Деректер орталықтарының энергия тұтынуының өсуі және балама шешімдерді іздеу

Соңғы жылдары АҚШ-та деректер орталықтарының саны айтарлықтай артып, бұл ұлттық энергетикалық жүйеге түсетін жүктеменің өсуіне әкелуде. Мұндай нысандарды жұмыс істету және салқындату үшін көп мөлшерде электр энергиясы қажет. Electric Power Research Institute болжамы бойынша, 2030 жылға қарай деректер орталықтары елдегі жыл сайынғы электр энергиясы өндірісінің 9%-ына дейін тұтынуы мүмкін, бұл 2023 жылғы көрсеткішпен (4%) салыстырғанда екі есеге жуық артық.

Жанармай элементтері үшін жаңа катализаторларды әзірлеу

Энергетикалық жүйеге түсетін жүктемені азайту мақсатында жанармай элементтерін балама энергия көздері ретінде енгізу бойынша зерттеулер жүргізілуде. Әртүрлі университеттер мен ұлттық зертханалардың мамандарынан құралған зерттеу тобы төмен температуралы жанармай элементтерінің тиімділігін арттырудың жаңа тәсілін ұсынды. Бұл жұмыстың нәтижелері 2026 жылғы 6 тамызда Nature Nanotechnology журналында жарияланды.

Жанармай элементтері сутегі мен оттегі арасындағы реакция арқылы электр энергиясын өндіреді, нәтижесінде су мен жылу түзіледі. Бұл реакцияны жылдамдату және тиімділігін арттыру үшін катализаторлар қолданылады, олар құрылғылардың қызмет ету мерзіміне де әсер етеді. Алайда қазіргі катализаторлар өнеркәсіптік қолдану үшін қажетті белсенділік пен ұзақ мерзімділікті толық қамтамасыз ете алмай отыр.

Платинаны пайдалану және тиімділік мәселелері

Платина ең тиімді катализаторлардың бірі болып саналады, бірақ оның қымбаттығына байланысты зерттеушілер тиімділігін жоғалтпай, оны барынша аз қолдану жолдарын іздеуде. Солардың бірі — платинаны нанобөлшектерге айналдыру, бұл химиялық реакциялар үшін беткі қабатты ұлғайтып, металды аз мөлшерде (әдетте бір шаршы сантиметрге төрттен аз миллиграмм) пайдалануға мүмкіндік береді.

Дегенмен, платиналы нанобөлшектер пайдалану барысында өлшемін өзгертіп, еріп кетуге бейім, бұл жанармай элементтерінің өнімділігінің төмендеуіне әкеледі.

Интерметалдық катализаторлардың болашағы

Соңғы уақытта платина негізіндегі интерметалдық катализаторларға қызығушылық артып келеді, олар кәдімгі қорытпалармен салыстырғанда жоғары белсенділік пен тұрақтылық көрсете алады. Алайда, оларды өндіруде бөлшектердің өлшемі мен құрылымының реттелу деңгейі арасында ымыраға келу қажет. Жоғары реттелген құрылым алу үшін әдетте 700°C-тан төмен температурада күйдіру керек, бұл әрдайым оңтайлы қасиеттерге қол жеткізуге мүмкіндік бермейді.

Катализаторларды тұрақтандыруға арналған жаңа көміртекті наноқұрылым

Зерттеушілер радиалды наноканалдары бар жаңа кеуекті көміртекті құрылым жасап шығарды, ол платина мен кобальттың интерметалдық нанобөлшектерін біркелкі таратуға мүмкіндік береді. Мұндай архитектура бөлшектердің жоғары температурада да бірігіп қалуын болдырмай, тығыз орналасуын қамтамасыз етеді және қажетті реттелген құрылымның түзілуіне ықпал етеді.

Сынақтар барысында материал 150 000 кернеу циклі өткеннен кейін өнімділігінің 85%-ын сақтап қалды, бұл шамамен 25 000 сағат жұмысқа тең. Үлкен кеуектер, бақыланатын өлшемдер және үлкен беткі қабаттың үйлесімі катализатордың белсенділігі мен тұрақтылығы арасындағы дәстүрлі ымыраны еңсеруге мүмкіндік берді.

Жаңа құрылымның артықшылықтары және қолдану перспективалары

Көміртекті тасымалдағыштағы ашық каналдар иондарды электрод бойымен тасымалдауға қатысатын материалдардың біркелкі таралуына және протондар, оттегі мен судың қозғалысын жеңілдетуге ықпал етеді. Нәтижесінде, осы тасымалдағышқа ендірілген платина мен кобальт нанобөлшектері жоғары өнімділік пен ұзақ мерзімділікті көрсетеді.

Егер технология әрі қарай сәтті дамыса, ол жанармай элементтерінің тиімділігін түрлі салаларда — көліктен бастап электр энергиясын өндіруге дейін — арттыруға мүмкіндік береді. Деректер орталықтары үшін мұндай жанармай элементтері сутегі немесе басқа отын түрлерінен тікелей электр энергиясын алудың жолы болып, электр желісіне түсетін жүктемені азайтуы мүмкін.