показники числа патентів з нанотехнологій у світі (рис. 15) були обумовлені незвично великим числом американських заявок в 1999 і 2002 рр.
. Нанотехнології на ринку енергетики в 2015 році
Нанотехнології здатні забезпечити ряд можливостей для використання відновлюваних джерел енергії та внести істотний внесок у виробництво і заощадження енергії. Підвищення ефективності використання ресурсів планети і їхнє заощадження допомогою нанотехнологій включають в себе:
Використання поновлюваних джерел (сонячні батареї, термоелектричні прилади, паливні елементи).
Зберігання енергії (акумуляторні батареї та суперконденсатори, водневі баки).
Зменшення споживання матеріалів (наприклад, створення більш легких та/або міцних конструкційних матеріалів або збільшення їх активності).
Використання альтернативних (більше поширених) матеріалів (наприклад, заміна рідкоземельних елементів на наноструктуровані оксиди металів при каталізі).
Найбільш розвиненими нанотехнологічними проектами в сфері енергетики є: зберігання, перетворення, поліпшення у виробництві (зменшення споживання матеріалів, а також тривалості процесів), енергозбереження (наприклад, за рахунок розробки нових методів термоізоляції), використання поновлюваних джерел енергії. Серед різних підходів, що використовуються для вирішення цих проблем, варто згадати нові матеріали, використовувані в акумуляторах, паливних елементах і сонячних батареях, в якості каталізаторів, а також міцні легкі конструкційні елементи (табл. 2).
Таблиця 2. Нові матеріали, використовувані в акумуляторах, паливних елементах і сонячних батареях
Область ринкаСегмент області ринкаНанопродуктиПреобразованіе енергііСолнечная термальна енергіяНанопорістие аерогелі як покриття колекторів сонячної енергііСолнечние батареі- Сонячні батареї на основі органічних барвників - фотовольтаїчний елементи на основі квантових точок, з'єднаних між собою вуглецевими нанотрубками - Гнучкі сонячні батареї на основі нанокомпозиційних матеріалів, що складаються з неорганічних наностержней, впроваджених в плівку органічного полупроводнікаТоплівние елементиКаталізатори, що складаються з металевих частинок розміром 1? 5 нм в вуглецевого матріцеТермоелектрічествоТермоелектріческіе матеріали, організовані в супер решітки, що конвертують теплонакопленія енергііПерезаряжаемие батареіНанокрісталліческіе матеріали і нанотрубки, що істотно збільшують щільність енергії, час життя і швидкість зарядки - перезарядки. Нанотрубки замінюють також звичайні графітові і літій-графітові електродиХраненіе водородаПовторяемая адсорбція - десорбція водню наноструктурована матеріалами на основі графітаСуперконденсаториПорістие вуглецеві електроди в якості «пластин» конденсатора. Надмалі нанопори забезпечують високу питому поверхню порядку 1000 м2/гЕнергосбереженіеТермоізоляція- Нанопористі аерогелі - електрохромние покриття, що складаються з тонкого шару оксиду індію та олова в якості електродів, що використовуються для зменшення теплопотерьБолее ефективне освещеніеНанофосфор, що випускає яскравий «денний» світло після опромінення ультрафіолетовим ізлученіемДвігателі внутрішнього сгораніяУвеліченіе ККД двигуна з допомогою нанопористих каталізаторів або наночастинок, що поліпшують конверсію
. 1 Основні області застосування нанотехнологій і? комерційні перспективи до 2015 року
Світовий ринок продуктів нанотехнологій в енергетиці становив в 2007 р близько 200 млн доларів США. Фотовольтаїки з нанопокриттям, а також аерогелі вже вийшли на стадію комерціалізації, проте в найближчі кілька років навряд чи внесуть істотний внесок в ринок матеріалів через низку технічних проблем, невирішеною завдання апскейлінга і високої собівартості. Збільшення вартості енергії, вироблення традиційних джерел енергії і законодавство вимагають, щоб і цикли життя продуктів, і процеси їх виробництва не робили помітного впливу на навколишнє середовище. Таким чином, можна говорити про наявність фундаментального завдання використання більш екологічних наноструктурованих і «розумних» матеріалів. У табл. 3 показані стадії розвитку і впровадження продуктів нанотехнологій у сфері енергетики. Згідно з прогнозами, до 2015 р матеріали і процеси на основі нанотехнологій будуть оцінюватися в 4.92 млрд доларів США (рис. 18). Проникнення нанотехнологій в сферу енергетики досягне до цього часу рівня 36.3%. На рис. 19 показано розподіл доходів від введення нанотехнологій по секторах сфери енергетики.
Таблиця 3. Стадії розвитку і впровадження продуктів нанотехнологій у сфері енергетики
Рис.18 Очікувані доходи від введення нанотехнологій на ринок в сфереенергетікі. Консервативна оцінка, млн до...
