para mejorar las células de combustible.

El sensor de fibra optica compacto

El sensor de fibra óptica compacto ofrece análisis sensibles en espacios estrechos

Los investigadores han desarrollado un nuevo sensor flexible con alta sensibilidad que está diseñado para realizar una variedad de análisis químicos y biológicos en espacios muy pequeños. El tamaño pequeño del sensor significa que podría ser utilizado potencialmente dentro de los vasos sanguíneos. Con un desarrollo adicional, el sensor podría usarse para detectar sustancias químicas, […]

Los investigadores han desarrollado un nuevo sensor flexible con alta sensibilidad que está diseñado para realizar una variedad de análisis químicos y biológicos en espacios muy pequeños. El tamaño pequeño del sensor significa que podría ser utilizado potencialmente dentro de los vasos sanguíneos. Con un desarrollo adicional, el sensor podría usarse para detectar sustancias químicas, moléculas de ADN o virus específicos.

“Nuestro nuevo sensor de fibra tiene una estructura simple y es económico de hacer mientras que es lo suficientemente pequeño para mediciones muy sensibles en áreas estrechas”, dijo Chao Chen, miembro del equipo de investigación del Instituto de Óptica, Física y Mecánica Fina de Changchun, chino Academia de Ciencias, China. “En el futuro, podría usarse para detección química y biológica en una variedad de aplicaciones”.

El nuevo sensor consiste en una porción de 1 milímetro de longitud del extremo de una fibra óptica que se estrecha y se dobla en una configuración llamada cono S. Al detectar cambios en una propiedad óptica conocida como índice de refracción, el dispositivo puede detectar la concentración, el pH y otros parámetros químicos.

En la revista Optical Materials Express, los investigadores muestran que el diseño de sus sensores es nueve veces más sensible que otros sensores de índice de refracción de fibra cónica. También demuestran que las mediciones del dispositivo no se ven afectadas por los cambios de temperatura, lo que ayuda a garantizar un análisis preciso.

“El pequeño sensor podría usarse potencialmente en las refinerías para detectar fugas que podrían provocar un incendio o una explosión”, dijo Chen. “El dispositivo es sensible y requiere muy poca muestra para el análisis, características que podrían ser útiles para detectar contaminantes en los alimentos, por ejemplo”.

Los nanocables calentados por laser

Los nanocables calentados por láser producen una fusión nuclear a microescala

La fusión nuclear, el proceso que alimenta nuestro sol, ocurre cuando las reacciones nucleares entre los elementos ligeros producen reacciones más pesadas. También está sucediendo, a menor escala, en un laboratorio de la Universidad Estatal de Colorado. Utilizando un láser compacto pero potente para calentar matrices de nanohilos ordenados, los científicos y colaboradores de CSU […]

La fusión nuclear, el proceso que alimenta nuestro sol, ocurre cuando las reacciones nucleares entre los elementos ligeros producen reacciones más pesadas. También está sucediendo, a menor escala, en un laboratorio de la Universidad Estatal de Colorado.

Utilizando un láser compacto pero potente para calentar matrices de nanohilos ordenados, los científicos y colaboradores de CSU han demostrado la fusión nuclear a microescala en el laboratorio. Han logrado una eficiencia récord para la generación de neutrones: partículas subatómicas sin carga resultantes del proceso de fusión. Su trabajo se detalla en un artículo publicado en Nature Communications, y está dirigido por Jorge Rocca, Profesor Distinguido de la Universidad en ingeniería eléctrica y computación y física. El primer autor del artículo es Alden Curtis, un estudiante graduado de CSU.

Los experimentos de fusión controlados por láser se realizan típicamente en láseres de cientos de millones de dólares alojados en edificios del tamaño de un estadio. Tales experimentos generalmente están orientados a aprovechar la fusión para aplicaciones de energía limpia.

Por el contrario, el equipo de estudiantes, investigadores científicos y colaboradores de Rocca, trabajan con un láser de sobremesa de alta potencia y ultra rápido que construyeron desde cero. Usan su láser rápido y pulsado para irradiar un objetivo de cables invisibles y crean instantáneamente plasmas extremadamente calientes y densos, con condiciones que se aproximan a las del interior del sol. Estos plasmas provocan reacciones de fusión, emiten helio y destellos de neutrones energéticos.

En su experimento de Nature Communications, el equipo produjo una cantidad récord de neutrones por unidad de energía láser, unas 500 veces mejor que los experimentos que utilizan objetivos planos convencionales del mismo material. El objetivo de su láser era una serie de nanocables hechos de un material llamado polietileno deuterado. El material es similar al plástico de polietileno ampliamente utilizado, pero sus átomos de hidrógeno comunes son sustituidos por deuterio, un tipo más pesado de átomo de hidrógeno.

Hacer neutrones de fusión de manera eficiente, a pequeña escala, podría conducir a avances en la formación de imágenes basadas en neutrones y sondas de neutrones para obtener información sobre la estructura y las propiedades de los materiales. Los resultados también contribuyen a comprender las interacciones de la luz láser ultraintensa con la materia.

Metalentes multifuncionales se desbloquean con luz

Metalentes multifuncionales se desbloquean con luz

Nuevo dispositivo óptico plano quepuede cambiar radicalmente su función en función de la longitud de onda de la luz que refleja Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard han desarrollado un componente óptico plano que es simultáneamente un metaleno, un objetivo de microscopio que puede resolver detalles menores […]

  • Nuevo dispositivo óptico plano quepuede cambiar radicalmente su función en función de la longitud de onda de la luz que refleja

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard han desarrollado un componente óptico plano que es simultáneamente un metaleno, un objetivo de microscopio que puede resolver detalles menores que una longitud de onda de luz y un generador óptico de vórtice y holograma. Cada funcionalidad está controlada por una longitud de onda de luz diferente.

El avance de este nuevo dispositivo óptico plano es que puede cambiar radicalmente su función en función de la longitud de onda de la luz que refleja. Al vincular la funcionalidad a la longitud de onda, hemos abierto una amplia gama de nuevas posibilidades para metasuperfícies.

La investigación fue publicada en Nano Letters. En esta investigación, desacoplamos funciones en diferentes longitudes de onda”, dijo Zhujun Shi, primer autor del periódico y estudiante graduado en SEAS. Comparado con los dispositivos ópticos planos anteriores, este dispositivo tiene un grado extra de libertad que puede sintonizar en diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, en un color, esta lente se comporta como un metaleno tradicional pero a otra longitud de onda, genera un haz de vórtice.

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.

La lente se basa en la tecnología anterior desarrollada en Capasso Lab, que utilizaba diferentes luces polarizadas para cambiar la función de una lente. Pero dado que solo hay dos formas de luz polarizada circularmente, en el sentido de las agujas del reloj o en sentido antihorario, los investigadores podrían incorporar solo dos funciones diferentes en la meta-superficie.

“Al controlar la función del dispositivo con la longitud de onda, en lugar de la polarización que está unida a dos estados, hemos aumentado drásticamente la capacidad de información del objetivo”, dijo Mohammadreza Khorasaninejad, coautor del artículo y antiguo investigador postdoctoral en el laboratorio Capasso. . “Con esta tecnología, demostramos metalenos acromáticos en longitudes de onda azules, verdes, amarillas y rojas, dos generadores de haz y un holograma a todo color”.

Si bien esta no es la primera lente para atar la función a la longitud de onda, es la más eficiente. Los metalentes dependientes de la longitud de onda anterior codificaban diferentes funciones en diferentes áreas de la superficie; por ejemplo, la luz roja se enfocaría en un cuadrante y la luz azul en otro.

Existencia de nueva forma de materia electronica

Existencia de nueva forma de materia electrónica

Los investigadores han producido una demostración a escala humana de una nueva fase de la materia llamada aislantes topológicos cuádruplos (QIT) que recientemente se predijo utilizando la física teórica. Estos son los primeros hallazgos experimentales para validar esta teoría. El trabajo del equipo con QTI nació de la comprensión de hace una década de las […]

Los investigadores han producido una demostración a escala humana de una nueva fase de la materia llamada aislantes topológicos cuádruplos (QIT) que recientemente se predijo utilizando la física teórica. Estos son los primeros hallazgos experimentales para validar esta teoría.

El trabajo del equipo con QTI nació de la comprensión de hace una década de las propiedades de una clase de materiales llamados aislantes topológicos. Son aislantes eléctricos en el interior y conductores a lo largo de sus límites, y pueden tener un gran potencial para ayudar a construir computadoras y dispositivos robustos y de baja potencia, todos definidos a escala atómica.

Las propiedades poco comunes de los aislantes topológicos los convierten en una forma especial de materia electrónica. Las colecciones de electrones pueden formar sus propias fases dentro de los materiales. Pueden ser fases sólidas, líquidas y gaseosas familiares, como el agua, pero a veces también pueden formar fases más inusuales.

Los aislantes topológicos generalmente existen en materiales cristalinos y otros estudios confirman que las fases de aislantes topológicos están presentes en cristales naturales, pero todavía hay muchas predicciones teóricas que deben ser confirmadas.

Una de esas predicciones fue la existencia de un nuevo tipo de aislante topológico que tiene una propiedad eléctrica conocida como momento cuadripolar. Los electrones son partículas individuales que llevan carga en un material. Los científicos encontraron que los electrones en cristales pueden organizarse colectivamente para dar lugar no solo a cargar unidades dipolo, es decir, emparejamientos de cargas positivas y negativas, sino también a multipolos de orden alto en los que se unen cuatro u ocho cargas en una unidad. El miembro más simple de estas clases de orden superior son los cuádruplos en el que dos cargas positivas y dos negativas están acopladas.